Что такое перезаряд аккумулятора: Почему может идти перезаряд аккумулятора автомобиля. 5 Главных причин — RallySale.ru Продажа спортивных автомобилей, гоночной техники и экипировки для автоспорта. Работа. Аренда и тюнинг машин

Содержание

Генератор дает перезаряд на аккумулятор, причины и способы их устранения

Многие автовладельцы сталкиваются с ситуацией, когда после запуска мотора бортовой компьютер или один из приборов начинает показывать, что происходит перезаряд аккумулятора.

Последствия такой ситуации самые разные и зависят от того, насколько напряжение в бортовой сети превышает номинальное.

Незначительно повышенные параметры негативно скажутся только на аккумуляторе (закипание электролита с последующим его испарением), а вот если напряжение, идущее от генератора, будет превышать норму сильно, то могут выйти из строя электропотребители.

В любом случае перезаряд – явление, которое необходимо устранить, иначе оно не лучшим образом скажется на сроке службы аккумулятора и электроприборах.

Дальше мы разберем почему генератор выдает большее напряжение на 16, 17 вольт в бортовую сеть автомобиля, причина по которым U прыгает и как их устранить.

Схема подзарядки АКБ

Для общего понимания причин перезаряда сначала рассмотрим схему цепи зарядки аккумулятора. И хоть на разных авто она конструктивно отличается, но общий принцип построения одинаков.

Эта цепь в себя включает:

Генератор.
Выпрямительный блок (диодный мост).
Реле-регулятор.
Блок предохранителей.
Замок зажигания.
Контрольная лампа заряда.
АКБ.

Работает система подзарядки на примере ВАЗ 2106 и других автомобилей из серии «ВАЗ классика» следующим образом:

После запуска силовой установки, посредством ременной передачи коленчатый вал начинает вращать ротор генератора, в результате чего этот узел вырабатывает электроэнергию.
Поскольку автомобильные генераторы – переменного тока, то выработанная энергия поступает в выпрямительный блок, где переменный ток преобразуется в постоянный.
После выпрямительного блока электроэнергия поступает на реле-регулятор, в задачу которого входит подержание вольтажа в заданном диапазоне.
После регулятора электрическая энергия по цепи проходит через блок предохранителей, замок зажигания и контрольную лампу заряда, далее возвращается на вывод генератора, а уже с него подается на аккумулятор.

Подробная схема показана ниже.

Особенности работы цепи или почему может прыгать напряжение генератора

Выше указана общая схема цепи, без подробностей, но ее достаточно для понимания, как все работает. Теперь об особенностях работы подзарядки батареи.

Генератор самостоятельно не может регулировать параметры вырабатываемой электроэнергии, поэтому выходное напряжение из него варьируется (прыгает), причем в значительном диапазоне, зависит оно от оборотов коленчатого вала и нагрузки в бортовой цепи.

То есть, перезаряд аккумулятора, по сути, присутствует постоянно, пока генератор вырабатывает электроэнергию.

Чтобы аккумулятор принял заряд нужно подать на него вольтаж чуть больше, чем номинальный показатель самой батареи. На разных авто входное напряжение на аккумуляторе отличается, но в целом, этот показатель находится в диапазоне 13,9-14,5 В.

Именно при таком вольтаже батарея может «взять» заряд. Если вольтаж будет ниже, то будет недозаряд АКБ, а выше – перезаряд. Обе ситуации негативно сказываются на аккумуляторе.

Генератор же выдает вольтаж с большим значением, и чтобы поддерживать его в цепи в нужных рамках, в схему и включен реле-регулятор.

На одних моделях этот элемент входит в конструкцию генератора и совмещен с щеточным узлом (наиболее распространенная конструкция) или является отдельным узлом (встречается, к примеру, на ВАЗ классического семейства).

По сути, реле-регулятор – единственный элемент, отвечающий за то, чтобы в бортовой сети вольтаж соответствовал норме и не возникал перезаряд, причем с учетом нагрузки, создаваемой в бортовой сети при включении электропотребителей.

Причины перезаряда и повышенного напряжения в бортовой сети автомобиля

Неисправность реле-регулятора – самая частая причина перезаряда аккумулятора.

Из-за поломки этот узел перестает выполнять свои функции и «пропускает» все напряжение, вырабатываемое генератором в бортовую цепь, а оно может достигать 16 и даже 25 В. Естественно, ни один электроприбор в авто не рассчитан на такой вольтаж, поэтому элементы бортовой сети начинают перегорать.

Поломка регулятора бывает частичной или полной. В первом случае этот элемент все же выполняет свои функции, но «пропускает» напряжение чуть большего значения, чем нужно (к примеру, 16 вольт).

В этом случае выявить перезаряд аккумулятора можно только по показаниям измерительных приборов или бортового компьютера. Электропотребители же от такого напряжения практически «не страдают», а вот на состояние АКБ даже такое напряжение влияет негативно – при постоянном процессе батарея «выкипает» и выходит из строя.

При полной же неисправности реле-регулятора, высокие показатели (свыше 16 В) начинают выводить из строя потребители – первыми перегорают лампочки и предохранители, затем иные приборы. Значительное превышение вольтажа может стать причиной возгорания электропроводки.

Несмотря на то, что частичная поломка реле значительной угрозы бортовой сети авто не несет (за исключением аккумулятора), игнорировать ее не нужно, поскольку она в любой момент может перерасти в полный выход элемента из строя.

Поскольку реле-регулятор – единственный элемент, исключающий перезаряд аккумулятора, многие автолюбители при обнаружении повышенного напряжения в бортовой сети сразу же проводят замену этого узла.

Вот только помогает установка нового регулятора не всегда, часто проблема остается. Естественно, подозрения в этом случае падают на генератор. Этот узел действительно может давать перезаряд в случае пробоя диодного моста или обрыва обмоток, пробоя якоря на корпус.

ЧИТАЙТЕ ПО ТЕМЕ: Напряжение генератора автомобиля, норма на холостом ходу и под нагрузкой.

Но если замена реле регулятора не помогла, не стоит сразу менять или отправлять в ремонт генератор.

ВАЖНО: Часто причина перезаряда АКБ кроется в плохом контакте проводки цепи системы подзарядки батареи (описана выше).

Причина очень проста: в месте окисления контактов возникает сопротивление, которое реле-регулятор «воспринимает» как нагрузку в бортовой сети. К примеру, это может произойти в блоке предохранителей.

Чтобы компенсировать ее, и не допустить просадки вольтажа, регулятор начинает «пропускать» большие показатели в результате на АКБ поступает завышенное напряжение.

Поэтому в поиске причины образования перезаряда аккумулятора в первую очередь следует проверить:

Реле-регулятор.
Цепь системы зарядки (все соединения).
Предохранитель.

И только после этого снимать и проводить диагностику генератора.

Диагностика реле-регулятора

Проверка реле-регулятора при перезаряде АКБ – процедура не сложная и выполнить ее можно самостоятельно, используя мультиметр.

Проверка сводится к замеру напряжения на клеммах аккумулятора при разных режимах работы силовой установки. То есть, просто подключаем щупы мультиметра к клеммам и замеряем вольтаж сначала на ХХ, затем на средних оборотах, а после – на высоких.

На холостом ходу нормальным считается напряжение 13,2-14,0 В, на средних оборотах – 13,6-14,2 В, на высоких – до 14,5 В.

Если значения превышают указанные, следует проверить и зачистить контакты цепи системы зарядки и снова повторить процедуру.

Если чистка не помогла — проверяем реле отдельно (снятое с авто), но для этого понадобится источник питания с регулируемым напряжением (можно использовать зарядное устройство для АКБ), а также обычная лампа 12 В.

Суть проверки такая: к корпусу подсоединяем «минусовой» провод от ЗУ, а к клемме регулятора подключаем «плюс». Лампа подключается к графитным щеткам (полярность не важна).

При проверке сначала устанавливаем на источнике напряжение в 12,7 В, при котором лампа должна загореться. Постепенно повышаем значение до 14,5 В. При достижении указанного значения исправный регулятор должен сработать, и лампа погаснет.

Если же она продолжает гореть при превышении 14,5 В, то узел неисправен и требует замены.

Добираемся до места ремонта

Напоследок о том, что делать, если обнаружен перезаряд в пути и нужно добраться к месту ремонта.

Если напряжение не превышает 15 В, то можно спокойно продолжать движение, но стараться не давать высокие обороты на двигатель и по максимуму снизить количество включенных электропотребителей (оставить только необходимые).

Если перезаряд сильный (более 16 вольт) для начала можно послабить натяжение ремня привода генератора, что снизит его производительность (хотя ремень быстро сотрется).

Если же послабление ремня результата не дало, а напряжение продолжает прыгать до больших значений, можно отключить генератор (отсоединить провода от него). В этом случае бортовая сеть будет запитываться только от АКБ.

Если аккумулятор хорошо заряжен при минимальном количестве потребителей на его заряде можно проехать 70-90 км пути, но после этого батарею нужно будет хорошо зарядить зарядным устройством.

Перезаряд аккумулятора, причины перезарядки.

Главная » Электрика » Перезаряд аккумулятора, причины перезарядки.

Внимание! Повышенный перезаряд от генератора, может привести к неисправности аккумулятора, а АКБ в свою очередь может еще и взорваться, такие случаи уже были и на моей практике, прям видел своими глазами, как после хлопка аккумулятора, человек побежал и залез в ванну, предварительно наполнив ее водой, во всей рабочей одежде. Если бы он этого не сделал, то на утро от одежды бы ничего не осталось, кислота содержащаяся в аккумуляторе сожгла бы ее всю!

Что есть перезаряд АКБ

Исправный генератор подает на аккумулятор не более 14.5 вольта, в то время как неисправный может поднимать напряжения в бортовой сети до 25 вольт, по это причине могут выйти из строя лампы и разного рода датчики и приборы. АКБ при таком напряжении начинает сильно нагреваться и закипать, что приводит его к вспучиванию и возможно взрыву. АКБ снятые с машины и поставленные на зарядку от портативного зарядного устройства не рекомендуется без присмотра.

Частой поломкой генератора является выход из строя реле регулятор который и удерживает напряжение сети в автомобиле в допустимых пределах от 12.5 до 14,5 вольт.

При запуске двигателя аккумулятор расходует энергию отдавая накопленное электричество на стартер, после старта двигателя включается генератор путем подачи на него слабого тока для возбуждения электрических щеток, далее происходит восстановление накопленного электричества в АКБ путем его зарядки от генератора.

Примерное напряжение аккумулятора:

Во время работы двигателя среднее напряжение должно составлять 14.5 вольт.
В спокойном состоянии (двигатель заглушен), составляет 12.5 вольта.
Перезарядка считается при повышении напряжения свыше 14.8 вольта, соответственно на заведенном моторе.

Последствия длительной перезарядки аккумулятора

Выкипание банок и увеличение концентрации кислоты в них.
Оседание окисления на контактной группе клемм и зарастание зеленым налетом.
Опасность разрушения корпуса АКБ.
Выход из строя сигнальных ламп и ламп освещения автомобиля.
Появляется кисловатый запах в салоне, это следствие выкипания дистиллированной воды из щелочи АКБ.
Разрушение активных пластин АКБ в следствии их осушения.
Перегорание предохранителей и датчиков, а так же некоторых электрических узлов автомобиля, которые негативно относятся к повышению напряжения в бортовой сети, такие как мультимедиа, звуковые усилители и т.д.

Защита от перезаряда

На современных автомобилях система защиты от перезаряда устанавливается на минусовую клемму и при выходе из строя реле зарядки на генераторе она перегорает и не дает нанести вред другим системам повышенным напряжением.

Многие автолюбители устанавливают дополнительные подключаемые вольтметры, которые в настоящем времени показывают бортовое напряжение в сети. Так же можно обнаружить перезаряд от генератора по освещению приборной панели, так как при повышенном напряжении она будет светит гораздо ярче обычного.

Проголосуйте, понравилась ли вам статья? Загрузка…

причины, чем опасен перезаряд, защита от перезаряда

Современные приборы и устройства стали намного более надежными и функциональными, чем их предшественники. Но это не значит, что они могут работать в любых условиях и не требуют соблюдения правил эксплуатации. Перезаряд аккумулятора на автомобиле или мотоцикле — такая же серьезная проблема, как его глубокий разряд или работа при минусовых температурах. Более того, работа при полном разряде или на холоде скажется только на состоянии устройства, а вот избыточный заряд автомобильного аккумулятора опасен для здоровья владельца авто (или человека, который будет обслуживать батарею).

Условно ситуации, связанные с перезарядкой батареи, можно разделить на случайные и намеренные. Намеренное увеличение заряда используется некоторыми автолюбителями и владельцами мотоциклов для повышения плотности электролита. Для этого к уже заряженной АКБ продолжают подавать электрический ток, вода выкипает, процентная доля кислоты повышается.

Делать это нужно очень осторожно, соблюдая некоторые правила:

использовать только слабый ток;
прекращать перезаряд, как только плотность достигнет 1,27 г/см³;
не доводить процесс до оголения пластин.

Это единственный вариант действий, который при перезаряде не испортит батарею, но подарит ей новую жизнь.

Причины случайных перезарядок обычно кроются не в самом аккумуляторе, а в генераторе:

Сломано реле устройства. Эта деталь ответственна за отключение генератора после полной зарядки батареи. Если она не работает — ток продолжает поступать в полностью заряженный источник питания. Это несложная поломка, заменить реле просто, да и деталь недорогая.
Сломан сам генератор. Схема действия та же, но последствия серьезнее. Это более дорогая автозапчасть.
Проблема может скрываться и в неверном выборе зарядного устройства
или использовании неподходящих настроек.
Необычный вариант — сломан датчик напряжения (если установлен). То есть перезарядки нет, но электроника показывает, что она есть. Лечится заменой датчика.

В некоторых случаях причиной постоянной перезарядки батареи может стать неправильное подсоединение запчастей друг к другу (например, такое может встречаться у автомобиля ваз 2106 при некорректном подключении щеток генератора).

Даже однократная перезарядка батарей может привести к весьма неприятным последствиям. Но почему излишний заряд может оказаться опаснее для человека, чем для батареи? Чтобы понять причину, нужно представлять себе схему работы свинцово-кислотной АКБ (этот вид аккумулятора используют для автомобилей и в мотоциклах). Основные рабочие элементы батареи — электроды, выполненные из сплава свинца с различными добавками, и водный раствор серной кислоты (65% — вода), являющийся электролитом.

При заряде АКБ в ней начинаются окислительные и восстановительные реакции, которые рассчитаны на определенное количество поступающего электрического тока. Если начинается его переизбыток, то электролит попросту закипает.

Дальше возможны два варианта развития событий:

человек был поблизости и получил ожоги;
нагретый раствор кислоты попал на клеммы, радиатор, другие детали автомобиля, повредив их.

С точки зрения гуманизма, второй вариант предпочтительнее, машину починить все-таки проще, но это все равно не самое приятное занятие. Разумнее не перезаряжать батарею, так как это опасно для всех участников процесса.

Кипящий электролит не является единственным последствием избыточно заряженного аккумулятора, приводящим к порче имущества. При лишней зарядке АКБ начинается реакция, высвобождающая определенное количество водорода и кислорода. Газы скапливаются в замкнутом пространстве, а АКБ получает возможность взорваться, разбрызгав кислоту по всему подкапотному пространству.

Существует только один тип автомобильных батарей, излишняя зарядка которых относительно безвредна с точки зрения безопасности. Это так называемый необслуживаемый аккумулятор, который находится в герметичном корпусе. В схемы таких устройств входит специальный клапан, через который будут выведены скопившиеся газы. Но электролит все равно будет безвозвратно потерян, так что придется обзавестись новой автомобильной батареей. Возможный вариант развития событий на гелевой или AGM необслуживаемой АКБ — вспучивание батареи не вышедшими вовремя газами. Последствия — крушение пластин и сепаратора, приобретение новой батареи. Поэтому важно знать, сколько заряжать аккумулятор.

Другие последствия перезаряда аккумулятора:

нагревшееся реле может стать причиной пожара;
кипящий электролит оголяет пластины, что приводит к их нагреванию и, в перспективе, разрушению;
возможна поломка предохранителей.

В автомобильные аккумуляторы и генераторы защита от перезаряда не встраивается. Избавиться от избыточной зарядки и связанных с ней проблем можно разными способами. Например, приобрести зарядное устройство с функцией защиты батарей от короткого замыкания и перезарядки.

Автовладельцев, умеющих работать с электрическими схемами и собирать на их основе полезные приборы, может заинтересовать один из множества вариантов собственноручно собранного прибора или целого зарядного устройства, в котором можно предусмотреть контроль за перезарядом автомобильного аккумулятора. Собирая такой прибор самостоятельно, можно встроить в него не только функцию контроля полноты заряда, но и самостоятельное определение того, нуждается ли вообще АКБ в пополнении запасов энергии. Схем такого многофункционального защитного устройства много, и каждый автолюбитель может выбрать подходящий ему вариант.

Какой бы вариант ни был выбран — все-таки не стоит пускать все на самотек и переставать следить за аккумуляторной батареей и уровнем ее заряда. Технике свойственно ломаться, последствия могут затронуть не только АКБ, но и ближайшие детали авто или мотоцикла.

Какие последствия перезаряда аккумулятора авто | Описания, разъяснения | Статьи

В автомобильном АКБ иметься огромное количество электролита, безусловно, что у всех видов АКБ по-всякому все зависит от силы. Как раз этот электролит направлен на накопление энергии, без него не было бы эффекта АКБ (аккумуляторной батареи). Однако, поскольку эта жидкость очень изменчива, ей необходимо организовывать нужные условия —дабы она не застыла, плюс чтобы не испарилась. Если застыть она может от сильного разряда, то вот «закипание» источника питания может происходить в результате перезаряжения, а это уже не шутка. Необходимо что-то предпринимать.

ЧТО ЖЕ ТАКОЕ ПЕРЕЗАРЯДКА?

Если растолковывать очень просто, это крайне нетрудный процесс – уже заряженный автомобильный источник питания, генератор ведет процесс зарядки и разрядки. В составе электролита, есть всего ничего воды, к тому же крайне большая доля почти 65% (остальной состав серная кислота 35%), при нормальном стечении обстоятельств источник питания набирает заряд (взрастает плотность до нужной степени) и отключается, таким образом, его натуга показывает 12,7 Вольт, это усредненная стопроцентная натуга на большинстве автомобильных источников питания.

Если продолжить далее совершать процесс заряжения автомобильной АКБ, то вода в средине электролита начнет разлагаться на составляющие ее газы, а это водород и кислород – будет происходить бурление или кипение электролита, в соответствии степень воды будет уменьшаться (испаряться) – чем больше ток вы будете давать, тем сильнее будет «кипение» и испарение – это и есть стандартное перезаряженные автомобильного источника питания.

Сопутствуется сильным вскипанием и упадком степени электролита. Вообще, данное явление на порядок опаснее, чем, например, «недозаряжение».

При недостаточном заряде источника питания вы просто не заведёте свою машину, а вот при перезаряжении источник питания может элементарно взлететь на воздух.

РЕЗУЛЬТАТЫ ПЕРЕЗАРЯЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЬНОЙ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ

Итак, для тех, кто верит в то, что все это шутки и с этим можно нормально передвигаться и продолжать эксплуатировать свое устройство, посвящается, разложу по пунктам:

• Перезарядка призывает бурление электролита, он выплескивается на поверхность источника питания, а затем стекает на многие детали под капотом, скажем: — клеммы, патрубки, металл кузова, радиатор, провода и т.д. Так и тут иметься особая кислота (пусть не концентрированная), однако все равно она может разъесть все то, что я вам назвал, пускай не тут же, однако это сто процентов произойдет.

• Окисление клемм автомобильного источника питания. Так как кислота достается на клеммы, они будут очень и очень быстренько окисляться, и даже возникнет ужасный зеленый налет.

• Степень электролита падет, обнажаются свинцовые пластины, а зарядка все идет! Вот так вот, они будут нагреваться, а это в свою очередь крайне на них воздействует– если длительное время не разглагольствовать, они будут «крошиться», может замкнуть банки или вовсе аккумуляторная батарея автомобиля перестанет функционировать. Просто выбросьте этот автомобильный источник питания на помойку.

• И поскольку электролит из автомобильного источника питания стремительно испаряется, а это по сути взрывоопасные газы (кислород плюс водород), то без труда может взлететь в воздух непосредственно сама аккумуляторная батарея, к тому же так что мало места всем будет и понятное дело, что под капотом машины все будет в этой кислоте.

• Могут не перенести кое-какие предохранители, поскольку они не ориентированы на 17 Вольт.

• А вот если поломалось реле регулятора, то вообще оно может греться, к тому же до такого уровня что чуть ли не плавится, а это как правило взывает возгорание, ну или поправится проводка.

Перезаряд аккумулятора. Очень подробно о причинах и последствиях

Разряженный аккумулятор не всегда требует покупки нового, часто достаточно зарядить старый, процедура неизбежна при частых холодных запусках и коротких поездках. Самые доступные по цене зарядные устройства имеют ручное управление, владелец должен знать, каким напряжением заряжать аккумулятор автомобиля.

Требуется постоянный ток, напряжение до 16,5 Вольт. Зарядка происходит в одном из двух режимов: при постоянной силе тока или постоянной величине напряжения.

Зарядка АКБ Бош

На зарядном устройстве выставляется сила тока, равная 10% от номинальной емкости. Например, для АКБ 12 Вольт емкостью 55Ач требуется ток 5,5А, для 60Ач – 6А. Силу тока при этом необходимо регулярно контролировать и регулировать, так как она имеет свойство сбиваться.

При поддержании силы тока на уровне 10% в конце процесса зарядки происходит сильное газовыделение. Поэтому при достижении 14,4 Вольт силу тока снижают в 2 раза. У необслуживаемых аккумуляторов ее повторно уменьшают вдвое, когда напряжение показывает 15 Вольт.

Узнай время зарядки своего аккумулятора

Аккумулятор 12 Вольт автомобиля заряжен, когда в нем показатели напряжения и силы тока не меняются на протяжении 2-х часов. Для полноценной эксплуатации достаточно сохранения параметров в течение 1 часа. Обычно это происходит при 16,3(±0,1) Вольтах.

Зарядка с сохранением напряжения

АКБ 12 Вольт за сутки зарядится:

У сильно разряженного аккумулятора сила тока в начале зарядки может достигать высоких величин, что может привести к поломке батареи, поэтому показатель ограничивают до 20А.

По мере зарядки сила тока снижается, и в конце стремится к нулю. Такой метод не требует постоянного контроля со стороны владельца. Проконтролировать процесс можно через сутки после начала, замерив, какое напряжение на клеммах. Если оно составляет 14,4(±0,1) Вольт, зарядка окончена. Необслуживаемым батареям требуется обычно более суток для достижения этого показателя. На устройствах, снабженных индикацией, загорится сигнал, свидетельствующий об окончании.

Зарядка кальциевых аккумуляторов

Старые сухозаряженные аккумуляторы заряжаются 10%-м током, для них допустимо напряжение до 16 Вольт. Аккумуляторы 12 Вольт Ca/Ca нового образца быстро выходят из строя от такого высокого напряжения.

Максимально допустимое для них значение 14,4 Вольт при токе 10% от емкости. Такая зарядка требует большего времени, но не сокращает срок эксплуатации АКБ.

Зарядка аккумуляторов 6 Вольт

Батареи на 6 Вольт часто используются в:

мотоциклах, скутерах;
лодках;
торговой, складской, промышленной технике;
детских автомобилях;
инвалидных колясках.

Учитывая широкое применение 6 Вольтных АКБ, они выпускаются в широком диапазоне емкости, могут иметь как 1,2Ач, так и 16Ач, или любое промежуточное значение. Заряжать такие аккумуляторы зарядником для автомобильного проблематично. Потребуется пристальный контроль, постоянная регулировка тока. Риск перегревания высок.

Наиболее подходящим зарядным устройством для АКБ 6 Вольт является зарядное устройство Imax B6 или ему подобное. Ток 10% от емкости, напряжение до 7,3В.

Зарядка литий полимерных аккумуляторов

Lipo 3.8 V заряжаются устройствами, которые идут в комплекте с ними, либо зарядниками подобным Imax B6.

Батареи заряжаются током от 20 до 100% от номинальной емкости. Для АКБ предпочтительнее меньшие величины. Главный вопрос, какое напряжение показывает заряженный аккумулятор? Набрав 70-80%, начинается зарядка при постоянном напряжении и снижающемся токе.

Специальные устройства для Lipo 3.8 V сигнализируют об окончании зарядки при достижении 70-80% емкости. Дальнейший набор плотности обеспечивает более редкие зарядки, однако сокращает срок эксплуатации аккумулятора в целом.

При зарядке литий-полимерных аккумуляторов 3,8 Вольт зарядное устройство должно показывать 4,2 Вольта. При возможности выставить 4,1 Вольт потребуется несколько больше времени на зарядку, но аккумулятор прослужит значительно дольше.

Зарядка аккумулятора без демонтажа с машины

Описанные выше способы подразумевают зарядку от розетки, для чего обычно требуется снятие аккумулятора. Однако зарядка может происходить и под капотом. Современные портативные устройства, такие как CTEK, имеют компактные габариты, позволяют заряжать аккумулятор 12В под капотом. Их можно оставить на ночь, чтобы утром АКБ был в рабочем состоянии. Особенно актуальны подобные зарядники для владельцев авто с кальциевыми батареями.

Подзарядка АКБ генератором

У автомобилей с двигателем внутреннего сгорания аккумулятор работает в паре с генератором. При поездках генератор подзаряжает батарею, впоследствии она дает заряд для запуска автомобиля.

При чрезмерном превышении емкости АКБ относительно рекомендованной, ей потребуется значительно больше времени на зарядку от штатного генератора. Часто в таких случаях батарея не успевает подзаряжаться до нужного уровня, начинает быстро разряжаться вплоть до глубоких разрядов.

При установке Аккумулятора емкостью меньше рекомендованной, сила тока генератора для нее оказывается слишком высокой, она быстро перегревается, может закипеть.

Срок эксплуатации АКБ в обоих описанных случаях резко сокращается.

Какое напряжение должен показывать заряженный аккумулятор, во многом зависит от его типа. Мы подробно рассмотрели основные. Бережная зарядка продлевает срок работы батарей. При своевременном обслуживании они способны служить до 5 лет и более.

Напряжение аккумулятора автомобиля — ведущий показатель, на основании которого грамотному водителю следует делать выводы о том, в каком состоянии находится АКБ, нуждается ли она в зарядке или в замене. Известно, что имеется прямая зависимость напряжения от уровня заряда автомобильного аккумулятора. Вначале мы рассмотрим вопрос о том, на основании каких показателей напряжения можно сделать вывод о работоспособности АКБ, почему батарея теряет U и что означает норма напряжения. После этого попробуем определить заряд аккумулятора по напряжению: таблица, на основании которой делаются те или иные выводы о состоянии батареи, будет приложена в конце статьи.

Аккумулятор теряет напряжение: в чем причина?

Если заряженный источник питания быстро разряжается, причин такого «поведения» батареи может быть несколько. Уровень заряда аккумулятора может быстро падать вследствие естественной причины: АКБ просто исчерпала свой ресурс обычным путем и нуждается в .

Также может выйти из строя генератор, который заряжает батарею в процессе езды, помогая ей поддерживать необходимый уровень рабочего состояния. Если аккумулятор еще не старый, и генератор в порядке — вероятно, в автомобиле есть серьезные проблемы с током в виде его постоянной утечки.

Кроме этого, бортовая сеть автомобиля может быть неисправной — например, магнитола или какой-нибудь другой прибор берет слишком много тока, и аккумулятор просто не справляется с этой нагрузкой.

Для того чтобы устранить падение напряжения, иногда бывает достаточно исправить возникшую неполадку путем технического осмотра, выявления причины, ее устранения и повторных замеров напряжения на клеммах аккумулятора после нескольких часов его эксплуатации. Важно оценить и такие показатели, как уровень , а также измерить напряжение под нагрузкой и без нее.

Что означает нормальное напряжение аккумулятора?

Для нормальной работы батареи ее напряжение должно колебаться в пределах 12,6-12,7 вольт, не меньше. Эта норма должна быть усвоена начинающими водителями, как таблица умножения — для того, чтобы не пропустить критический уровень падения заряда аккумулятора и не оказаться в том положении, когда машина внезапно «встанет».

Также следует знать и о том, что, в зависимости от характеристик АКБ и автомобиля, а также иных сопутствующих условий, норма может изменяться — до 13 вольт и чуть выше. Именно так утверждают некоторые производители аккумуляторных батарей, и этот фактор тоже нужно принимать во внимание. То, сколько вольт должно быть в идеале — цифра относительная. Но ориентироваться всегда нужно на показания от 12,6 до 13,3 вольт — в зависимости от типа и страны-производителя АКБ.

Если напряжение в батарее опускается ниже 12 вольт — она разряжена, как минимум, наполовину, а когда оно падает ниже 11,6 вольт — аккумулятор срочно нуждается в зарядке.

Итак, норма показателя напряжения большей части автомобильных АКБ — от 12,6 до 12,7 вольт, а если используется нестандартная модель аккумулятора, норма U может быть несколько выше: 13 вольт, но максимум 13,3. Некоторые начинающие автомобилисты спрашивают о том, какой должен быть показатель U в идеале. Идеальных цифр, разумеется, нет, поскольку меняться может и уровень тока в сети авто, и погодные условия, и потребление энергии отдельными элементами бортовой сети автомобиля.

Для того чтобы не пропустить того момента, когда заряд батареи станет понижаться до критического уровня, существует так называемая таблица заряда АКБ. Если вы замерили U на клеммах вашей батареи, можно определить заряд аккумулятора по напряжению: таблица поможет сориентироваться в этом. В ней выведена прямопропорциональная зависимость U от уровня заряженности АКБ в процентном соотношении.

Также в таблице приведены показатели плотности электролита и температуры, при которой он может замерзать в холодное время года — тоже в зависимости от того, каков уровень заряда и U в аккумуляторе.

Таблица уровня заряженности АКБ

Ближе к концу осени у автомобилистов нередко возникает вопрос качественной зарядки аккумулятора. Как же это делать для достижения наилучшего результата?

Свинцовые аккумуляторные батареи заряжаются от источника «выпрямленного» (постоянного) тока. Для этого годится любое устройство, позволяющее регулировать ток или напряжение зарядки, при условии что оно обеспечивает увеличение зарядного напряжения до 16,0-16,5 вольт. В противном случае зарядить современную 12-вольтовую батарею полностью, до 100 процентов ее емкости не удастся.

Для зарядки положительный вывод зарядного устройства соединяется с клеммой (+) аккумулятора, а отрицательный вывод — с клеммой (-).

Существуют два режима зарядки: режим неизменности тока и режим неизменности напряжения. По своему влиянию на продолжительность жизни аккумулятора эти режимы равнозначны.

Зарядка в режиме неизменности тока.

Аккумулятор заряжается при токе, сила которого составляет одну десятую часть от номинальной емкости при двадцатичасовом разряде. То есть, для аккумулятора, имеющего емкость 60 А/ч (ампер в час), нужен зарядный ток 6А. Недостаток этого режима зарядки состоит в необходимости неоднократного (через каждые 1-2 часа) контроля величины тока и его регулирования, а также сильное выделение газов в конце процесса.

Для того чтобы снизить газовыделение и обеспечить более полную заряженность аккумулятора полезно применять постепенное уменьшение силы тока по мере повышения напряжения заряда. При достижении напряжением значения 14,4 вольт ток заряда нужно уменьшить наполовину до 3 ампер (для аккумулятора, емкостью 60 А/ч) и продолжать зарядку, пока не начнется газовыделение.

В современных аккумуляторах, не снабженных отверстиями для доливки воды, после увеличения напряжения зарядки до 15 вольт полезно еще раз уменьшить зарядный ток наполовину — до 1,5 ампер (для аккумулятора, емкостью 60 А/ч).

У так называемых необслуживаемых аккумуляторов состояние полной заряженности наступает при значении напряжения, равном 16,3-16,4 вольт (разница зависит от качества электролита и состава сплавов, из которых сделаны решетки).

Зарядка в режиме неизменности напряжения.

При использовании этого метода уровень заряженности аккумулятора в конце процесса зависит от величины напряжения зарядки, выдаваемого зарядным устройством. Так после непрерывной 24-часовой зарядки при значении напряжения 14,4 вольт 12-вольтовый аккумулятор будет заряжен до 75-85% от своей емкости, при значении напряжения 15 вольт — до 85-90%, а при 16 вольтах — до 95-97%. Полностью за 20-24 час. аккумулятор заряжается при подаче на него напряжения 16,3-16,4 вольт.

В зависимости от емкости и внутреннего сопротивления аккумулятора в момент начала зарядки сила проходящего через него тока может превышать 50 ампер. Поэтому во избежание выхода его из строя в зарядных устройствах предусмотрено ограничение максимального тока до 20-25 ампер.

В процессе зарядки напряжение на клеммах аккумулятора постепенно достигает значения напряжения зарядного устройства, а сила тока заряда уменьшается почти до нуля (при условии что величина напряжения зарядки меньше напряжения, при котором начинается выделение газов). Таким образом зарядку можно производить без постоянного внимания человека. Показателем окончания зарядки здесь считается увеличение напряжения на клеммах аккумулятора до 14,3-14,5 вольт. В это время обычно включается зеленый световой сигнал, показывающий момент достижения требуемого напряжения и окончания процесса зарядки.

На практике для нормальной зарядки (до 90-95% емкости) необслуживаемых аккумуляторов современными зарядными устройствами с максимальным напряжением 14,4-14,5 вольт обычно требуется время более 24 часов.

Зарядка аккумулятора на автомашине.

На автомашине аккумулятор подзаряжается в режиме неизменного напряжения во время работы двигателя. По договоренности с изготовителями аккумуляторов автопроизводители устанавливают в генераторах напряжение зарядки 13,8-14,3 вольта — меньшее, чем напряжение, при котором происходит интенсивное газовыделение.

При понижении температуры воздуха возрастает внутреннее сопротивление аккумулятора, из-за чего эффективность его зарядки в режиме неизменности напряжения уменьшается. По этой причине аккумулятор на автомашине полностью возможно зарядить не всегда, а в зимнее время при напряжении на клеммах 13,9-14,3 вольта и включенных фонарях дальнего света заряженность АКБ не превышает 70-75%. В связи с этим зимой в условиях низких температур, небольших расстояний пробега автомобиля и частых пусках холодного двигателя полезно хотя бы раз в месяц заряжать аккумулятор в помещении с применением зарядного устройства.

Контроль плотности электролита.

У только что заряженного аккумулятора показатель плотности электролита в каждой банке должен находиться в пределах 1,27-1,29 г/см 3 . По мере расхода заряда плотность постепенно снижается и у аккумулятора, разряженного наполовину, составляет 1,19-1,21 г/см 3 . При полном разряде плотность электролита доходит до 1,09-1,11 г/см 3 .

У нормально заряженного аккумулятора, не имеющего внутренних коротких замыканий, показатель плотности электролита во всех банках примерно одинаков с расхождением не более 0,02 г/см 3 .При возникновении внутреннего замыкания в какой-либо из банок плотность электролита в ней будет ниже, чем в остальных, на 0,10-0,15 г/см 3 .

Плотность электролита и других жидкостей измеряют прибором, который называется ареометром. Для различных жидкостей у ареометра имеются сменные денситометры (от латинского слова densum — плотность, густота, вязкость).

Во время замера плотности ареометр по возможности нужно держать так, чтобы поплавок не касался стенки трубки. Вместе с этим измеряется температура электролита, и плотность вычисляется из расчета, что его теипература равна +25°C. Для этого показание ареометра увеличивается или уменьшается на значение, которое берется из таблицы, приводимой в соответствующей спецлитературе.

КЛИМАТ И ВРЕМЯ ГОДА ПРИ ИЗМЕРЕНИИ ПЛОТНОСТИ ЭЛЕКТРОЛИТА		ПЛОТНОСТЬ (г/см 3)
		Аккум. заряжен	Аккум. разряжен
		Аккум. заряжен	на 25%	на 50%
Очень холодный (температура в январе от -50°C до -30°C)	ЗИМА	1,30	1,26	1,22
Очень холодный (температура в январе от -50°C до -30°C)	ЛЕТО	1,28	1,24	1,20
Холодный (температура в январе от -30°C до -15°C)		1,28	1,24	1,20
Умеренный (температура в январе от -15°C до -8°C)		1,28	1,24	1,20
Теплый влажный (температура в январе от 0°C до +4°C)		1,23	1,19	1,15
Жаркий сухой (температура в январе от -15°C до +4°C)		1,23	1,19	1,15

Если напряжение рабочего цикла на аккумуляторе будет менее 12,6 вольт, а плотность электролита — менее 1,24 г/см 3 , следует проверить напряжение на клеммах при работающем двигателе и поставить аккумулятор на зарядку.

Регулярно выполняя эти несложные действия, можно добиться долговременной и безотказной работы аккумулятора в любое время года.

Плотность электролита, гр/см³	Напряжение (вольтаж) без нагрузки	Напряжение (вольтаж) под нагрузкой 100 ампер	Уровень заряженности АКБ, в %	Температура замерзания электролита, в °С
1,11	11,7	8,4	0	-7
1,12	11,76	8,54	6	-8
1,13	11,82	8,68	12,56	-9
1,14	11,88	8,84	19	-11
1,15	11,94	9	25	-13
1,16	12	9,14	31	-14
1,17	12,06	9,3	37,5	-16
1,18	12,12	9,46	44	-18
1,19	12,18	9,6	50	-24
1,2	12,24	9,74	56	-27
1,21	12,3	9,9	62,5	-32
1,22	12,36	10,06	69	-37
1,23	12,42	10,2	75	-42
1,24	12,48	10,34	81	-46
1,25	12,54	10,5	87,5	-50
1,26	12,6	10,66	94	-55
1,27	12,66	10,8	100	-60

Наверное, вы заметили, что в последнее время часто пишу об аккумуляторах автомобиля, просто я открыл новую рубрику на сайте и хочу освятить все «горячие вопросы» — , почитайте очень много полезного. Еще одна очень животрепещущая тема, это перезаряд аккумулятора, сегодня я постараюсь рассказать, какие могут быть причины, а также последствия этого явления, почему перезаряжать батарею также плохо, как ее «недозаряд». Читаем дальше …

Я уже не раз указывал, что в аккумуляторе есть небольшое количество электролита, у каждой модели по-разному все зависит от мощности. Именно этот электролит способствует накоплению энергии, без него не было бы эффекта АКБ (аккумуляторной батареи). Но ведь эта жидкость очень капризна, ей нужно создавать необходимые условия — чтобы она не замерзла, а также чтобы не выкипела. Если , то вот «вскипание» батареи может провоцироваться перезарядом, а это уже серьезно. Нужно что-то делать.

Что такое перезаряд?

Если объяснить на пальцах, это достаточно простой процесс – уже заряженный АКБ, генератор продолжает заряжать и заряжать. В составе электролита, есть доля воды, причем достаточно большая порядка 65% (остальной состав серная кислота 35%), при нормальном стечении обстоятельств аккумулятор набирает заряд (поднимает плотность до нужного уровня) и отключается, таким образом, его напряжение составляет 12,7 Вольта, это усредненное 100% напряжение на многих батареях.

Если продолжить дальше заряжать батарею, то вода внутри электролита начнет распадаться на составляющие ее газы, а это водород и кислород – будет происходить бурление или кипение электролита, соответственно уровень воды будет падать (испаряться) – чем больше ток вы будете подавать, тем интенсивнее будет – это и есть классический перезаряд аккумулятора.

Сопровождается интенсивным кипением и понижением уровня электролита. По сути такое явление намного опаснее, чем скажем «недозаряд».

При неполном заряде АКБ вы просто не запустите свой автомобиль, а вот при перезаряде аккумулятор может просто взорваться.

Причины этого явления

Ребята, скажу пару слов о «специальном» перезаряде от зарядного устройства – многие делают это специально! ЗАПОМНИТЕ! Таким образом — , до нужного уровня – в нашей полосе это примерно 1,27 г/см 3 , если плотность ниже (уже при заряженном АКБ), тогда батарея может замерзнуть при минусовых значениях. Нужно ее повышать! А как это сделать? Очень просто – вам нужно испарить небольшое количество воды из электролита, таким образом, концентрация кислоты вырастит и плотность увеличиться.

Поэтому многие автолюбители — «кипятят» аккумулятор на слабом токе, от зарядного устройства, но только до определенного значения плотности. После этого зарядку выключают. Иначе просто «угробите» батарею. Особенно важно – не допускать «оголение» пластин.

Теперь «неспециальный» перезаряд, что говориться под капотом автомобиля, его основные причины:

Вышло из строя реле регулятора заряда генератора . Это реле «видит» зарядку, и по достижению 12,7 Вольта, отключает подачу энергии от генератора. Если выходит из строя это реле, то генератор будет постоянно заряжать батарею, а токи у него немалые, она очень быстро закипит! Это самая распространенная причина. Благо, что это реле стоит копейки. Небольшое видео, смотрим.

Вышел из строя сам генератор , такое тоже бывает. Например, сменили реле, а ничего не помогает, постоянно идет зарядка! Нужно ремонтировать или менять генератор, здесь ремонт уже сложнее и дороже.

НА некоторых автомобилях, например на грузовых, также на некоторых УАЗ, стоит вольтметр , он показывает напряжение от генератора до аккумулятора, то есть каким он его подзаряжает. Обычно недолжно превышать 14Вольт, но зачастую показания бывают 15 – 17Вольт, это очень много. У меня на практики был такой случай – сменили и реле и генератор, все новое, а вольтметр показывает 17Вольт, уже голову сломали что делать! Оказывается, вышел из строя сам датчик, поменяли этот дисплей и все нормально, напряжение выровнялось в 14Вольт. Так что мораль такая — иногда выходит из строя сам датчик – перезаряда нет, просто показывает «ложные» показания.

Это самые распространенные причины, по которым заряд идет сверх нормы, по сути тут ломаться больше нечему, если у вас не какой-то Лексус в котором датчиков просто уйма, там может быть еще что-нибудь, хотя как мне кажется и там, навряд-ли.

Благо в новых автомобилях, у вас загорится два индикатора на панели, это , а также значок батареи.

Многие скажут – ну и что, перезаряжает, да и «хай» с ним, что будет-то? А вот ребята не скажите, читаем о последствиях.

Последствия перезаряда

Итак, для тех, кто верит в то, что все это несерьезно и с этим можно ездить, посвящается, разложу по пунктам:

Перезаряд вызывает кипение электролита, он выплескивается на поверхность аккумулятора, а после стекает на многие детали под капотом, например: — клеммы, патрубки, металл кузова, радиатор, провода и т.д. Так как здесь присутствует кислота (пусть не концентрированная), но все равно она может разъесть все то, что я вам перечислил, пусть не сразу, но она это сделает.

Окисление клемм. Так как кислота попадает на клеммы, они будут очень быстро окисляться, появится зеленый налет.

Уровень электролита понижается, оголяются свинцовые пластины, а заряд все идет! Таким образом, они будут нагреваться, что негативно на них влияет – если долго не размусоливать, они «осыпятся», может замкнуть банки или вообще умрет батарея. Просто выкинете АКБ.
Так как испаряется электролит, а это по сути взрывоопасные газы (кислород и водород), то может взорваться сам батарея, причем так что мало не покажется. Все подкапотное пространство будет в кислоте.

Чем вреден перезаряд аккумулятора?

Вопрос о том, чем может обернуться для аккумулятора перезаряд, возникает у тех автомобилистов, кто не уследил за процессом зарядки в то время, когда устройство для зарядки могло выйти из нормального режима работы. После выхода из адекватного режима работы, зарядка аккумуляторной батареи какое-то время продолжается. Это может вести к получению аккумулятором большего заряда, чем тот, на который он рассчитан. Правильно работающее зарядное устройство передаёт аккумулятору ток, который практически не отличается от самозарядного и регулирует его величину до допустимого предела. Однако, нужно иметь в виду, что пластины батареи аккумулятора выполняют из существенно разных материалов.

Перезаряд аккумулятора причины

Исходя из различных свойств материалов, из которых они состоят, напряжение на них тоже получается разным, поэтому достигнуть идеального соотношения тока и напряжения очень сложно, если только возможно. Известно из практики, что и избыточная величина заряда, и недозаряда одинаково плохо влияют на аккумулятор. В результате таких неудачных манипуляций с величиной заряда срок службы батареи будет падать. Если, например, аккумулятор долго находился под воздействием достаточно сильного тока во время зарядки, то материал пластин электродов может осыпаться. Из этого материал, который скапливается на дне батареи, создаёт «лишний электрод» в растворе, который будет просто закорачивать батарею, разрушая её работу. Если же во время зарядки величина тока была небольшой, то до момента выкипания электролитического раствора ничего страшного с батареей даже при перезарядке не будет.

Защита от перезаряда аккумулятора

Некоторые автомобилисты отмечают, что если во время бурного кипения электролита в банках батареи будет забито отверстие внутри пробки, или при этом над банкой по какой-то причине проскочит искра, может случиться мощный взрыв. При этом обходится без разрушений, но кислота из банки разлетается далеко как в виде пара, так и капель, что очень опасно. Если пользоваться перезаряженной батареей, то под крышкой батареи скапливается газовая смесь, которая возникает в результате того, что вода раскладывается на водород и кислород. Именно такая гремучая смесь охотно взрывается при попадании искры. Она может появиться как при искрении со стороны электропроводки, так и со стороны клемм полюсов. Естественно, близко оказавшаяся спичка или сигарета дадут тот же эффект. В некоторых конструкциях аккумуляторов против этого эффекта используют специальные фильтры. Искра может возникнуть в аккумуляторе, если электролитической жидкости стало намного меньше нормы и искрить начинает между пластинами.

23.03.2016

ПЕРЕЗАРЯД LI-ION аккумулятора телефона: чем опасен и вреден

Перезаряд аккумулятора Li-ion или Li-Polymer в телефоне — это когда при максимальном напряжении 4,2 В на ячейку вы пытаетесь зарядить её до 4,35 В, например. Это опасно и вредно для батареи и электронного устройства. Но насколько точно?

Вот, как выглядит перезаряд Li-ion/Li-Polymer

Вы заряжаете смартфон, ион Li+ разряжается на поверхности анода. В случае смартфона анод графитовый — его структура в виде кристаллической решётки. При зарядке ион становится нейтральным атомом лития, который легко проникает в слои графита (процесс поглощения). На поверхности образуется графитид лития.

Ток заряда ближе к концу зарядки приближается к пределам возможности поглощения графитом лития. Запускается процесс образования металлического лития на аноде (металлическая фаза). В результате графит теряет активную поверхность. При полной зарядке ток заряда должен быть отключён электрической схемой.

Если продолжить непрерывный капельный заряд, то дальнейшее образование металлического лития на аноде поставит под угрозу безопасность. Чтобы свести к минимуму нагрузку, инженер должен разработать схему, при которой литий-ионный аккумулятор на максимальном значении напряжения будет находиться как можно меньше.

Исправные телефоны, смартфоны, плееры, планшеты, ноутбуки и другие электронные устройства с литий-ионным аккумулятором (и литий-полимерным) можно оставлять на зарядке столько, сколько хотите, и даже заряжать ночью.

ВАЖНО! Главное не оставляйте на зарядке без присмотра мобильные устройства, которые подключены к дешёвым или низкокачественным (непроверенным) адаптерам питания или с плохим кабелем питания — много случаев перегрева из-за брака в электронных модулях.

Используйте оригинальные зарядные устройства или одобренные производителем аналоги, чтобы не беспокоиться о перегреве, браке и пожароопасности процесса.

Перезаряд для смартфона не грозит, если:

1. Оригинальный зарядник исправен, он качественный, не греется сам и не греет смартфон (какая должна быть температура).
2. Качественный аналог оригинального зарядника одобрен производителем или о нём хорошие отзывы, имеет идентичные характеристики, он также исправен и не греет смартфон.
3. Смартфон исправен — контроллер полного заряда батареи работает, сам гаджет не повреждён, не намокал, не замерзал и не оставался долго на солнцепёке.
4. Нет нагрева (более +45°С) — литий-ионным аккумуляторам свойственно нагреваться во время зарядки, особенно от беспроводной или быстрой зарядки.
5. Нет переохлаждения (ниже 0°C) — при замерзании (в процессе зарядки) аккумулятор перестаёт «брать» заряд, сокращается ёмкость, растёт внутреннее сопротивление, образуется литий на аноде.

Нормальное напряжение для зарядных устройств в мобильных телефонах составляет 5 В, а в ноутбуках — 20-25 В.

Что говорят о перезаряде телефона профессионалы и инженеры?

Апурв Шалиграм — бывший руководитель группы Ather Energy (2015-2017) подробно описал эту проблему и то, каким способом сегодня она решена.

Процесс зарядки аккумулятора состоит из двух частей:

• зарядка постоянным током;
• зарядка постоянным напряжением.

Когда аккумулятор находится в режиме зарядки постоянным током, напряжение постепенно увеличивается до максимального значения (от 4,2В на ячейку и выше в зависимости от инженерного решения в батарее) в пределах допусков схемы зарядного устройства/устройства (обычно не более 4,35-4,4В, но есть исключения). Ток при этом поддерживается постоянным (смотреть на значение выходного тока, записанное на зарядном устройстве).

Как только элемент достигает максимального напряжения (отсечки), зарядное устройство удерживает это значение. Напряжение начинает уменьшаться только в момент, когда поляризация через ячейку начинает уменьшаться.

Это также называется потоковой зарядкой (простыми словами, капельной дозарядкой).

Контроль заряда

Чтобы не допустить перезаряда телефона (и любого Li-ion-аккумулятора), контроллер должен уметь определять момент неудачи. То есть момент, когда способность удержания ёмкости ячейки падает ниже 80% от номинального значения.

Обычно «неудача» — это постепенная потеря мощности. Но, кроме того, должны быть учтены и внезапные аварийные отказы (возможные причины), чтобы всё работало безопасно для здоровья пользователя и его имущества.

Повреждения возможны в плохо сконструированных ячейках или из-за скачков зарядного тока, которые цепь не может выдержать.

Перезаряд телефона невозможен, если вы просто оставляете его подключенным к зарядному устройству. Внутри аккумулятора не происходит ничего плохого, за исключением вероятного ускорения износа из-за микроциклов.

Негативное воздействие микроциклов зависит от материалов, используемых для создания ячейки, а также от уже израсходованных циклов (отработанного срока службы самой ячейки). Иногда обывательски называют это «перезарядом Li-ion». Но микроциклы не вызывают повреждений аккумулятора — просто формируют условия для ускорения износа и старения.

Что будет, если отключить контроль и просто заряжать?

Если процесс зарядки никак не контролировать, то происходит деградация материалов. При перезаряде Li-ion-аккумулятора из-за превышения напряжения в конце зарядки химические реакции вызывают его опасное разложение.

Благодаря контроллеру аккумулятор не проводит слишком много времени в зоне высокого напряжения, поэтому доля паразитической реакции очень мала.

Хорошие зарядные устройства всегда используют полевой транзистор MOSFET. Он призван ограничить величину финального этапа подзарядки. Но всё зависит от качества адаптера и честных намерений производителя.

6 фактов про Li-ion

Вам знакома ситуация, когда телефон получил перезаряд и вышел из строя? Напишите о вашем случае в комментарии или отправьте сообщение нам ВКонтакте @NeovoltRu, чтобы об этом узнало как можно больше людей.

Подпишитесь в группе на новости из мира гаджетов, узнайте об улучшении их автономности и прогрессе в научных исследованиях аккумуляторов. Подключайтесь к нам в Facebook и Twitter. Мы также ведём насыщенный блог в «Дзене» и на Medium — заходите посмотреть.

Как работают (аккумуляторные) батареи?

Хотя аккумуляторные батареи были изобретены более ста лет назад, их применения не было так давно. Сегодня аккумуляторные батареи неразрывно связаны с нашей повседневной жизнью: портативные устройства и бытовая техника стали чрезвычайно популярными. Но как работают аккумуляторы ? А что делает зарядное устройство? В этой статье мы рассмотрим основы работы (перезаряжаемой) батареи.

Немного химии

Как и все остальное, батарея состоит из атомов.Один атом состоит из трех типов частиц:

протоны (положительные)
электронов (отрицательные)
нейтронов

В идеале этот заряд выравнивается: количество отрицательных и положительных частиц одинаково. Удаление одного электрона (т.е.отрицательной частицы) приводит к тому, что атом становится положительным, и наоборот. Поскольку атомы предпочитают оставаться нейтральными, они будут искать другие атомы для обмена электронами, чтобы восстановить свой баланс. Этот обмен или «поток» электронов создает электрический ток.

Анод, электролит и катод

Процесс обмена электронами также происходит в батареях. Каждая батарея состоит из трех частей: анода, электролита и катода. Однако разные типы батарей используют разные химические вещества для создания этих деталей.

В полностью заряженной батарее анод отрицательный, а катод положительный. Почему? Анод содержит избыток (отрицательных) электронов, тогда как катод не содержит электронов. Естественно, анод хотел бы потерять часть своих электронов, передав лишние электроны на катод.

Добавив третий элемент, сепаратор с электролитом, вы можете контролировать поток и создавать батарею. Сепаратор действует как барьер внутри ячейки между анодом и катодом. Это позволяет электрическому току течь только тогда, когда батарея подключена к устройству.

Как работают аккумуляторы

Все батареи работают следующим образом: электроны перемещаются от анода к катоду, пока на аноде не закончатся электроны. Таким образом, аккумулятор считается разряженным или «мертвым».

С первичными батареями это конец. С вторичными или перезаряжаемыми батареями зарядное устройство может обратить поток электронов в обратном направлении и, таким образом, восстановить первоначальный избыток электронов на аноде, создавая тем самым то, что мы называем заряженной батареей.

Можно ли обратить эту реакцию вспять, зависит от химикатов, используемых в батарее. Например, щелочные батареи не предназначены для обратного потока. Это может быть потенциально опасно.

NiMH (никель-металл-гибридный) аккумулятор обеспечивает принудительный обратный поток сотни, а иногда и тысячи раз.Однако процесс со временем вызывает повреждение химикатов. Следовательно, вы не можете бесконечно заряжать и разряжать батареи: в какой-то момент химические вещества разложатся слишком сильно, чтобы по-прежнему удерживать заряд.

Дополнительная литература

Как же тогда аккумуляторные батареи работают раз за разом? Срок службы перезаряжаемой батареи зависит от производителя, типа батареи и условий, в которых она используется. Чтобы узнать больше о том, как производятся NiMH аккумуляторы, обратитесь к одной из наших предыдущих статей здесь.

аккумуляторных батарей | HowStuffWorks

С ростом количества портативных устройств, таких как ноутбуки, сотовые телефоны, MP3-плееры и беспроводные электроинструменты, потребность в аккумуляторных батареях в последние годы существенно выросла. Перезаряжаемые батареи существуют с 1859 года, когда французский физик Гастон Планте изобрел свинцово-кислотный элемент. Аккумулятор Plante со свинцовым анодом, катодом из диоксида свинца и сернокислотным электролитом стал предшественником современных автомобильных аккумуляторов.

Неперезаряжаемые батареи, или первичных элементов , и аккумуляторные батареи, или вторичные элементы , вырабатывают ток точно так же: посредством электрохимической реакции с участием анода, катода и электролита. Однако в перезаряжаемой батарее реакция обратима. Когда электрическая энергия от внешнего источника подается на вторичный элемент, поток электронов с отрицательного на положительный, возникающий во время разряда, меняется на противоположный, и заряд элемента восстанавливается.Наиболее распространенными аккумуляторными батареями на рынке сегодня являются литий-ионные батареи (LiOn), хотя когда-то очень распространенными были также никель-металлогидридные батареи (NiMH) и никель-кадмиевые батареи (NiCd).

Когда дело доходит до аккумуляторных батарей, не все батареи одинаковы. Никель-кадмиевые батареи были одними из первых широко доступных вторичных элементов, но они страдали от неудобной проблемы, известной как эффект памяти . По сути, если бы эти батареи не разряжались полностью каждый раз при использовании, они быстро теряли бы емкость.Использование никель-кадмиевых аккумуляторов было прекращено в пользу никель-металлгидридных аккумуляторов. Эти вторичные элементы обладают большей емкостью и лишь минимально подвержены эффекту памяти, но у них не очень хороший срок хранения. Как и никель-металлгидридные батареи, литий-ионные батареи имеют долгий срок службы, но они лучше удерживают заряд, работают при более высоких напряжениях и имеют гораздо меньший размер и меньший вес. Практически вся высококачественная портативная техника, производимая в наши дни, использует ее преимущества. Однако литий-ионные батареи в настоящее время недоступны в стандартных размерах, таких как AAA, AA, C или D, и они значительно дороже своих старых аналогов.

С NiCd и NiMH батареями зарядка может быть сложной. Вы должны быть осторожны, чтобы не перезарядить их, так как это может привести к снижению емкости. Чтобы этого не происходило, некоторые зарядные устройства переключаются на непрерывный заряд или просто отключаются после завершения зарядки. Никель-кадмиевые и никель-металлогидридные батареи также необходимо ремонтировать, а это означает, что вы должны время от времени полностью разряжать и перезаряжать их, чтобы свести к минимуму потерю емкости. LiOn батареи, с другой стороны, имеют сложные зарядные устройства, которые предотвращают перезарядку и не нуждаются в ремонте.

Даже аккумуляторные батареи со временем разрядятся, хотя для этого могут потребоваться сотни зарядок. Когда они наконец сдадутся, обязательно утилизируйте их на предприятии по переработке.

Теперь давайте посмотрим на расположение батарей.

Другие аккумуляторные батареи | Введение в химию

Цель обучения

Обсудить общие характеристики аккумуляторных батарей

Ключевые моменты

Перезаряжаемые батареи накапливают энергию за счет обратимой химической реакции, которая позволяет снова сохранять заряд после разрядки батареи.
Перезаряжаемые батареи имеют более низкую общую стоимость использования и меньшее воздействие на окружающую среду, чем одноразовые батареи, что может быть причиной того, что спрос на аккумуляторные батареи в США растет намного быстрее, чем спрос на неперезаряжаемые батареи.
Общие типы аккумуляторных батарей: свинцово-кислотные, никель-кадмиевые (NiCd), никель-металлогидридные (NiMH), литий-ионные (Li-ion), литий-ионные полимерные (LiPo) и перезаряжаемые щелочные батареи.

Условия

Плотность энергии: Количество энергии, которое может храниться в зависимости от объема батареи.
Электрический элемент, который можно перезаряжать, поскольку он преобразует химическую энергию в электрическую с помощью обратимой химической реакции.

Аккумуляторы

Перезаряжаемая батарея — это тип электрической батареи, состоящей из одного или нескольких электрохимических элементов. Он известен как вторичный элемент, потому что его электрохимические реакции электрически обратимы. Другими словами, после того, как накопленный заряд был истощен, химические реакции батареи могут произойти снова, в обратном порядке, чтобы сохранить новый заряд.Спрос на аккумуляторные батареи в США растет вдвое быстрее, чем спрос на неперезаряжаемые батареи, отчасти потому, что аккумуляторные батареи оказывают меньшее воздействие на окружающую среду и общую стоимость использования, чем одноразовые.

Сетевые накопители энергии используют перезаряжаемые батареи для выравнивания нагрузки. Выравнивание нагрузки включает в себя хранение электроэнергии для использования в период пиковой нагрузки. Заряжая батареи в периоды низкого потребления электроэнергии для использования в периоды высокого спроса, выравнивание нагрузки помогает устранить необходимость в дорогостоящих пиковых электростанциях и помогает снизить стоимость генераторов в течение большего количества часов работы.

Конструкция аккумуляторной батареи

Как и все батареи, аккумуляторные батареи состоят из анода, катода и электролита. Во время зарядки материал анода окисляется, образуя электроны, а катод восстанавливается, потребляя электроны.

Зарядка аккумулятора Схема зарядки аккумулятора.

Эти электроны составляют ток во внешней цепи. Электролит может служить простым буфером для внутреннего потока ионов между электродами, как в литий-ионных и никель-кадмиевых элементах, или он может быть активным участником электрохимической реакции, как в свинцово-кислотных элементах.

Типы аккумуляторных батарей

В аккумуляторных батареях обычно используется несколько различных комбинаций химикатов. Различные типы включают свинцово-кислотные, никель-кадмиевые (NiCd), никель-металлогидридные (NiMH), литий-ионные (Li-ion), литий-ионные полимерные (LiPo) и перезаряжаемые щелочные батареи.

Свинцово-кислотные батареи

Свинцово-кислотные батареи, изобретенные в 1859 году французским физиком Гастоном Планте, являются старейшим типом аккумуляторных батарей. Их способность обеспечивать высокие импульсные токи означает, что элементы поддерживают относительно большое отношение мощности к весу.Эти особенности, наряду с их низкой стоимостью, делают их привлекательными для использования в автомобилях, требующих больших токов.

Никель-металлогидридные батареи

Никель-металлогидридная батарея, сокращенно NiMH или Ni-MH, очень похожа на никель-кадмиевый элемент (NiCd). В NiMH батареях используются положительные электроды из оксигидроксида никеля (NiOOH), как и в NiCd, но в отрицательных электродах вместо кадмия используется сплав, поглощающий водород. Аккумулятор NiMH может иметь емкость в два-три раза больше, чем аккумулятор NiCd аналогичного размера, а его плотность энергии приближается к плотности литий-ионного элемента.

Литий-ионные батареи

Литий-ионный аккумулятор — это семейство аккумуляторных батарей, в которых ионы лития перемещаются от отрицательного электрода к положительному во время разряда и обратно при зарядке. Отрицательный электрод обычного литий-ионного элемента сделан из углерода. Положительный электрод представляет собой оксид металла, а электролит представляет собой соль лития в органическом растворителе. Это один из самых популярных типов аккумуляторных батарей для портативной электроники, с одной из лучших плотностей энергии и лишь медленной потерей заряда, когда они не используются.Литий-ионные аккумуляторы дороже никель-кадмиевых аккумуляторов, но работают в более широком диапазоне температур, при этом они меньше и легче. Они хрупкие и поэтому нуждаются в схеме защиты для ограничения пиковых напряжений.

Литий-ионные полимерные батареи

Литий-ионные полимерные (LiPo) батареи обычно состоят из нескольких идентичных вторичных ячеек, включенных параллельно, чтобы увеличить ток разряда. Они часто доступны в серии «упаковок» для увеличения общего доступного напряжения.Их основное отличие от литий-ионных аккумуляторов заключается в том, что их электролит из литиевой соли не содержится в органическом растворителе. Вместо этого он находится в твердом полимерном композите, таком как полиэтиленоксид или полиакрилонитрил. Преимущества LiPo по сравнению с литий-ионной конструкцией включают потенциально более низкую стоимость производства, приспособляемость к большому разнообразию форм упаковки, надежность и прочность. Их главный недостаток — меньший заряд.

Щелочные батареи

Существуют также перезаряжаемые формы щелочных батарей, которые представляют собой тип первичных батарей, зависящих от реакции между цинком (Zn) и диоксидом марганца (MnO ₂).Они производятся полностью заряженными и способны сохранять заряд в течение многих лет, дольше, чем большинство никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторов, которые саморазряжаются. Перезаряжаемые щелочные батареи также могут иметь высокую эффективность перезарядки и оказывать меньшее воздействие на окружающую среду, чем одноразовые элементы.

Показать источники

Boundless проверяет и курирует высококачественный контент с открытой лицензией из Интернета. Этот конкретный ресурс использовал следующие источники:

Что такое аккумуляторная батарея? — Определение от WhatIs.com

Аккумуляторная батарея — это устройство накопления энергии, которое можно снова заряжать после разрядки, подавая на его клеммы постоянный ток.

Перезаряжаемые батареи позволяют использовать один элемент несколько раз, сокращая количество отходов и, как правило, обеспечивая более выгодные долгосрочные инвестиции в долларах, затрачиваемых на время использования устройства. Это верно даже с учетом более высокой закупочной цены аккумуляторов и необходимости в зарядном устройстве.
Аккумуляторная батарея, как правило, является более разумной и устойчивой заменой одноразовым батареям, которые генерируют ток в результате химической реакции, при которой потребляется реактивный анод.Анод в перезаряжаемой батарее также разряжается, но медленнее, что позволяет производить много зарядов и разрядов.

В использовании аккумуляторные батареи такие же, как и обычные. Однако после разрядки аккумуляторы помещаются в зарядное устройство или, в случае встроенных аккумуляторов, подключается адаптер переменного / постоянного тока.

Хотя аккумуляторные батареи предлагают более низкую долгосрочную стоимость и сокращают отходы, у них есть несколько минусов. Многие типы перезаряжаемых элементов, созданные для потребительских устройств, в том числе батареи AA и AAA, C и D, производят более низкое напряжение, равное 1.2В в отличие от 1,5В щелочных батарей. Хотя это более низкое напряжение не мешает правильной работе правильно спроектированной электроники, это может означать, что одного заряда хватит на меньшее время или не будет такой же мощности за сеанс. Однако это не относится к литий-полимерным и литий-ионным батареям.

Некоторые типы батарей, такие как никель-кадмиевые и никель-металлогидридные, могут проявлять эффект памяти батареи только при частичной разрядке, что снижает производительность последующих зарядок и, следовательно, срок службы батареи в данном устройстве.

Перезаряжаемые батареи используются во многих приложениях, таких как автомобили, всевозможная бытовая электроника и даже автономные и дополнительные накопители энергии.

См. Также: Tesla Powerpack и Powerwall.

Последний раз обновлялся в мае 2015 г.

Продолжить чтение о аккумуляторной батарее
Услуга зарядки аккумуляторов — поставщик специальных аккумуляторных батарей
Как поставщик аккумуляторных батарей и аккумуляторных блоков по индивидуальному заказу, Epec также предлагает своим клиентам услуги по зарядке на месте.У нас есть стандартное зарядное оборудование, и мы можем создавать индивидуальные программы для удовлетворения всех требований к зарядке.
Это дает Epec уникальную возможность доставлять нашим клиентам аккумуляторные батареи и пакеты, полностью заряженные в соответствии с их спецификациями, которые могут быть немедленно вставлены в конечный продукт.
Основные методы зарядки аккумулятора

Постоянное напряжение
Зарядное устройство постоянного напряжения — это в основном источник питания постоянного тока, который в своей простейшей форме может состоять из понижающего трансформатора от сети с выпрямителем для подачи постоянного напряжения для зарядки аккумулятора.Такие простые конструкции часто встречаются в дешевых зарядных устройствах для автомобильных аккумуляторов. Свинцово-кислотные элементы, используемые для автомобилей и систем резервного питания, обычно используют зарядные устройства постоянного напряжения. Кроме того, в литий-ионных элементах часто используются системы постоянного напряжения, хотя они обычно более сложные с добавленной схемой для защиты как батарей, так и безопасности пользователя.

Постоянный ток
Зарядные устройства постоянного тока изменяют подаваемое на аккумулятор напряжение для поддержания постоянного тока и отключаются, когда напряжение достигает уровня полной зарядки.Эта конструкция обычно используется для никель-кадмиевых и никель-металлогидридных элементов или батарей.

Конический ток
Это зарядка от грубого нерегулируемого источника постоянного напряжения. Это не контролируемый заряд, как в V Taper выше. Ток уменьшается по мере нарастания напряжения элемента (противо-ЭДС). Существует серьезная опасность повреждения элементов из-за перезарядки. Чтобы избежать этого, следует ограничить скорость и продолжительность зарядки. Подходит только для батарей SLA.

Импульсный заряд
Импульсные зарядные устройства подают зарядный ток в батарею импульсами. Скорость зарядки (на основе среднего тока) можно точно контролировать, изменяя ширину импульсов, обычно около одной секунды. Во время процесса зарядки короткие периоды отдыха от 20 до 30 миллисекунд между импульсами позволяют стабилизировать химическое воздействие в батарее за счет выравнивания реакции по всему объему электрода перед возобновлением заряда.Это позволяет химической реакции идти в ногу со скоростью поступления электрической энергии. Также утверждается, что этот метод может уменьшить нежелательные химические реакции на поверхности электрода, такие как газообразование, рост кристаллов и пассивация. При необходимости можно также измерить напряжение холостого хода батареи во время периода покоя.

Burp Charging
Также называется Reflex или Зарядка с отрицательным импульсом Используется вместе с импульсной зарядкой, он применяет очень короткий разрядный импульс, обычно в 2–3 раза превышающий зарядный ток в течение 5 миллисекунд, во время периода покоя зарядки для деполяризации элемента.Эти импульсы вытесняют любые пузырьки газа, которые образовались на электродах во время быстрой зарядки, ускоряя процесс стабилизации и, следовательно, общий процесс зарядки. Выпуск и распространение пузырьков газа известно как «отрыжка». Были сделаны противоречивые заявления об улучшении скорости заряда и срока службы батареи, а также об удалении дендритов, которое стало возможным с помощью этого метода. Самое меньшее, что можно сказать, это то, что «не повреждает аккумулятор».

IUI Зарядка
Это недавно разработанный профиль зарядки, используемый для быстрой зарядки стандартных свинцово-кислотных аккумуляторов от определенных производителей.Он подходит не для всех свинцово-кислотных аккумуляторов. Первоначально аккумулятор заряжается с постоянной (I) скоростью, пока напряжение элемента не достигнет заданного значения — обычно напряжения, близкого к тому, при котором происходит газообразование. Эта первая часть цикла зарядки известна как фаза объемной зарядки. Когда заданное напряжение достигнуто, зарядное устройство переключается в фазу постоянного напряжения (U), и ток, потребляемый батареей, будет постепенно падать, пока не достигнет другого заданного уровня. Эта вторая часть цикла завершает нормальную зарядку аккумулятора с медленно убывающей скоростью.Наконец, зарядное устройство снова переключается в режим постоянного тока (I), и при выключении зарядного устройства напряжение продолжает повышаться до нового более высокого предварительно установленного предела. Эта последняя фаза используется для выравнивания заряда отдельных ячеек в батарее, чтобы максимально продлить срок ее службы.

Капельный заряд
Капельная зарядка предназначена для компенсации саморазряда аккумулятора. Непрерывный заряд. Долговременная зарядка постоянным током для использования в режиме ожидания.Скорость заряда зависит от частоты разряда. Не подходит для некоторых типов батарей, например NiMH и литий, которые могут выйти из строя из-за перезарядки. В некоторых приложениях зарядное устройство предназначено для переключения на непрерывную подзарядку, когда аккумулятор полностью заряжен.

Плавающий заряд
Аккумулятор и нагрузка постоянно подключены параллельно к источнику заряда постоянного тока и поддерживаются при постоянном напряжении ниже верхнего предела напряжения аккумулятора.Используется для систем резервного питания аварийного питания. В основном используется со свинцово-кислотными аккумуляторами.

Случайная зарядка
Все вышеперечисленные приложения включают контролируемую зарядку батареи, однако есть много приложений, в которых энергия для зарядки батареи доступна только или доставляется случайным, неконтролируемым образом. Это относится к автомобильным приложениям, где энергия зависит от частоты вращения двигателя, которая постоянно меняется. Проблема стоит более остро в приложениях EV и HEV, в которых используется рекуперативное торможение, поскольку при торможении возникают большие всплески мощности, которые должна поглощать аккумулятор.Более щадящие применения — солнечные панели, которые можно заряжать только при ярком солнце. Все это требует специальных методов для ограничения зарядного тока или напряжения до уровней, которые может выдержать аккумулятор.
Как работают перезаряжаемые (то есть цинк-щелочные или никель-кадмиевые) батареи и что делает реакции обратимыми в одних батареях, но не в других?
Майкл М. Лернер, доцент химии в Государственном университете Орегона, отвечает:
«Одним из необходимых условий для перезарядки аккумулятора является основные химические изменения, которые происходят во время электрического разряда из ячейка должна быть эффективно перевернута, когда противоположный электрический потенциал наносится на ячейку.Например, в никель-кадмиевых (NiCad) батареях Cd (OH) ₂ и Ni (OH) ₂, образующиеся при разряде элемента легко преобразовываются обратно в исходные электродные материалы (Cd и NiOOH), когда аккумулятор заряжается.
«Напротив, неперезаряжаемые или первичные батареи могут быть основаны на необратимых химические изменения. Например, литиево-фторуглеродные первичные батареи часто используемые в камерах генерируют энергию, превращая (CF) металл n и Li в углерод и LiF.Но исходный материал на катоде батареи (CF) n — это не преобразовывается при приложении обратного потенциала. Вместо клетки электролит разлагается, и в конечном итоге фторид окисляется с образованием фтора газ.
«Обратимая химическая замена — не единственное требование для перезаряжаемых батареи, однако. Чтобы классифицироваться как аккумуляторная, батарея должна быть способна эффективно претерпевают обратную реакцию, так что сотни или даже тысячи возможны циклы подзарядки.Кроме того, часто должны быть предусмотрены убедитесь, что процесс зарядки может происходить безопасно.
«Щелочные батареи (которые, как правило, основаны на преобразовании MnO ₂ и Zn до Mn _{3O ₄} и ZnO) обеспечивают отличные пример этого последнего пункта. Хотя химические изменения на электродах могут Напротив, до недавнего времени щелочные батареи производились только для работы как первичные клетки. Перезарядка одной из этих первичных ячеек может позволить батарее для повторного использования, но возможное количество циклов перезарядки для такой ячейки составляет очень ограниченный — с каждой перезарядкой он работает хуже.Более важный, заряжать старые щелочные батареи небезопасно. Во время или после После перезарядки аккумуляторная батарея может выделять достаточно водорода, чтобы вызвать взрыв. В перезаряжаемой форме щелочные элементы претерпели несколько изменений. Они были переработаны, чтобы обеспечить более эффективную обратную реакцию, они содержат катализатор, чтобы свести к минимуму образование водорода, и у них есть вентиляционные отверстия, которые предотвращают накопление избыточного давления во время перезарядки «.
Фрэнк Макларнон — штат сотрудников ученый и главный исследователь отдела энергетики и окружающей среды Национальная лаборатория Лоуренса Беркли.Он поясняет, почему некоторые реакции необратимые:
«Все батареи, как аккумуляторные, так и неперезаряжаемые, проходят электрохимическую обработку. реакции. Когда аккумулятор разряжен, происходит реакция электрохимического окисления. протекает на отрицательном электроде, и реакция электрохимического восстановления возникает на положительном электроде. Когда кто-то пытается перезарядить аккумулятор При изменении направления электрического тока происходит обратное: реакция восстановления протекает на отрицательном электроде, а реакция окисления происходит на положительном электроде.
«В случае аккумуляторной батареи электрохимическое окисление- реакции восстановления обратимы на обоих электродах. Например, когда аккумулятор перезаряжается, общая реакция электрохимического восстановления на отрицательный электрод идентичен реакции электрохимического окисления, которая продолжалось на отрицательном электроде при разряженной батарее, только написано задом наперед.
«В случае неперезаряжаемой батареи, когда кто-то пытается перезарядить аккумулятор, изменив направление потока электронного тока, по крайней мере, один из электрохимические окислительно-восстановительные реакции необратимы.Когда аккумулятор заряжена, общая реакция восстановления, протекающая при отрицательном электрод не может быть истинной обратной реакцией окисления, которая произошла. когда аккумулятор разряжен. Например, окисление металла может быть единственным реакция окисления при разряде аккумулятора, тогда как образование водорода (a легковоспламеняющийся и, следовательно, опасный газ) может значительно снизить реакция при подзарядке аккумулятора.
«Дополнительное требование к хорошо работающему (то есть долговечному) перезаряжаемому Аккумулятор заключается в том, что не только должны происходить электрохимические окислительно-восстановительные реакции. быть обратимыми, они также должны возвращать материалы электродов в их исходные физическое состояние.Например, грубые или нитевидные структуры могут образовываться в аккумулятор после многократных циклов заряда-разряда. Эти структуры могут привести к нежелательный рост электрода и последующий электронный контакт между электроды аккумулятора — короткое замыкание.
«Из-за этих требований разработка хорошо себя зарекомендовавшей аккумуляторной батареи. аккумулятор значительно сложнее, чем разработка неперезаряжаемого аккумулятор. В случае никель-кадмиевой батареи кадмиевый электрод имеет два важные особенности.Во-первых, скорость образования водорода на кадмие очень мала. (по сравнению, например, с чистым цинком или чистым железом). Во-вторых, растворимость кадмия в основных водных растворах электролитов достаточно низкая кадмий не растворяется в электролите и не мигрирует в положительный электрод или другое место внутри батареи. Но в то же время кадмий достаточно растворим, поэтому его восстановление может происходить легко, и он может образовывать компактные кадмиевые структуры при перезарядке аккумуляторов; растворимость большинство других металлов либо слишком высоко, либо слишком низко.Эти и другие фундаментальные факторы позволили успешно разработать аккумуляторные никель-кадмиевый аккумулятор
DOE объясняет … Батареи | Министерство энергетики
Аккумуляторы и аналогичные устройства принимают, хранят и отпускают электроэнергию по запросу. Батареи используют химию в форме химического потенциала для хранения энергии, как и многие другие повседневные источники энергии. Например, бревна хранят энергию в своих химических связях, пока при горении энергия не преобразуется в тепло.Бензин — это запасенная химическая потенциальная энергия, пока она не преобразуется в механическую энергию в двигателе автомобиля. Точно так же, чтобы батареи работали, электричество должно быть преобразовано в форму химического потенциала, прежде чем оно может быть легко сохранено. Батареи состоят из двух электрических клемм, называемых катодом и анодом, разделенных химическим материалом, называемым электролитом. Чтобы принимать и высвобождать энергию, батарея подключается к внешней цепи. Электроны движутся по цепи, в то время как одновременно ионы (атомы или молекулы с электрическим зарядом) движутся через электролит.В перезаряжаемой батарее электроны и ионы могут двигаться в любом направлении через цепь и электролит. Когда электроны движутся от катода к аноду, они увеличивают химическую потенциальную энергию, таким образом заряжая аккумулятор; когда они движутся в другом направлении, они преобразуют эту химическую потенциальную энергию в электрическую цепь и разряжают батарею. Во время зарядки или разрядки противоположно заряженные ионы перемещаются внутри батареи через электролит, чтобы уравновесить заряд электронов, проходящих через внешнюю цепь, и создать устойчивую перезаряжаемую систему.После зарядки аккумулятор может быть отключен от цепи для хранения химической потенциальной энергии для последующего использования в качестве электричества.
Батареи были изобретены в 1800 году, но их химические процессы сложны. Ученые используют новые инструменты, чтобы лучше понять электрические и химические процессы в батареях, чтобы создать новое поколение высокоэффективных аккумуляторов электроэнергии. Например, они разрабатывают улучшенные материалы для анодов, катодов и электролитов в батареях.Ученые изучают процессы в аккумуляторных батареях, потому что они не полностью меняются, когда батарея заряжается и разряжается. Со временем отсутствие полной замены может изменить химический состав и структуру материалов батареи, что может снизить производительность и безопасность батареи.
Департамент науки и хранения электроэнергии Министерства энергетики США
Исследования, проведенные при поддержке Управления науки Министерства энергетики США и Управления фундаментальных энергетических наук (BES), привели к значительным улучшениям в хранении электроэнергии.Но мы все еще далеки от комплексных решений для хранения энергии следующего поколения с использованием совершенно новых материалов, которые могут значительно увеличить количество энергии, которое может хранить батарея. Это хранилище имеет решающее значение для интеграции возобновляемых источников энергии в нашу систему электроснабжения. Поскольку усовершенствование аккумуляторных технологий имеет важное значение для повсеместного использования подключаемых к электросети электромобилей, хранение также является ключом к уменьшению нашей зависимости от нефти при транспортировке.
BES поддерживает исследования отдельных ученых и в многопрофильных центрах.Самый крупный центр — Объединенный центр исследований в области накопления энергии (JCESR), центр энергетических инноваций Министерства энергетики США. Этот центр изучает электрохимические материалы и явления на атомном и молекулярном уровне и использует компьютеры для разработки новых материалов. Эти новые знания позволят ученым разработать более безопасные накопители энергии, которые служат дольше, заряжаются быстрее и обладают большей емкостью. По мере того как ученые, поддерживаемые программой BES, достигают новых успехов в науке об аккумуляторах, эти достижения используются прикладными исследователями и промышленностью для продвижения приложений в области транспорта, электросетей, связи и безопасности.
Факты о хранении электрической энергии
Нобелевская премия по химии 2019 года была присуждена совместно Джону Б. Гуденафу, М. Стэнли Уиттингему и Акире Йошино «за разработку литий-ионных батарей».
Электролитный геном в JCESR создал вычислительную базу данных с более чем 26 000 молекул, которую можно использовать для расчета ключевых свойств электролита для новых, усовершенствованных батарей.
Ресурсы и связанные термины
Научные термины могут сбивать с толку.DOE Explains предлагает простые объяснения ключевых слов и концепций фундаментальной науки. В нем также описывается, как эти концепции применимы к работе, которую проводит Управление науки Министерства энергетики, поскольку это помогает Соединенным Штатам преуспеть в исследованиях во всем научном спектре.
.