Хрусталев д а. Аккумуляторы — Хрусталев Д

Д. А. Хрусталев

АККУМУЛЯТОРЫ

Изумруд 2003

УДК 621.31 ББК 32.844-04 Х95

Введение

Хрусталев Д. А.

Аккумуляторы. - М.: Изумруд, 2003.

ISBN 5-98131-001-4

В книге рассмотрены вопросы устройства никель-кадмиевых, ни-кель-металлгидридных, свинцово-кислотных, литий-ионных и литий-по­лимерных аккумуляторов и аккумуляторных батарей. Описаны принципы их заряда и разряда. Рассказано об особенностях схемотехнического по­строения зарядных устройств. Приведена информация о перезаряжаемых алкалиновых элементах и ионисторах.

Книга будет полезной в качестве практического руководства для инже­нерно-технического персонала, для всех, кто связан с эксплуатацией акку­муляторных батарей на работе и в быту. Ее можно также использовать в качестве учебного пособия для студентов средних и высших учебных заве­дений.

УДК 621.31 ББК 32.844-04

© Д. А. Хрусталев, 2003 © ООО Изумруд, 2003

ISBN 5-98131-001-4

Подробно рассказывать о значении аккумуляторов и аккуму­ляторных батарей в современной жизни излишне. Без них не­возможна работа средств мобильной связи, электронных устройств различного назначения, транспортных средств.

Чтобы аккумуляторы служили достаточно долго и исправно выполняли свои функции, необходимо обеспечить их правиль­ную техническую эксплуатацию. К сожалению, в отечественной литературе последних лет эта тема практически не освещена, а статьи, написанные различными авторами, которые можно най­ти в периодической печати и в Интернете, изобилуют неточно­стями и неверными рекомендациями. Более того, наличие в продаже аккумуляторов и батарей, зарядных устройств разных типов затрудняет правильность их выбора для применения в раз­личных приложениях, что также обусловлено отсутствием необ­ходимой информации для потребителя.

Можно констатировать и тот факт, что многие специалисты, занятые эксплуатацией средств связи, транспорта, источников вторичного электропитания не уделяют должного внимания во­просам эксплуатации аккумуляторных батарей, наивно полагая, что все проблемы за них решит зарядное устройство. Но ведь эк­сплуатацией аккумуляторов занимаются не только специалисты, а и обычные пользователи.

Благодаря новым разработкам в области электроники в на­стоящее время несложно приобрести совершенные зарядные устройства, приборы для оценки качественного состояния и сте­пени заряда аккумуляторов и батарей. Возникает вопрос: а как правильно их выбрать, по каким критериям?

Эта книга посвящена описанию основных типов аккумуля­торов и аккумуляторных батарей коммерческого назначения, особенностей их эксплуатации и хранения, методов заряда, схе­мотехники зарядных устройств. Ее материал носит практический характер и будет полезен как для специалистов, так и для обыч­ных потребителей. Книгу можно использовать и в качестве учеб­ного пособия.

Введение

Введение

При чтении надо обратить внимание на следующее: термин «аккумулятор» обозначает отдельный элемент в собственном корпусе. Из нескольких аккумуляторов может быть составлена батарея, но они могут быть использованы и индивидуально. Тер­мин «элемент батареи» относится к аккумуляторам, не имеющим собственного корпуса и устанавливаемым непосредственно в секциях корпуса батареи. Термин «аккумуляторная батарея» предполагает, что это несколько аккумуляторов или элементов, соединенных определенным образом и что она имеет определен­ную емкость и выходное напряжение. Батарея может состоять только из одного аккумулятора, но при этом может называться «батареей» из-за того, что аккумулятор заключен в дополнитель­ный корпус - корпус батареи особой формы, внутри которой располагаются дополнительные элементы, например, датчик температуры, предохранитель и т. п.

Хотя из материалов археологических раскопок выясняется, что химические источники электрического тока люди использо­вали еще в древней Индии и древнем Китае за много лет до на­шей эры, в действительности мы не знаем, для каких целей они предназначались.

Официально считается, что первый химический источник тока изобрел итальянский ученый Алессандро Вольта в 1798 г., во время своей работы в университете г. Болонья. Этому откры­тию предшествовали многочисленные опыты сначала англий­ского ученого Гилберта, основавшего в 1600 г. такой раздел нау­ки, как электрохимия, а затем итальянского ученого Гальвани, исследовавшего так называемое «электричество животных». От­крытие Вольта было очень важным, ведь до этого проводились исследования только статического электричества, от которого для человечества практической пользы не было никакой, кроме изобретения громоотвода и конденсатора. Вспомним хотя бы опыты М. В. Ломоносова.

Благодаря целой череде открытий, связанных с использова­нием постоянного тока, были созданы электрические машины, способные вырабатывать постоянный и переменный ток либо превращать электрическую энергию в механическую (электро­двигатели). Несмотря на это, химические источники тока своего значения не утратили - они и в настоящее время незаменимы в качестве источников питания мобильных устройств и механиз-

мов: средств связи, мобильных компьютеров, автомобильной техники, электроинструментов и т. п.

Но вернемся к дальнейшей судьбе изобретения А. Вольта. В 1802 г. английский ученый Круикшэнк разработал первую ба­тарею, которую можно было выпускать в промышленных масш­табах. В 1820 г. французский физик Ампер открыл взаимосвязь электричества и магнетизма. В 1833 г. английский физик Майкл Фарадей открыл свой закон. В 1836 г. английский химик Джон Дэниэл разрешил проблемы коррозии электродов в элементе Вольта. Разработанный им элемент так и назывался - элемент Дэниэла. В 1859 г. французский физик Гастон Планте изобрел свинцово-кислотную аккумуляторную батарею. В 1868 г. фран­цузский химик Жорж Лекланше разработал «влажный» элемент Вольта - предшественник сухих элементов, которые были изоб­ретены в 1888 г. американским ученым доктором Карлом Гас-снером. Его изобретение - это те самые угольно-цинковые эле­менты, только значительно усовершенствованные, которые при­меняются и в настоящее время. Американцы первыми уловили коммерческую ценность этого изобретения. Уже в 1896 г. в шта­те Колумбия появилась первая в мире компания, начавшая вы­пуск сухих элементов и батарей в промышленных масштабах. Называлась она National Carbon Company - Национальная уго­льная компания. Впоследствии ее название было изменено на Eveready, а затем на Energizer. Основатель этой компании Кон­рад Хьюбер в 1898 г. разработал конструкцию электрического фонарика.

В 1899 г. шведский ученый Вальдмар Юнгнер изобрел ни­кель-кадмиевую батарею. В качестве положительных пластин в ней использовались пластины из никеля, а в качестве отрица­тельных - пластины из кадмия. Широкого распространения этот тип батарей в то время не получил из-за дороговизны их производства. Но в 1901 г. американец Эдисон изобрел более дешевую и практичную никель-железную аккумуляторную ба­тарею.

В конце XIX века началось масштабное использование мощ­ных электрических генераторов и трансформаторов - началась эра электричества. Исследования в области химических источ­ников тока продолжались. В 1932 г. немецкие ученые Шлехт и Аккерман изобрели прессованные пластины для аккумулятор-

Введение

ных батарей. В 1947 г. французский ученый Нойман разработал первую герметичную никель-кадмиевую батарею.

В 1956 г. компания Energizer выпустила 9-вольтовые бата­рейки, а в 1959 г. появились первые алкалиновые элементы. В середине 1970-х годов были разработаны свинцово-кислотные аккумуляторные батареи с регулируемыми клапанами.

В 1990 г. началось коммерческое производство никель-ме-таллгидридных батарей, а в 1992 г. в Канаде - производство пе­резаряжаемых алкалиновых батарей. В 1999 г. изобретены ли­тий-ионные полимерные батареи. В 2001 г. появились первые топливные элементы с протонно-обменной мембраной.

Для конечного потребителя более интересными являются пе­резаряжаемые или аккумуляторные батареи, о которых и пойдет речь в этой книге, и производство которых в настоящее время представляет наиболее динамично развивающийся сектор эко­номики.

Глава 1 ТИПЫ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ

Новые типы аккумуляторных батарей зачастую характеризу­ются весьма хорошими параметрами - высокой плотностью энергии, числом циклов заряд/разряд до 1000, малыми габарита­ми. Но, к сожалению, все перечисленные параметры нельзя применить одновременно хотя бы к одному из них. При малых габаритах и большом токе разряда батарея имеет небольшой срок службы. Другая батарея может служить очень долго, но при этом будет громоздкой и тяжелой. Есть, конечно, батареи с вы­сокой энергетической плотностью и длительным сроком служ­бы, однако для коммерческого применения они слишком доро­гостоящи.

Производители аккумуляторных батарей работают в угоду потребителям и создают батареи, наиболее отвечающие специ­фическим требованиям их применения. Наилучшим примером может служить развитие услуг мобильной связи. Для сотовых те­лефонов выпускают батареи очень малых размеров с высокой энергетической плотностью, однако такая характеристика, как срок службы, отступает на второй план.

Никель-металлгидридные батареи не обеспечивают автома­тически гарантированной высокой плотности, которую от них ожидают. Например, призматические никель-металлгидридные батареи для мобильных телефонов делают тонкими, и поэтому их плотность энергии не превышает 60 Вт*ч/кг. Число циклов заряд/разряд таких батарей ограничено 300. К сравнению, ци­линдрические никель-металлгидридные батареи обеспечивают плотность энергии до 80 Вт*ч/кг и выше, хотя число циклов за­ряд/разряд у них меньше. Никель-металлгидридные батареи, применяемые в промышленности в качестве резервных источни­ков тока и для электротранспорта, допускают до 1000 циклов за­ряд/разряд при снижении плотности энергии на 80 %. Они со­стоят из цилиндрических элементов больших размеров и имеют плотность энергии до 70 Вт*ч/кг.

8

Типы аккумуляторных батарей

Типы аккумуляторных батарей

Подобно и литий-ионные батареи для военной техники име­ют существенно более высокую плотность энергии, чем их «гражданский» эквивалент. К сожалению, батареи этого типа та­кой высокой емкости в руках обывателя представляют опас­ность. Поэтому они и отсутствуют в широкой продаже.

1.1. Сравнение типов батарей

Рассмотрим преимущества и недостатки современных акку­муляторных батарей. Они характеризуются не только плотно­стью энергии, но также сроком службы, требованиями по уста­новке, степенью саморазряда и эксплуатационными расходами. Классикой среди аккумуляторных батарей являются никель-кад­миевые батареи. Поэтому примем их за эталон, относительно которого 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 жест-

кие 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.

Перезаряжаемые алкалиновые батареи заменяют некоторые типы аккумуляторных батарей для бытовых электронных устройств. Их ограниченный срок службы компенсируется по­ниженным саморазрядом, что позволяет считать идеальным их применение в портативных устройствах, фотоаппаратах, вспыш­ках.

В табл. 1.1 приведены сравнительные характеристики шести основных типов аккумуляторных батарей.

Применительно к табл. 1.1 следует отметить следующее:

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

срок службы аккумуляторной батареи зависит от регуляр­
ности ее обслуживания. Полный периодический разряд
может привести к его уменьшению почти в три раза за ко­
роткий срок;

срок службы зависит также и от степени разряда - при
частичных разрядах он больше, чем при полных;

наибольший ток разряда никель-кадмиевых и никель-ме­
таллгидридных батарей допустим сразу же после заряда,
затем его значение уменьшается. Никель-кадмиевые бата­
реи теряют 10 % своей емкости в течение первых 24 ч по­
сле заряда, затем снижение емкости составляет около 10 %
каждые 30 дней. Саморазряд увеличивается с ростом тем­
пературы;

схема или цепь защиты, устанавливаемая внутри ли­
тий-ионных и литий-полимерных аккумуляторных бата­
рей, потребляет около 3 % их энергии в месяц;

10

Типы аккумуляторных батарей

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.

Таблица 1.1

Характеристики	Типы аккумуляторных батарей
			Кислотные		Li-Ion по­лимерные	Перезаряж. алкалиновые
Энергетическая плотность, Вт/кг
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)	200...2000 (батарея на 6 В)
Число циклов заряд/разряд до снижения емкости на 80 %						50(при сниж. емк. на 50%)
Время быстрого заряда, ч
Допустимый перезаряд				очень низкий
Саморазряд за месяц при комнатной температуре, %
Напряжение на элементе, В
Ток нагрузки относительно емкости (С): - пиковый Наиболее приемлемый		5С до 0,5с		до 1С
Диапазон рабочих темпера­тур, "С				-20...60
Обслуживание через			3...6 м-цев
Начало производстваизумрудом и бирюзой, играли днепровские... только в крупных городах, Москве , Ленинграде, Киеве, Минске... Валентина Павлова (1937 - 2003 ), впоследствии члена ГКЧП, ... Образовательная программа основного общего образования Муниципального бюджетного общеобразовательного учреждения Образовательная программа Информационным сетям, использовать аккумуляторы ; соединять устройства... контроля. (“Матер Альфа”, 2003 ) 25 А. С. ... бронзы, яшмы, изумрудов выполнены с применением чеканки... К. Васильев. Полдень. В окрестностях Москвы . И. Шишкин. Осенний сельский праздник... Учебно-методический комплекс дисциплины «технология редких и благородных металлов» для специальности 5В072000 «Химическая технология неорганических веществ» Учебно-методический комплекс Элементов «Металлургия» Москва . 1987 2 Дополнительная... камни изумруд , ... с. 5. Кедрицкий, И. А. Li-ионные аккумуляторы / И. А. Кедрицкий, В. Г. Яковлев. ... , А. М. Резник. В 3 ч. Ч. 3. – М. : МИСИС, 2003 . – 440 с. Лабораторное занятие 6. Химические свойства...

ББК 32.844-04

Хрусталев Д. А. Аккумуляторы . Москва. Издательство Изумруд, 2003. - 224 с: ил.

В книге рассмотрены вопросы устройства никель-кадмиевых, никель-металлгидридных, свинцово-кислотных, литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов и аккумуляторных батарей. Описаны принципы их заряда и разряда. Рассказано об особенностях схемотехнического построения зарядных устройств. Приведена информация о перезаряжаемых алкалиновых элементах и ионисторах.

Книга будет полезной в качестве практического руководства для инженерно-технического персонала, для всех, кто связан с эксплуатацией аккумуляторных батарей на работе и в быту. Ее можно также использовать в качестве учебного пособия для студентов средних и высших учебных заведений.

© ООО Изумруд, 2003

Введение

Глава 1. Типы аккумуляторных батарей
1.1. Сравнение типов батарей

Глава 2. Никель-кадмиевые и никель-металлгидридные аккумуляторные батареи
2.1. Никель-кадмиевые аккумуляторные батареи
2.2. Никель-металлгидридные аккумуляторные батареи
2.3. Конструкция никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторов
2.4. Конструкции никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторных батарей
2.5. Методы заряда никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторных батарей
2.6. Особенности заряда никель-металлгидридных аккумуляторных батарей
2.7. О зарядных устройствах никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторных батарей

Глава 3. Свинцово-кислотные батареи
3.1. Особенности конструкции свинцово-кислотных батарей
3.2. Заряд свинцово-кислотных аккумуляторных батарей
3.3. Аккумуляторные батареи в автомобиле
3.4. Особенности конструкции свинцово-кислотных аккумуляторов некоторых производителей

Глава 4. Литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторные батареи
4.1. Особенности устройства литий-ионных аккумуляторных батарей
4.2. Особенности литий-полимерных аккумуляторных батарей
4.3. Корпуса литий-ионных батарей
4.4. Заряд литий-ионных батарей
4.5. Заряд литий-полимерных батарей
4.6. Устройства защиты литий-ионных аккумуляторных батарей
4.7. Заряд полностью разряженных литий-ионных аккумуляторных батарей

Глава 5. Алкалиновые элементы и ионисторы
5.1. Алкалиновые элементы многократного использования
5.2. Ионисторы
5.3. Основные сведения по ионисторам отечественного производства

Глава 6. "Разумные" батареи
6.1. Системы с 1-проводным интерфейсом 1-Wire
6.2. Системы с шиной SMBus

Глава 7. Методы разряда аккумуляторных батарей
7.1. Зависимость тока разряда от емкости батареи
7.2. Глубина разряда
7.3. Импульсный разряд
7.4. Разряд при низких и высоких температурах
7.5. Принципы расчета батарей

Глава 8. Схемотехника зарядных устройств
8.1. Общие принципы построения зарядных устройств
8.2. Зарядные устройства никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторов
8.3. Контроль емкости никель-кадмиевых, никель-металлгидридных и литий-ионных аккумуляторов
8.4. Электронные модули «разумных» аккумуляторных батарей
8.5. Зарядные устройства свинцово-кислотных аккумуляторов
8.6. Любительские конструкции зарядных устройств и устройств контроля состояния батарей

Глава 9. Источники питания зарядных устройств

Глава 10. О производстве аккумуляторных батарей в России

Приложение 1. Технические характеристики аккумуляторов GP
Приложение 2. Технические характеристики аккумуляторов Panasonic
Приложение 3. Технические характеристики цилиндрических таблеточных аккумуляторов
Приложение 4. Технические характеристики свинцово-кислотных батарей некоторых производителей
Приложение 5. Обозначения, наносимые на корпусе свинцово-кислотных батарей
Приложение 6. Расположение перемычек свинцово-кислотных батарей в соответствии со стандартами DIN
Приложение 7. Внешний вид выводов аккумуляторных батарей
Приложение 8. Особенности маркировки аккумуляторных батарей мобильных телефонов
Приложение 9. Варианты конструктивного исполнения литий-ионных аккумуляторных батарей
Приложение 10. Основные характеристики микросхем зарядных устройств фирмы MAXIM
Приложение 11. Основные характеристики микросхем зарядных устройств фирмы Unitrode

Введение

Подробно рассказывать о значении аккумуляторов и аккумуляторных батарей в современной жизни излишне. Без них не возможна работа средств мобильной связи, электронных устройств различного назначения, транспортных средств. Чтобы аккумуляторы служили достаточно долго и исправно выполняли свои функции, необходимо обеспечить их правильную техническую эксплуатацию. К сожалению, в отечественной литературе последних лет эта тема практически не освещена, а статьи, написанные различными авторами, которые можно най- ти в периодической печати и в Интернете, изобилуют неточностями и неверными рекомендациями. Более того, наличие в продаже аккумуляторов и батарей, зарядных устройств разных типов затрудняет правильность их выбора для применения в различных приложениях, что также обусловлено отсутствием необходимой информации для потребителя.

Можно констатировать и тот факт, что многие специалисты, занятые эксплуатацией средств связи, транспорта, источников вторичного электропитания не уделяют должного внимания вопросам эксплуатации аккумуляторных батарей, наивно полагая, что все проблемы за них решит зарядное устройство. Но ведь эксплуатацией аккумуляторов занимаются не только специалисты, а и обычные пользователи.

Благодаря новым разработкам в области электроники в настоящее время несложно приобрести совершенные зарядные устройства, приборы для оценки качественного состояния и степени заряда аккумуляторов и батарей. Возникает вопрос: а как правильно их выбрать, по каким критериям? Эта книга посвящена описанию основных типов аккумуляторов и аккумуляторных батарей коммерческого назначения, особенностей их эксплуатации и хранения, методов заряда, схемотехники зарядных устройств. Ее материал носит практический характер и будет полезен как для специалистов, так и для обычных потребителей. Книгу можно использовать и в качестве учебного пособия.

При чтении надо обратить внимание на следующее: термин «аккумулятор» обозначает отдельный элемент в собственном корпусе. Из нескольких аккумуляторов может быть составлена батарея, но они могут быть использованы и индивидуально. Термин «элемент батареи» относится к аккумуляторам, не имеющим собственного корпуса и устанавливаемым непосредственно в секциях корпуса батареи. Термин «аккумуляторная батарея» предполагает, что это несколько аккумуляторов или элементов, соединенных определенным образом и что она имеет определенную емкость и выходное напряжение. Батарея может состоять только из одного аккумулятора, но при этом может называться «батареей» из-за того, что аккумулятор заключен в дополнительный корпус - корпус батареи особой формы, внутри которой располагаются дополнительные элементы, например, датчик температуры, предохранитель и т. п.

Хотя из материалов археологических раскопок выясняется, что химические источники электрического тока люди использовали еще в древней Индии и древнем Китае за много лет до нашей эры, в действительности мы не знаем, для каких целей они предназначались. Официально считается, что первый химический источник тока изобрел итальянский ученый Алессандро Вольта в 1798 г., во время своей работы в университете г. Болонья. Этому открытию предшествовали многочисленные опыты сначала английского ученого Гилберта, основавшего в 1600 г. такой раздел науки, как электрохимия, а затем итальянского ученого Гальвани, исследовавшего так называемое «электричество животных». Открытие Вольта было очень важным, ведь до этого проводились исследования только статического электричества, от которого для человечества практической пользы не было никакой, кроме изобретения громоотвода и конденсатора. Вспомним хотя бы опыты М. В. Ломоносова.

Благодаря целой череде открытий, связанных с использованием постоянного тока, были созданы электрические машины, способные вырабатывать постоянный и переменный ток либо превращать электрическую энергию в механическую (электродвигатели). Несмотря на это, химические источники тока своего значения не утратили - они и в настоящее время незаменимы в качестве источников питания мобильных устройств и механизмов: средств связи, мобильных компьютеров, автомобильной техники, электроинструментов и т. п.

Но вернемся к дальнейшей судьбе изобретения А. Вольта. В 1802 г. английский ученый Круикшэнк разработал первую батарею, которую можно было выпускать в промышленных масштабах. В 1820 г. французский физик Ампер открыл взаимосвязь электричества и магнетизма. В 1833 г. английский физик Майкл Фарадей открыл свой закон. В 1836 г. английский химик Джон Дэниэл разрешил проблемы коррозии электродов в элементе Вольта. Разработанный им элемент так и назывался - элемент Дэниэла. В 1859 г. французский физик Гастон Планте изобрел свинцово-кислотную аккумуляторную батарею. В 1868 г. французский химик Жорж Лекланше разработал «влажный» элемент Вольта - предшественник сухих элементов, которые были изобретены в 1888 г. американским ученым доктором Карлом Гасснером. Его изобретение - это те самые угольно-цинковые элементы, только значительно усовершенствованные, которые применяются и в настоящее время. Американцы первыми уловили коммерческую ценность этого изобретения. Уже в 1896 г. в штате Колумбия появилась первая в мире компания, начавшая выпуск сухих элементов и батарей в промышленных масштабах. Называлась она National Carbon Company - Национальная угольная компания. Впоследствии ее название было изменено на Eveready, а затем на Energizer. Основатель этой компании Конрад Хьюбер в 1898 г. разработал конструкцию электрического фонарика.

В 1899 г. шведский ученый Вальдмар Юнгнер изобрел никель-кадмиевую батарею. В качестве положительных пластин в ней использовались пластины из никеля, а в качестве отрицательных - пластины из кадмия. Широкого распространения этот тип батарей в то время не получил из-за дороговизны их производства. Но в 1901 г. американец Эдисон изобрел более дешевую и практичную никель-железную аккумуляторную батарею.

В конце XIX века началось масштабное использование мощных электрических генераторов и трансформаторов - началась эра электричества. Исследования в области химических источников тока продолжались. В 1932 г. немецкие ученые Шлехт и Аккерман изобрели прессованные пластины для аккумуляторных батарей. В 1947 г. французский ученый Нойман разработал первую герметичную никель-кадмиевую батарею. В 1956 г. компания Energizer выпустила 9-вольтовые батарейки, а в 1959 г. появились первые алкалиновые элементы. В середине 1970-х годов были разработаны свинцово-кислотные аккумуляторные батареи с регулируемыми клапанами.

В 1990 г. началось коммерческое производство никель-металлгидридных батарей, а в 1992 г. в Канаде - производство перезаряжаемых алкалиновых батарей. В 1999 г. изобретены литий-ионные полимерные батареи. В 2001 г. появились первые топливные элементы с протонно-обменной мембраной. Для конечного потребителя более интересными являются перезаряжаемые или аккумуляторные батареи, о которых и пойдет речь в этой книге, и производство которых в настоящее время представляет наиболее динамично развивающийся сектор экономики.

Скачать книгу Хрусталев Д. А. Аккумуляторы . Москва. Издательство Изумруд, 2003

Название: Аккумуляторы

Год издания: Москва, 2003

Количество страниц: 224

Описание: В книге рассмотрены вопросы устройства никель-кадмиевых, никель-металлгидридных, свинцово-кислотных, литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов и аккумуляторных батарей. Описаны принципы их заряда и разряда. Рассказано об особенностях схемотехнического построения зарядных устройств. Приведена информация о перезаряжаемых алкалиновых элементах и ионисторах. Книга будет полезной в качестве практического руководства для инженерно-технического персонала, для всех, кто связан с эксплуатацией аккумуляторных батарей на работе и в быту. Ее можно также использовать в качестве учебного пособия для студентов средних и высших учебных заведений.

Номер раздела	Название раздела	Количество страниц
	ТИПЫ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ
	Сравнение типов батарей
	НИКЕЛЬ-КАДМИЕВЫЕ И НИКЕЛЬ-МЕТАЛЛГИДРИДНЫЕ АККУМУЛЯТОРНЫЕ БАТАРЕИ
	Никель-кадмиевые аккумуляторные батареи
	Никель-металлгидридные аккумуляторные батареи
	Конструкция никель-кадмиевых никель-металлгидридных аккумуляторов
	Конструкция никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторных батарей
	Методы заряда никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторных батарей
	Особенности заряда никель-металлгидридных аккумуляторных батарей
	О зарядных устройствах никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторных батарей
	СВИНЦОВО-КИСЛОТНЫЕ БАТАРЕИ
	Особенности конструкции свинцово-кислотных батарей
	Заряд свинцово-кислотных аккумуляторных батарей
	Аккумуляторные батареи в автомобиле
	Особенности конструкции свинцово-кислотных аккумуляторов некоторых производителей
	ЛИТИЙ-ИОННЫЕ И ЛИТИЙ-ПОЛИМЕРНЫЕ АККУМУЛЯТОРНЫЕ БАТАРЕИ
	Особенности устройства литий-ионных аккумуляторных батарей
	Особенности литий-полимерных аккумуляторных батарей
	Корпуса литий-ионных батарей
	Заряд литий-ионных батарей
	Заряд литий-полимерных батарей
	Устройства защиты литий-ионных аккумуляторных батарей
	Заряд полностью разряженных литий-ионных аккумуляторных батарей
	АЛКАЛИНОВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ИОНИСТОРЫ
	Алкалиновые элементы многократного использования
	Ионисторы
	Основные сведения по ионисторам отечественного производства
	“РАЗУМНЫЕ” БАТАРЕИ
	Системы с 1-проводным интерфейсом 1-Wire
	Системы с шиной SMBus
	МЕТОДЫ РАЗРЯДА АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ
	Зависимость тока разряда от емкости батареи
	Глубина разряда
	Импульсный разряд
	Разряд при низких и высоких температурах
	Принципы расчета батарей
	СХЕМОТЕХНИКА ЗАРЯДНЫХ УСТРОЙСТВ
	Общие принципы построения зарядных устройств
	Зарядные устройства никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторов
	Контроль емкости никель-кадмиевых, никель-металлгидридных и литий-ионных аккумуляторов
	Электронные модули “разумных” аккумуляторных батарей
	Зарядные устройства свинцово-кислотных аккумуляторов
	Любительские конструкции зарядных устройств и устройств контроля состояния батарей
	ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ ЗАРЯДНЫХ УСТРОЙСТВ
	О ПРОИЗВОДСТВЕ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ В РОССИИ
Приложение 1	Технические характеристики аккумуляторов GP
Приложение 2	Технические характеристики аккумуляторов Panasonic
Приложение 3	Технические характеристики цилиндрических таблеточных аккумуляторов
Приложение 4	Технические характеристики свинцово-кислотных батарей некоторых производителей
Приложение 5	Обозначения, наносимые на корпусе свинцово-кислотных батарей
Приложение 6	Расположение перемычек свинцово-кислотных батарей в соответствии со стандартами DIN
Приложение 7	Внешний вид выводов аккумуляторных батарей
Приложение 8	Особенности маркировки аккумуляторных батарей мобильных телефонов
Приложение 9	Варианты конструктивного исполнения литий-ионных аккумуляторных батарей
Приложение 10	Основные характеристики микросхем зарядных устройств фирмы MAXIM
Приложение 11	Основные характеристики микросхем зарядных устройств фирмы Unitrode

М.: Изумруд, 2003. — 224 с: ил.В книге рассмотрены вопросы устройства никель-кадмиевых, никель-металлгидридных, свинцово-кислотных, литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов и аккумуляторных батарей. Описаны принципы их заряда и разряда. Рассказано об особенностях схемотехнического построения зарядных устройств. Приведена информация о перезаряжаемых алкалиновых элементах и ионисторах.
Книга будет полезной в качестве практического руководства для инженерно-технического персонала, для всех, кто связан с эксплуатацией аккумуляторных батарей на работе и в быту. Ее можно также использовать в качестве учебного пособия для студентов средних и высших учебных заведений.Введение.
Типы аккумуляторных батарей.
Сравнение типов батарей.
Никель-кадмиевые и никель-металлгидридные аккумуляторные батареи.
Никель-кадмиевые аккумуляторные батареи.
Никель-металлгидридные аккумуляторные батареи.
Конструкция никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторов.
Конструкции никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторных батарей.
Методы заряда никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторных батарей.
Особенности заряда никель-металлгидридных аккумуляторных батарей.
О зарядных устройствах никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторных батарей.
Свинцово-кислотные батареи.
Особенности конструкции свинцово-кислотных батарей.
Заряд свинцово-кислотных аккумуляторных батарей.
Аккумуляторные батареи в автомобиле.
Особенности конструкции свинцово-кислотных аккумуляторов некоторых производителей.
Литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторные батареи.
Особенности устройства литий-ионных аккумуляторных батарей.
Особенности литий-полимерных аккумуляторных батарей.
Корпуса литий-ионных батарей.
Заряд литий-ионных батарей.
Заряд литий-полимерных батарей.
Устройства защиты литий-ионных аккумуляторных батарей.
Заряд полностью разряженных литий-ионных аккумуляторных батарей.
Алкалиновые элементы и ионисторы.
Алкалиновые элементы многократного использования.
Ионисторы.
Основные сведения по ионисторам отечественного производства.
«Разумные» батареи.
Системы с 1-проводным интерфейсом 1-Wire.
Системы с шиной SMBus.
Методы разряда аккумуляторных батарей.
Зависимость тока разряда от емкости батареи.
Глубина разряда.
Импульсный разряд.
Разряд при низких и высоких температурах.
Принципы расчета батарей.
Схемотехника зарядных устройств.
Общие принципы построения зарядных устройств.
Зарядные устройства никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторов.
Контроль емкости никель-кадмиевых, никель-металлгидридных и литий-ионных аккумуляторов.
Электронные модули «разумных» аккумуляторных батарей.
Зарядные устройства свинцово-кислотных аккумуляторов.
Любительские конструкции зарядных устройств и устройств контроля состояния батарей.
Источники питания зарядных устройств.
О производстве аккумуляторных батарей в России.
Приложения:
Технические характеристики аккумуляторов GP.
Технические характеристики аккумуляторов Panasonic.
Технические характеристики цилиндрических таблеточных аккумуляторов.
Технические характеристики свинцово-кислотных батарей некоторых производителей.
Обозначения, наносимые на корпусе свинцово-кислотных батарей.
Расположение перемычек свинцово-кислотных батарей в соответствии со стандартами DIN.
Внешний вид выводов аккумуляторных батарей.
Особенности маркировки аккумуляторных батарей мобильных телефонов.
Варианты конструктивного исполнения литий-ионных аккумуляторных батарей.
Основные характеристики микросхем зарядных устройств фирмы MAXIM.
Основные характеристики микросхем зарядных устройств фирмы Unitrode.

М.: Изумруд, 2003. — 224 с.: ил.В книге рассмотрены вопросы устройства никель-кадмиевых, никель-металлгидридных, свинцово-кислотных, литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов и аккумуляторных батарей. Описаны принципы их заряда и разряда. Рассказано об особенностях схемотехнического построения зарядных устройств. Приведена информация о перезаряжаемых алкалиновых элементах и ионисторах.Введение.
Типы аккумуляторных батарей.
Сравнение типов батарей.
Никель-кадмиевые и никель-металлгидридные аккумуляторные батареи.
Никель-кадмиевые аккумуляторные батареи.
Никель-металлгидридные аккумуляторные батареи.
Конструкция никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторов.
Конструкции никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторных батарей.
Методы заряда никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторных батарей.
Особенности заряда никель-металлгидридных аккумуляторных батарей.
О зарядных устройствах никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторных батарей.
Свинцово-кислотные батареи.
Особенности конструкции свинцово-кислотных батарей.
Заряд свинцово-кислотных аккумуляторных батарей.
Аккумуляторные батареи в автомобиле.
Особенности конструкции свинцово-кислотных аккумуляторов некоторых производителей.
Литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторные батареи.
Особенности устройства литий-ионных аккумуляторных батарей.
Особенности литий-полимерных аккумуляторных батарей.
Корпуса литий-ионных батарей.
Заряд литий-ионных батарей.
Заряд литий-полимерных батарей.
Устройства защиты литий-ионных аккумуляторных батарей.
Заряд полностью разряженных литий-ионных аккумуляторных батарей.
Алкалиновые элементы и ионисторы.
Алкалиновые элементы многократного использования.
Ионисторы.
Основные сведения по ионисторам отечественного производства.
«Разумные» батареи.
Системы с 1-проводным интерфейсом 1-Wire.
Системы с шиной SMBus.
Методы разряда аккумуляторных батарей.
Зависимость тока разряда от емкости батареи.
Глубина разряда.
Импульсный разряд.
Разряд при низких и высоких температурах.
Принципы расчета батарей.
Схемотехника зарядных устройств.
Общие принципы построения зарядных устройств.
Зарядные устройства никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторов.
Контроль емкости никель-кадмиевых, никель-металлгидридных и литий-ионных аккумуляторов.
Электронные модули «разумных» аккумуляторных батарей.
Зарядные устройства свинцово-кислотных аккумуляторов.
Любительские конструкции зарядных устройств и устройств контроля состояния батарей.
Источники питания зарядных устройств.
О производстве аккумуляторных батарей в России.
Приложения:
Технические характеристики аккумуляторов GP.
Технические характеристики аккумуляторов Panasonic.
Технические характеристики цилиндрических таблеточных аккумуляторов.
Технические характеристики свинцово-кислотных батарей некоторых производителей.
Обозначения, наносимые на корпусе свинцово-кислотных батарей.
Расположение перемычек свинцово-кислотных батарей в соответствии со стандартами DIN.
Внешний вид выводов аккумуляторных батарей.
Особенности маркировки аккумуляторных батарей мобильных телефонов.
Варианты конструктивного исполнения литий-ионных аккумуляторных батарей.
Основные характеристики микросхем зарядных устройств фирмы MAXIM.
Основные характеристики микросхем зарядных устройств фирмы Unitrode.