Сложные многофункциональные микроконтроллерные зарядные устройства


Перспективы развития аккумуляторов



страница6/21
Дата28.11.2017
Размер1.84 Mb.
ТипРеферат
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   21

Перспективы развития аккумуляторов


Со времени своего изобретения аккумуляторы претерпели немало изменений, но основные задачи их улучшения практически не поменялись. Основной задачей улучшения существующих аккумуляторов является по сути создание новых электрохимических систем и конструктивов для:

  • повышения энергоемкости;

  • замедление старения аккумуляторов;

  • уменьшение опасности для человека и окружающей среды.

Энергоемкость существующих аккумуляторов считается незначительной и препятствует развитию многих высокотехнологичных продуктов, например, сотовых телефонов, где аккумулятор может составлять до 40% объема и до 60% массы устройства.

Старение аккумуляторов также достаточно сильно сказывается на сроке службы многих устройств, составляя зачастую небольшие сроки 0,5—1,5 года, что значительно меньше срока эксплуатации многих электронных устройств, ими оснащенных.



Безопасность человека и окружающей среды

Современные производители бытовых аккумуляторов прилагают большие усилия для обеспечения безопасности человека, но зачастую даже при правильной эксплуатации аккумуляторы загораются, протекают и причиняют иной вред. Однако это не значит, что аккумуляторы ненадежны - в основном проблемы возникают по причине брака на производстве и наличествуют сразу у больших партий аккумуляторов, тестирование и изъятие партий давно отлажены. Несмотря на это каждый год в небольших количествах происходят самопроизвольные возгорания ноутбуков и другой мобильной техники. Часто производители ноутбуков вынуждены отзывать батареи целыми партиями из-за случаев самопроизвольного возгорания, а значит контроль не абсолютно надежен.

Что касается вреда окружающей среде, тут основные усилия направлены на сокращение производства и использования аккумуляторов, содержащих свинец. Многие производители разрабатывают конструкции аккумуляторов, обеспечивающие большую безопасность. Большим шагом на этом пути был переход от негерметичных свинцово-кислотных аккумуляторов к герметичным, более дорогим в производстве, зато лишенным главного недостатка – опасности пролива электролита без повреждения корпуса.

    1. Сравнение бытовых аккумуляторных батарей


Рассмотрим преимущества и недостатки основных современных бытовых аккумуляторных батарей. Они характеризуются не только плотностью энергии, но также сроком службы, требованиями по установке, степенью саморазряда и эксплуатационными расходами. Примем за эталон никель-кадмиевые батареи, относительно которых рассмотрим плюсы и минусы батарей других типов.

Никель-кадмиевые аккумуляторные батареи (NiCd) используются достаточно давно, но имеют относительно низкую энергетическую плотность. Они обеспечивают длительный срок службы, высокие значения тока разряда и, что немаловажно, разумные цены. Основная область их применения — радиостанции, биологическое и медицинское оборудование, профессиональные видеокамеры и электроинструмент. Никель-кадмиевые батареи содержат токсичные вещества и представляют собой опасность для окружающей среды.

Никель-металлгидридные аккумуляторные батареи (NiMH) имеют более высокую по сравнению с никель-кадмиевыми батареями энергетическую плотность, но и меньший срок службы. Они не содержат токсичных веществ. Применяются в мобильных телефонах и ноутбуках.

Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи (SLA, VRLA, SLI) наиболее выгодны при использовании в энергоемких приложениях, где вопрос их веса существенного значения не имеет. Они наилучшим образом подходят для использования в больничном оборудовании, креслах-каталках, в системах аварийного освещения и источниках бесперебойного питания, в автомобильной технике.

Литий-ионные аккумуляторные батареи (Li-Ion) наилучшим образом подходят для тех приложений, в которых необходима высокая емкость батарей и одновременно предъявляются жесткие требования к их весу. Они обладают очень высокой энергетической плотностью и малым весом — наиболее важными достоинствами любых аккумуляторных батарей. Однако при этом требуют строгого соблюдения правил эксплуатации и техники безопасности. Применяются в ноутбуках и мобильных телефонах.

Литий-полимерные аккумуляторные батареи представляют более дешевую версию литий-ионных батарей: принцип их действия основан на тех же процессах. Они могут иметь тонкий корпус и чаще всего применяются в мобильных телефонах.



В табл. 1. приведены сравнительные характеристики основных типов бытовых аккумуляторных батарей, также следует отметить:

    • внутреннее сопротивление батареи зависит от внутреннего сопротивления каждого ее элемента, типа схемы защиты и количества элементов в батарее. Схема защиты литий-ионных и литий-полимерных батарей увеличивает их внутренее сопротивление в среднем на 100 мОм (0,1 Ом);

    • срок службы аккумуляторной батареи зависит от регулярности ее обслуживания. Полный периодический разрядможет привести к его уменьшению почти в три раза за короткий срок;

    • срок службы зависит также и от степени разряда — причастичных разрядах он больше, чем при полных;

    • наибольший ток разряда никель-кадмиевых и никель-металлгидридных батарей допустим сразу же после заряда, затем его значение уменьшается. Никель-кадмиевые батареи теряют 10 % своей емкости в течение первых 24 ч после заряда, затем снижение емкости составляет около 10 % каждые 30 дней. Саморазряд увеличивается с ростом температуры;

    • схема или цепь защиты, устанавливаемая внутри литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторных батарей, потребляет около 3 % их энергии в месяц;

    • типовое значение напряжения на элементе никель-кадмиевых и никель-металлгидридных батарей составляет 1,25 В в режиме холостого хода, а под нагрузкой — 1,2 В. Это справедливо для любых элементов таких батарей;

    • допускается заряд кислотных аккумуляторных батарей импульсами сильного тока.

Интересно, что никель-кадмиевые аккумуляторные батареи имеют наименьшее время заряда, допускают наибольший ток нагрузки и обладают наименьшим соотношением цена/срок службы, но в то же время они наиболее критичны к точному соблюдению требований по правильной эксплуатации.

Тип батареи/ характеристика

NiCd

NiMH

VRLA

Li-ion

Li-pol

Энергетическая плотность, Вт/кг

45...80

60...120

30...50

110...160

100...130

Внутреннее сопротивление, мОм

100...200 (батарея на 6 В)

200...300 (батарея на 6 В)

менее 100 (батарея на 12 В)

150...250 (батарея на 7,2 В)

200...300 (батарея на 7,2 В)

Число циклов заряд/разряд до снижения емкости на 80 %

1500

300...500

200... 300

500...1000

300...500

Время быстрого заряда, ч

1

2...4

8...16

2...4

2...4

Допустимый перезаряд

средний

низкий

высокий

очень низкий

низкий

Саморазряд за месяц при комнатной температуре, %

20

30

5

10

10

Напряжение на элементе, В

1,25

1,25

2

3,6

3,6

Ток нагрузки относительно емкости (С):
















- пиковый

20С





>2С

>2С

- наиболее приемлемый



до 0,5C

0,2C

до 1С

до 1С

Диапазон рабочих темпера­тур, °С

-40...60

-20...60

-20...60

-20...60

0...60

Обслуживание через

30...60дн.

60...90дн.

3...6 мес.

не регл.

не регл.

Начало производства

1950

1990

1970

1991

1999

Табл. 1. Сравнительные характеристики основных типов бытовых аккумуляторных батарей.

  1. Каталог: raznoe
    raznoe -> Цга чувашской Республики. Ф. Р-76. Оп Д. 42. Л
    raznoe -> Образовательная программа по английскому языку для общеобразовательной школы пояснительная записка «Инновационная уровневая образовательная программа по английскому языку для общеобразовательной школы»
    raznoe -> Базы данных
    raznoe -> Возврат водительского удостоверения лицу, лишенному права на управление, осуществляется только после сдачи теоретического экзамена на знание правил дорожного движения
    raznoe -> Руководство администратора по разворачиванию системы


    Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   21


База данных защищена авторским правом ©vossta.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница