Большинство современных устройств работает на аккумуляторах. Это позволяет решать задачи без привязки к розетке, существенно повысить функциональность разнообразной техники, требующей в работе энергии.
Что такое АКБ
Аккумуляторная батарея – источник постоянного тока, предназначенный для накопления, хранения, отдачи энергии. Работа большинства АКБ в основана на циклической химической реакции, что позволяет перезаряжать источник питания несколько сотен раз.
Принцип работы аккумулятора был найден Алессандро Вольтом, который ещё в 1800 году опустил две пластины из меди и цинка в кислоту, доказав таким образом, что по соединяющей их проволоке способен протекать ток. Открытие нашло своё применение, даже через 200 лет батареи нового типа используют данный принцип.
Особенности конструкции
Ранее все аккумуляторы производились по единому принципу, по строению были похожи на автомобильные, где катоды и аноды покрыты кислотой, размещены в банках, последовательно соединённых в единую цепь. Уменьшение размеров портативных устройств потребовало разработки новой технологии, чтобы в компактном корпусе уместить не только высокотехнологичную начинку, но и ёмкий аккумулятор, полностью удовлетворяющий энергопотребностям гаджетов. Новые технологии предполагают отказ от кислоты в пользу гелеобразной жидкости, покрытие катодов алюминием, анодов – медной фольгой. В результате получается компактный источник питания с повышенной ёмкостью.
Для контроля заряда, защиты от короткого замыкания, переразряда, в АКБ устанавливается электронная плата-контроллер. Элементы питания могут подключаться к устройству как стандартно – при помощи двух контактов +/-, так и с применением конвектора – многополюсного соединения (например, применяется в смартфонах).
Принцип работы
Аккумуляторная батарея работает на базе технологии преобразования электрической энергии в химическую. При разряде в банках происходит обратный процесс. Для обеспечения многократной повторной зарядки используется цикличный принцип работы.
В процессе химической реакции активная масса катодов и анодов вступает в хим. Реакцию с электролитом. В результате отдачи энергии изменяется соотношение дистиллированной воды и сульфата свинца, снижается плотность электролита.
Для восстановления нормальной плотности, а соответственно и ёмкости, АКБ необходимо подключить к источнику питания (зарядное устройство, генератор). Подача напряжения синтезирует сульфат свинца и воду в серную кислоту, двуокись свинца и свинец.
Виды
Для бытовых устройств, инструмента в продаже предлагается несколько типов АКБ, они отличаются по используемому в банках материалу:
Никель-кадмиевые
Перезаряжаемый источник питания способен выдержать несколько сотен зарядов-разрядов, устойчив к экстремальным температурам, имеет большой допустимый ток разряда. Среди достоинств – длительная эксплуатация и цена. При этом Ni-Cd обладает низкой ёмкостью, быстро саморазряжается. Основная область применения: авиация, электрокары, суда, бытовые приборы.
Никель-кадмиевые аккумуляторы обладают «эффектом памяти» – со временем полезная ёмкость снижается, для сброса требуется полная разрядка с последующей зарядкой пониженным током. АКБ чувствительны к качеству используемого зарядного устройства.
Литий-ионные
Долгое время у учёных не получалось создать безопасный аккумулятор. Только в 1992 году появились первые безопасные образцы. Li-Ion-батарея обладает высокой плотностью, поэтому при аналогичных размерах, имеет в 2-4 раза большую ёмкость, чем свинцово-кислотные аналоги. Ещё одно преимущество – скорость зарядки. Используя штатное зарядное устройство можно полностью восполнить ёмкость за 1-2 часа.
Литий-ионные аккумуляторы востребованы в компактных, высокотехнологичных приборах, устройствах: смартфонах, ноутбуках, радиостанциях. Размеры, цена, безопасная эксплуатация сделали Li-Ion-батареи популярными и у производителей, и у потребителей.
Литий-полимерные
В химической реакции вместо жидкости используется полимерный электролит, занимающий значительно меньше места. Отсутствие жидкости или геля позволяет создавать батареи любой формы. Основная проблема – плохая проводимость при комнатной температуре. Поэтому для нормальной работы таких батарей производители добавляют немного геля, повышая проводимость тока. Данная технология пока только входит в массы. Текущая проблема – высокая себестоимость, не позволяющая устанавливать такие АКБ на недорогих гаджетах.
Области применения
Аккумуляторы используют фактически во всех сферах. Рассматривая области использования с привязкой по типу аккумуляторной батареи, выстраивается следующая классификация:
- литий-ионный: транспорт, солнечные электростанции, резервные источники питания, телекоммуникации,powerbank-и, электромобили, строительный инструмент;
- никель-солевые: телекоммуникации, альтернативная энергетика, автомобильный, железнодорожный транспорт, системы накопления энергии;
- никель-цинковый: фотоаппараты, игрушки, часы, мелкие бытовые приборы, техника;
- свинцово-кислотные: бытовая техника, источники бесперебойного питания, транспорт, промышленность;
- никель-металлогидридные: дефибрилляторы, электромобили, осветительные приборы, радиоаппаратура.
В продаже представлены десятки типов аккумуляторных батарей с разными характеристиками. Каждая оптимизирована для определённых задач, обеспечения питания с различной интенсивностью.
Основные правила эксплуатации
Аккумуляторы чувствительны к критическим температурам. По мере снижения падает ёмкость. Если температура упадёт ниже критической, технологическая жидкость в банках может замёрзнуть, что может привести к разрушению пластин, механическим повреждениям корпуса. Перегрев аккумуляторных батарей также негативно влияет на потребительские характеристики, может привести к взрыву, воспламенению.
Зарядка
Правила зарядки зависят от типа АКБ, определяются производителям. Чтобы гарантировать безопасную эксплуатацию, рекомендуется использоваться фирменные зарядные устройства. При покупке сторонних аналогов следует смотреть на параметры сменного блока питания. Несоблюдение полярности, мощности, напряжения может привести не только к быстрому выходу батареи из строя, но и к возгоранию взрыву.
Хранение
Правила хранения аккумуляторных батарей отличаются от типа. Если АКБ длительное время не используется, его рекомендуется полностью зарядить, перенести в помещение, где поддерживается комнатная температура, нормальная влажность. Если источник питания не используется более полугода, его следует подзарядить, восстановив нормальную кислотность внутри банок. Необходимо помнить, что даже соблюдение рекомендаций производителя, не сохранит 100%-состояние – деградация пластин, саморазряд будут происходить в любом случае.
Утилизация
И аккумулятор в машине, и обычная многоразовая батарейка, используемая в быту содержат набор токсичных тяжёлых металлов, способных нанести серьёзный урон окружающей среде. Правила утилизации, как правило, указаны, на упаковочном блистере. Во всех странах, независимо от вида аккумулятора, запрещено выбрасывать АКБ вместе с обычным мусором. Выброшенный ИП попадает на мусорный полигон, в результате разложения свинец, соли, другие вредные металлы, примеси попадут в землю, что негативно отразится на окружающей природе.
Среди способов утилизации:
- Пункты приёма вторсырья, где готовы принять не только мелкие пальчиковые батарейки, но и автомобильные аккумуляторы;
- Специальные боксы, расположенные в крупнейших торговых центрах, супермаркетах. Как правило, сервис утилизации предоставляют продавцы батареек, коробки можно идентифицировать по маркировке популярных брендов.
Точки по приёму отработанных аккумуляторов расположены как в городах, так и небольших посёлках.
Аккумулятор – одно из величайших изобретений, позволившее отвязать электронику, другую технику от стационарного источника питания, сделав людей мобильней. Покупателям доступны десятки видов АКБ: от миниатюрных, для работы часов, до гигантских, способных питать дома, и даже кварталы.
