Artykuły i lifehacki

Treść:

1.
2.
3.
4.
5.
6.

Z roku na rok baterie w smartfonach stają się coraz bardziej zaawansowane: zwiększa się ich pojemność, zmniejsza się waga i wymiary, znikają wady.

Nie zapomnij o bezpieczeństwie środowiskowym, ponieważ ta część jest uważana za najbardziej „brudną” we współczesnych gadżetach.

Zobaczmy, jakie „baterie” można dziś znaleźć w urządzeniach mobilnych.

Główne typy akumulatorów

W całej historii rozwoju telefonów komórkowych korzystali z nich cztery rodzaje baterii:

• nikiel-kadm;
• hybryda niklowo-metalowa;
• litowo-jonowa;
• polimer litowy.

Do tej pory dwa ostatnie typy pozostały w arsenale deweloperów jako najbardziej zaawansowane technologicznie, wydajne i „czyste”. Tego typu baterie można znaleźć w opisach większości smartfonów.

Ten typ zasilania pochodzi z epoki przedmobilnej. Pierwsze próbki znane są od końca XIX wieku. Do końca ubiegłego wieku przemysłowcy podejmowali liczne próby pozbycia się swoich nieodłącznych wad i poniekąd im się to udało.

Tak czy inaczej twórcy pierwszych urządzeń mobilnych po prostu nie mieli dużego wyboru. Podstawowy skargi były następujące:

• zastosowanie w projekcie metali toksycznych szkodliwych dla zdrowia ludzkiego;
• niewystarczająca pojemność baterii;
• ograniczona liczba cykli ładowania/rozładowania;
• niska technologia produkcji, co prowadzi do wzrostu kosztów;
• tak zwany „efekt pamięci”.

To ostatnie polegało na tym, że podczas ładowania niecałkowicie rozładowanego akumulatora jego pojemność spadła o pewną wartość. W efekcie przed pierwszym użyciem akumulator musiał zostać kilkukrotnie poddany pełnemu cyklowi ładowania-rozładowania.

Takie zasilacze miały też zalety – szeroki zakres temperatur pracy. Wad było jednak znacznie więcej i próbując sobie z nimi poradzić, stworzono następujący typ baterii.

Nie zawierały toksycznego kadmu, którego samo wspomnienie powoduje histerię wśród szczególnie wrażliwych ekologów. Ponadto efekt pamięciowy był znacznie słabszy.

Wydajność również wzrosła, a wręcz przeciwnie, koszt nieznacznie spadł. Ale porównano je do akumulatorów NiCd i poważne niedociągnięcia:

• potrzeba użycia złożonej ładowarki;
• zmniejszenie liczby cykli ładowania/rozładowania.

Obydwa typy akumulatorów podlegały dość dużemu stopniowi samorozładowania, co poważnie ograniczało autonomię bazujących na nich urządzeń mobilnych. A kiedy na horyzoncie pojawiło się kolejne pokolenie, projektanci z radosnym piskiem wyrzucili je na śmietnik historii.

Ten typ baterii spowodował prawdziwą rewolucję w świecie gadżetów.

Od teraz czas ich pracy w trybie czuwania znacznie się wydłużył. Zniknął również irytujący efekt pamięci, chociaż niektórzy szczególnie zaawansowani użytkownicy nadal „trenują” baterie swoich urządzeń ze starej pamięci.

Większość modeli smartfonów dostępnych obecnie na rynku jest wyposażona w tego typu baterię.

Ale mają też wady i to dość nieprzyjemne.:

1. Wąski zakres temperatur pracy.
2. Potencjalne niebezpieczeństwo zniszczenia akumulatora na skutek głębokiego rozładowania lub przeładowania.
3. Szybkie „starzenie się”, które po 2-3 latach wyłącza akumulator.
4. Dość wysoki koszt.

Trzeba powiedzieć, że od chwili pojawienia się w sklepach tego typu źródła zasilania, wady zostały znacząco zniwelowane. Producenci chcieli jednak więcej.

Przede wszystkim nie zadowolił ich stosunkowo wysoki koszt, dlatego stworzono inny typ akumulatora.

W nich wybuchowy elektrolit ustąpił miejsca masie polimerowej. Cena takich zasilaczy nieznacznie spadła, głównie ze względu na konieczność stosowania bardziej skomplikowanych obwodów ochronnych. Moc też nie wzrosła zbytnio.

Ale zaletą stałego polimeru jest to, że uwalnia ręce projektantów, pozwalając im wybrać kształt i rozmiar elementu według własnego uznania. Mniej więcej w tym czasie pojawiło się wiele ultracienkich modeli smartfonów z niewymiennymi bateriami.

Obydwa typy akumulatorów litowych mają wspólną wadę: niezależnie od intensywności użytkowania i ilości cykli ładowania/rozładowania ich pojemność stopniowo maleje. A po kilku latach gadżet można wyrzucić z czystym sumieniem. Lub, powiedzmy, powieś go na ścianie jako egzotyczną dekorację.

Uważa się, że typ litowo-polimerowy jest nieco mniej „wytrzymały”, ale ta informacja pochodzi z kategorii mitów, istnieją przykłady, które zarówno potwierdzają, jak i obalają to stwierdzenie; Z pewnością więc nie da się odróżnić prawdy od fikcji.

Technologia szybkiego ładowania

Często od sprzedawców oferujących zakup smartfona można usłyszeć o konkretnej baterii z funkcją szybkiego ładowania. Szczególnie zaawansowani straszą też kupujących efektownie brzmiącym Qualcomm Quick Charge, a najbardziej doświadczeni dodają jeszcze wersję 2.0 lub 3.0. Co to za cudowne baterie?

W rzeczywistości technologia ta nie ma nic wspólnego z rodzajem źródła zasilania. Pozwala po prostu zastosować zwiększone natężenie prądu, co znacznie skraca czas ładowania.

Aby upewnić się, że nie nastąpi destrukcyjne przeładowanie, a ładowanie zostanie przeprowadzone prawidłowo, chipset monitoruje, w którym w rzeczywistości zaimplementowano tę technologię. Do tej pory został doskonale opracowany i nie ma żadnego zagrożenia dla gadżetu podczas jego używania.

Podsumowując, można powiedzieć: Główne typy baterii stosowanych obecnie w smartfonach to litowo-jonowe (Li-Ion) i litowo-polimerowe (Li-Pol). W modelach urządzeń mobilnych można znaleźć jedno i drugie i w najbliższej przyszłości nie ma dla nich alternatywy.

Jednak masowe wprowadzenie takich baterii sprawiło, że lit stał się pierwiastkiem o znaczeniu strategicznym, a kraje posiadające złoża minerałów zawierających ten lit stały się obiektami handlowymi (i nie tylko) kapitału ponadnarodowego.

Mówimy o funkcjach baterii w urządzeniach mobilnych.

Miliony ludzi na całym świecie aktywnie korzystają z urządzeń mobilnych. To owoce gigantycznego, wielomiliardowego przemysłu, który raz na zawsze zmienił nasz sposób życia. Małe i nie takie, funkcjonalne i proste, drogie i tanie telefony komórkowe, tablety i laptopy łączy jeden czynnik – wszystkie do działania wykorzystują energię baterii. Bez nich wszystkie te urządzenia zamieniłyby się w kawałki plastiku, metalu i tekstolitu, nie mogąc przeżyć ani minuty bez gniazdka.

Baterie znajdujące się w Twoim urządzeniu mobilnym to cuda inżynierii chemicznej — zdolne do magazynowania ogromnych ilości energii, dzięki której Twoje urządzenia mogą działać przez wiele godzin. Jak są ułożone?

Większość nowoczesnych urządzeń mobilnych wykorzystuje akumulatory litowo-jonowe (lub litowo-jonowe), które składają się z dwóch głównych części: pary elektrod i elektrolitu pomiędzy nimi. Materiały, z których wykonane są te elektrody, są różne (lit, grafit, a nawet nanodruty), ale wszystkie opierają się na chemii na bazie litu.

Jest metalem reaktywnym, co oznacza, że ​​ma zdolność reagowania z innymi pierwiastkami. Czysty lit jest tak reaktywny, że zapala się pod wpływem powietrza, dlatego w większości akumulatorów stosuje się bezpieczniejszą formę zwaną tlenkiem litu i kobaltu.

Pomiędzy dwiema elektrodami znajduje się elektrolit, którym jest zwykle ciekły rozpuszczalnik organiczny zdolny do przepuszczania prądu. Podczas ładowania baterii litowo-jonowej cząsteczki tlenku litu i kobaltu zatrzymują elektrony, które są następnie uwalniane podczas korzystania z telefonu.

Najpopularniejsze są akumulatory litowo-jonowe, ponieważ mogą przechowywać duży ładunek w małych rozmiarach. Mierzy się ją w skali gęstości energii na jednostkę masy. W przypadku akumulatora litowo-jonowego liczba ta wynosi 0,46–0,72 MJ/kg. Dla porównania, dla akumulatora niklowo-metalowo-wodorkowego (Ni-MH) jest to 0,33 MJ/kg. Innymi słowy, akumulatory litowo-jonowe są mniejsze i lżejsze niż inne typy akumulatorów, co oznacza bardziej kompaktowe urządzenia o dłuższej żywotności na jednym ładowaniu.

Pojemność baterii

Pojemność baterii mierzy się w miliamperogodzinach (mAh), co oznacza, ile energii bateria może wytworzyć w określonym czasie. Na przykład, jeśli pojemność baterii wynosi 1000 mAh, może zapewnić 1000 miliamperów przez 1 godzinę. Jeśli Twoje urządzenie zużywa 500 miliamperów na godzinę, będzie działać przez 2 godziny.

Jednak koncepcja „żywotności baterii” jest nieco bardziej skomplikowana niż zasada opisana powyżej, ponieważ zużycie energii różni się w zależności od zadań wykonywanych przez urządzenie. Na przykład, jeśli ma włączony ekran, działa antena komórkowa, a procesor jest zajęty ciężką pracą, wówczas urządzenie zużyje więcej energii niż wtedy, gdy ekran jest wyłączony, a procesor i antena znajdują się w trybie gotowości.

Dlatego nie trzeba ślepo polegać na deklarowanych przez producenta wskaźnikach żywotności baterii – producent może podawać te liczby na podstawie jasności ekranu, bez uwzględnienia niektórych funkcji, takich jak Wi-Fi czy GPS. Warto zaznaczyć, że Apple jest w tym względzie bardziej uczciwy, wskazując „przeżywalność” urządzenia na podstawie wykonania określonych zadań. Jeśli ciekawi Cię, ile energii pochłania dany tryb pracy, polecamy skorzystać ze specjalnej aplikacji Battery Life Pro.

Kontrola przepływu energii

Ponieważ akumulatory litowo-jonowe mają tendencję do zapalania się, należy je uważnie monitorować. Producenci akumulatorów osiągają to poprzez dodanie specjalnego kontrolera monitorującego przepływ prądu. Ostatecznie w każdej baterii znajduje się mały komputer, który zapobiega jej zbyt szybkiemu rozładowaniu i utracie ładunku do niebezpiecznie niskiego poziomu. Element ten reguluje również prąd podczas ładowania, obniżając go, gdy akumulator zbliża się do maksymalnego poziomu naładowania, aby uniknąć przeładowania.

Dlatego całkowicie rozładowane urządzenie postawione na ładowanie nagrzewa się podczas tego procesu znacznie bardziej niż lekko rozładowane.

Przyszłość akumulatorów

Technologie produkcji akumulatorów nie stoją w miejscu – wiele laboratoriów badawczych na całym świecie bada nowe technologie, które mogą zastąpić lit, a także nowe podejścia do tworzenia akumulatorów litowo-jonowych. Wśród nowych technologii wiele pracy włożono w superkondensatory, w których bateria magazynuje energię w postaci prądu elektrycznego, a następnie ją uwalnia, podobnie jak lampa błyskowa w aparacie.

Superkondensatory ładują się znacznie szybciej, ponieważ w procesie tym praktycznie nie zachodzą żadne reakcje chemiczne, ale nowoczesne superkondensatory mogą dostarczać ładunek jedynie w krótkich seriach, co jest przeciwieństwem wymagań większości urządzeń mobilnych.

Alternatywą dla istniejących akumulatorów są także wodorowe ogniwa paliwowe. System ogniw paliwowych firmy Nectar, zaprezentowany na niedawnych targach CES, wykorzystuje wkład za dziesięć dolarów, który może zasilać telefon komórkowy nawet przez dwa tygodnie. Jednak ogniwa paliwowe są nadal zbyt duże, aby zmieścić się w telefonie – ten sam system firmy Nectar po prostu ładuje akumulator litowo-jonowy, zamiast go wymieniać.

Ale siarka może równie dobrze zająć jej miejsce w akumulatorach litowo-jonowych. Naukowcy z Uniwersytetu Stanforda wprowadzili niedawno nanotechnologię polegającą na włączaniu siarki do składu chemicznego akumulatorów, zwiększając pięciokrotnie ich pojemność i wydłużając ich żywotność. Jednocześnie technologia ta jest wciąż na wczesnym etapie rozwoju i nie trafi na rynek w ciągu najbliższych kilku lat.

P.S. Baterie w urządzeniach mobilnych, podobnie jak zwykłe baterie, wymagają pewnego rodzaju utylizacji – nie można ich po prostu wyrzucić do kosza. Dlatego miło nam przypomnieć, że iLand jest gotowy podjąć się utylizacji przestarzałych baterii. Po prostu przynieś je do naszego biura, a my zajmiemy się resztą!

if (window.ab == true) ( ​​document.write("
Popularny czytnik DIGMA można kupić już za jedyne 4290 rubli. "); }

Tak wygląda płytka kontrolera ładowania wyjęta z akumulatora NOKIA BL-6Q i jego obwodu elektrycznego.

Zastanówmy się, jak to działa. Bateria podłączona jest do dwóch styków znajdujących się po bokach sterownika (B- i B+). Na płytce drukowanej znajdują się dwa chipy - TPCS8210 i HY2110CB.

Zadaniem sterownika jest utrzymywanie napięcia akumulatora w granicach 4,3 - 2,4 V w celu zabezpieczenia go przed przeładowaniem i nadmiernym rozładowaniem. W normalnym trybie rozładowania (lub ładowania) mikroukład HY2110CB wysyła wysokie napięcie na styki OD i OS, które jest nieco niższe niż napięcie na akumulatorze.

Napięcie to utrzymuje tranzystory polowe układu TPCS8210 stale otwarte, przez co akumulator jest podłączony do obciążenia (twojego urządzenia).

Gdy akumulator zostanie rozładowany, gdy tylko napięcie na akumulatorze spadnie poniżej 2,4 V, zadziała detektor nadmiernego rozładowania mikroukładu HY2110CB i napięcie nie będzie już podawane na wyjście OD. Górny (wg schematu) tranzystor układu TPCS8210 zamknie się i tym samym akumulator zostanie odłączony od obciążenia.

Podczas ładowania akumulatora, gdy tylko napięcie na akumulatorze osiągnie 4,3 V, zadziała detektor przeładowania układu HY2110CB i napięcie nie będzie już podawane na wyjście systemu operacyjnego. Dolny (wg schematu) tranzystor układu TPCS8210 zamknie się i akumulator również zostanie odłączony od obciążenia.

Alternatywna metoda wymiany

Jak widać na schemacie, żaden z mikroukładów nie ma wyjścia umożliwiającego przesyłanie informacji o stanie baterii do Twojego urządzenia. Wyjście sterownika „K” jest po prostu podłączone przez rezystor o określonej wartości do ujemnego bieguna akumulatora. Dlatego też od kontrolera baterii nie są otrzymywane żadne „tajne” informacje. W niektórych modelach sterowników zamiast stałego rezystora instalowany jest termistor kontrolujący temperaturę akumulatora.

Na podstawie wartości tego rezystora Twoje urządzenie może określić rodzaj akumulatora lub wyłączyć się, jeśli wartość ta nie spełnia wymaganych wartości.

Oznacza to, że aby wymienić taki akumulator na akumulator innego producenta, nie jest konieczna zmiana regulatora ładowania, wystarczy po prostu zmierzyć rezystor znajdujący się pomiędzy zaciskami „-” i „K” i podłączyć „K”. zacisk urządzenia do minusa akumulatora poprzez zewnętrzny rezystor o tej samej wartości.

Można pobrać dokumentację dla zastosowanego w sterowniku układu HY2110CB, a dla układu TPCS8210.

Zastanówmy się, na przykładzie e-booka LBOOK V5, jak najdokładniej wykonać analog baterii, korzystając z wiedzy o konstrukcji kontrolera ładowania. Wszystkie prace wykonujemy w następującej kolejności:

• Znajdujemy baterię z telefonu komórkowego, która jest najbardziej zbliżona do oryginalnej pod względem rozmiaru i pojemności. W naszym przypadku jest to NOKIA BL-4U. (tuż na zdjęciu)
• Odgryzamy przewód z oryginalnego akumulatora w taki sposób, aby pozostała część na złączu wystarczyła do przylutowania nowego akumulatora, a pozostała część na starym akumulatorze wystarczyła na odizolowanie przewodów i zmierzenie testerem.
• Bierzemy dowolny tester cyfrowy i ustawiamy go w tryb pomiaru rezystancji, granica pomiaru wynosi 200 Kom. Podłączamy go do zacisku ujemnego i zacisku sterownika oryginalnego akumulatora. Mierzymy rezystancję.
• Wyłącz urządzenie. Szukamy rezystora o najbliższej wartości nominalnej. W naszym przypadku jest to 62 Kom.
• Przylutuj rezystor między biegunem ujemnym nowego akumulatora a przewodem wyjściowym sterownika na złączu. (Żółty przewód na zdjęciu).
• Przylutuj odpowiednio zaciski złączy „+” i „-” do dodatnich i ujemnych zacisków nowego akumulatora. (Na zdjęciu przewody czerwony i czarny).

if (window.ab == true) ( ​​​​document.write("

Wszystkie akumulatory stosowane w urządzeniach mobilnych posiadają styki na krawędziach. Służą do przeprowadzenia procesu ładowania. W artykule zbadano pytania: za co odpowiada każdy ze styków i czym różni się zasilanie akumulatorów trzypinowych od akumulatorów czteropinowych. Bada, jaką funkcję pełnią i w jaki sposób pomagają lepiej funkcjonować.

Zawartość

Dlaczego na baterii telefonu znajdują się 3 styki?

W zależności od obwodu zasilania tworzona jest określona liczba złączy. Dwa, trzy lub cztery. Które po lewej i prawej stronie reprezentują + i -, co określa dodatni i ujemny pin zasilania. Trzeci, środkowy styk, występuje na akumulatorze jako źródło przekazywania informacji serwisowych, do których zaliczają się: stan naładowania, temperatura i inne przydatne dane.

Temperatura jest monitorowana przez czujnik wbudowany w akumulator. Do kontrolera kontroli ładowania. Czujnik monitoruje temperaturę podczas procesu ładowania. Przesyła informacje o naładowaniu w procentach i wyłącza się w przypadku przeładowania lub nadmiernego rozładowania. Proces ten pozwala wydłużyć żywotność, co oznacza, że ​​nie musisz wydawać pieniędzy na nowy akumulator. Pilne pytanie dla właścicieli, którzy mają niewymienną baterię.

W „wyrafinowanych” smartfonach trzeci kontakt przekazuje informacje o parametrach technicznych: numer seryjny, informacje o telefonie, producencie itp.

Ważny! To właśnie akumulatory litowo-jonowe do urządzeń mobilnych wyposażone są w trzecie złącze, z powodów opisanych powyżej.

Dlaczego na baterii telefonu znajdują się 4 styki?

Jeśli w bateriach trójpinowych trzeci (środkowy) pin odpowiada za monitorowanie temperatury, ładowanie i przesyłanie informacji serwisowych, to czwarty pin może przejąć część funkcji trzeciego pinu, tak jak w podobnych telefonach.

Ważny! W tym przypadku nie da się dokładnie odpowiedzieć za co odpowiada trzecie złącze, a za co czwarte. Producenci ładowarek nie reklamują tego problemu.

Na urządzeniach mobilnych pin 4 może pełnić rolę ochrony, gdy nie jest włożony do „natywnego” urządzenia. Proces ładowania nie nastąpi, ponieważ informacje przesyłane przez ten kontakt nie będą odpowiadać informacjom używanym w „prawdziwym” urządzeniu. Na przykład masz telefon Samsung. I nie można do niego znaleźć akumulatora tej samej marki. Poszukaj odpowiedniego analogu. Być może ma podobny układ akumulatorów, jak akumulator licencjonowanej marki.

Po przeczytaniu artykułu staje się jasne, że trzeci i czwarty styk baterii urządzenia mobilnego odgrywają ważną rolę. Pomaga chronić przed przeładowaniem i nadmiernym rozładowaniem. Resetuje informacje do procesora. Wydłuża żywotność telefonu, co jest istotne w życiu codziennym, kiedy wyjście na zewnątrz bez smartfona nie jest już komfortowe. Wydajność zależy całkowicie od naładowania, dlatego tak ważne jest, aby wiedzieć, do czego służą wszystkie złącza akumulatora. Przyda się, gdy będziesz musiał uporać się z ładowaniem innego urządzenia.

W dzisiejszych czasach każda rodzina korzysta z dużej liczby urządzeń elektronicznych. Telefony, smartfony, latarki, tablety, zabawki dla dzieci w każdym wieku i wiele innych urządzeń gospodarstwa domowego wymagają zasilania z przenośnych źródeł zasilania: baterii lub akumulatorów.

Zasilacze są przeznaczone do długotrwałego użytkowania, ale z powodu nieostrożności mogą szybko ulec awarii. Aby w pełni wykorzystać wbudowane w nie zasoby producenta, zalecamy zapoznanie się z cechami eksploatacyjnymi akumulatorów różnych konstrukcji, zasadami ładowania i bezpieczną obsługą.

Najbardziej niecierpliwi czytelnicy mogą od razu przejść do zalecanych przez fabrykę zasad ładowania. Podaje się je na końcu. Jednak sekwencyjna lektura materiału pozwoli lepiej zrozumieć ich cechy i poprawnie zastosować je w praktyce.

Jak działa i działa bateria

Cała szeroka gama produktów akumulatorowych działa na tej samej zasadzie przetwarzania energii procesów chemicznych na energię elektryczną. Dla jego przepływu stworzono specjalną konstrukcję.

Zasady projektowania akumulatorów

Zamknięty pojemnik, zwany słoikiem, jest wypełniony elektrolitem. Umieszcza się w nim dwie oddzielne płytki z różnych metali, zwane elektrodami. Powstaje na nich różnica potencjałów elektrycznych, która jest w stanie wykonać użyteczną pracę.

Aby zwiększyć moc energetyczną, banki z płytami są wykonane o większych rozmiarach lub połączone w równoległe łańcuchy. Aby zwiększyć napięcie wyjściowe, łączy się je szeregowo. Takie konstrukcje nazywane są akumulatorami.

Klasyfikacja

Ze względu na rodzaj elektrolitu akumulatory dzielą się na:

• płyn;
• żel.

W oparciu o cechy konstrukcyjne akumulatory płynne dzielą się na:

• kwaśny;
• alkaliczny;
• solankowy.

Konstrukcje akumulatorów kwasowych są stosowane stosunkowo rzadko. Można je spotkać w budżetowych modelach latarek, gdzie współpracują z ładowarką.

Baterie alkaliczne z reguły mają zwiększone wymiary. Wcześniej służyły do ​​​​oświetlania przenośnych latarni, ale teraz takie konstrukcje nie są wygodne w pracy i przestały być używane.

W urządzeniach mobilnych do użytku domowego popularne są następujące modele akumulatorów:

• kwas ołowiowy (Pb+H 2 SO 4);
• nikiel-kadm (Ni-Cd);
• nikiel-cynk (Ni-Zn);
• wodorek niklu (Ni-Mh);
• litowo-jonowy (Li-ion);
• polimer litowy (Li-Pol)

Cechy konstrukcyjne różnych modeli

Typowa konstrukcja baterii akumulatorów, składająca się z pojedynczych puszek, w które włożony jest zestaw dodatnich i ujemnych płytek, kolejność ich ułożenia można zaobserwować na przykładzie akumulatora kwasowego.

Konstrukcje modeli cylindrycznych lub „palcowych” przedstawiono w przekroju akumulatora litowo-jonowego z objaśnieniami dla każdej warstwy.

Wygląd baterii

Wymiary i kształt źródeł prądu tworzone są z myślą o ich dogodnym umiejscowieniu w gniazdach urządzeń mobilnych, niezawodnym zasilaniu odbiorców oraz możliwości szybkiego ładowania.

Baterie mogą mieć kształt cylindra lub tabletki, jak pokazano na zdjęciu dla zwykłych urządzeń niklowo-kadmowych, które są montowane w bloki za pomocą specjalnych zworek.

Jeżeli w zależności od warunków pracy preferowane jest zasilanie z jednego urządzenia, tworzona jest wspólna obudowa. Wbudowane są w niego osobne elementy palcowe, które dzięki połączeniu równoległemu i szeregowemu zapewniają charakterystykę wyjściową dla prądu i napięcia.

Taka jest zasada tworzenia baterii do laptopów.

W przypadku małych urządzeń mobilnych baterie tworzone są w kształcie małego równoległościanu z zaokrąglonymi krawędziami. Na jednej ze stron końcowych zamontowane są mosiężne podkładki, które zapewniają utworzenie styku elektrycznego dla źródła i odbiorników prądu.

Zasadę przekształcania energii chemicznej w interesującą nas energię elektryczną wyjaśnia rysunek.

Reakcja chemiczna utleniania i redukcji zachodzi pomiędzy dwiema sąsiadującymi substancjami o wybranych właściwościach. Towarzyszy temu uwalnianie elektronów i jonów, które podczas ruchu tworzą prąd elektryczny.

Aby poruszające się ładunki tworzyły potencjały elektryczne, a nie tylko uwalniały ciepło do otoczenia podczas mieszania środka utleniającego z reduktorem, konieczne jest stworzenie do tego warunków.

Celom tym służą:

• anoda (ładunek dodatni), która przeprowadza reakcję utleniania;
• katoda redukująca substancję;
• elektrolit przewodzący prąd podczas dysocjacji czynnika roboczego na kationy i aniony.

Anoda i katoda są umieszczone w odległych naczyniach, które są połączone mostkiem solnym. Poruszają się po nim aniony i kationy, tworząc wewnętrzny obwód baterii. Obwód zewnętrzny tworzy się poprzez podłączenie odbiornika do wejścia, na przykład woltomierza lub innego obciążenia.

Na anodzie i katodzie elektrony i jony są stale przenoszone do elektrolitu i z powrotem. W łańcuchu wewnętrznym ładunki przemieszczają się przez mostek solny, natomiast w łańcuchu zewnętrznym prąd przepływa od anody do katody.

Zasada ta jest podstawą ładowania i rozładowywania wszystkich modeli chemicznych źródeł prądu.

Jak działa bateria niklowo-kadmowa?

Istnieją tylko dwa rodzaje pracy:

1. wypisać;
2. opłata.

Można również wyróżnić tryb przechowywania, ale bardziej słuszne byłoby zaklasyfikowanie go jako takiego, który starają się maksymalnie ograniczyć, chociaż nie można go całkowicie uniknąć.

Cykl rozładowania

Energia zgromadzona na elektrodach, po podłączeniu do nich obciążenia, wytwarza prąd elektryczny w obwodzie zewnętrznym.

W anodzie akumulatora niklowo-kadmowego zastosowano tlenki niklu z wtrąceniami cząstek grafitu, które zmniejszają ogólny opór elektryczny. Jako katodę stosuje się gąbkę kadmową.

Podczas wyładowania ze składu tlenków niklu uwalniane są cząsteczki aktywnego tlenu, które przedostają się do elektrolitu, a następnie do kadmu, powodując jego utlenienie.

Cykl ładowania

Zwykle wykonuje się to przy usuniętym obciążeniu. Wtedy będziesz mógł zużywać mniej energii z ładowarki.

Biegunowość ładowarki i zacisków akumulatora muszą być zgodne, a moc zewnętrzna musi przekraczać moc wewnętrzną. Następnie pod wpływem zewnętrznego źródła wewnątrz baterii akumulatorów powstaje prąd w kierunku przeciwnym do rozładowania.

Reorientuje przebieg procesów chemicznych w pojemniku słoja, wzbogaca anodę w tlen i redukuje kadm na katodzie.

Jak działa bateria litowo-jonowa?

Anoda węglowa i katoda wykonane z tlenków metali zawierających lit, na przykład skład LiMn 2 O 4, są zanurzone w elektrolicie organicznym.

Poruszają się w nim dodatnio naładowane jony Li+. W tym przypadku sam lit nie przechodzi w stan metaliczny, ale zachodzi wymiana jego jonów pomiędzy płytkami elektrod. Z tego powodu akumulatory nazywane są akumulatorami litowo-jonowymi.

Cykl ładowania

Jony litu są usuwane (proces deinterkalacji) z katody zawierającej lit i wprowadzane do anody (interkalacja).

Cykl rozładowania

Ruch jonów następuje w kierunku przeciwnym do ładunku, a elektrony z anody przemieszczają się do katody i tworzą prąd elektryczny.

Jeśli porównamy zasady działania baterii dowolnej konstrukcji, możemy zaobserwować ogólny wzór ruchu jonów między elektrodami wzdłuż obwodu wewnętrznego i elektronami wzdłuż obwodu zewnętrznego podczas tworzenia obwodów ładowania i rozładowywania.

Wydajność baterii

Napięcie robocze

Jego wartość określa się na otwartych zaciskach za pomocą woltomierza przy optymalnym naładowaniu. Podczas pracy stopniowo maleje.

Pojemność baterii

Charakterystyka pokazująca ilość prądu w miliamperach lub amperach, jaką akumulator jest w stanie dostarczyć w określonym czasie, wyrażoną w godzinach.

Moc

Parametr uwzględniający zdolność akumulatora do wykonania pracy w jednostce czasu.

Jak działa ładowarka do urządzeń mobilnych?

Obecnie wszystkie drogie urządzenia elektroniczne wyposażone są we własne urządzenia zasilające i ładujące.

Aby przywrócić wydajność akumulatorów używanych indywidualnie, dostępne są osobne ładowarki. Dołączona jest do nich instrukcja i tabele wskazujące zalecany czas trwania cyklu technologicznego.

Modele takie zazwyczaj dostarczają stabilizowane napięcie na zaciski akumulatora, którego rezystancja elektryczna stopniowo zmienia się podczas ładowania, wpływając na wielkość przepływającego prądu. Dlatego takie zalecenia mają charakter przeciętny.

Aktualne kształty generowane przez ładowarki

Do ładowania akumulatorów można stosować nie tylko prądy stałe, ale także wiele innych typów, które rozwiązują określone problemy.

Aby zapewnić ich przepływ, tworzone są różne obwody elektroniczne, które dostarczają odpowiedni rodzaj napięcia na zaciski akumulatora.

Schematy ideowe ładowarek

Ze względu na ich różnorodność, jako przykłady przedstawiamy kilka typowych rozwiązań.

Schemat wytwarzania prądów stałych

Napięcie jest redukowane przez transformator. Jego harmoniczne są prostowane przez mostek diodowy, a tętnienia są wygładzane przez kondensator o dużej pojemności.

Na wyjście akumulatora dostarczane są prądy stałe.

Schemat wytwarzania prądów pulsujących

Usuwając kondensator z poprzedniego łańcucha, uzyskujemy tętnienia napięcia na zaciskach akumulatora, które tworzą prądy o podobnym kształcie.

Schemat wytwarzania prądów pulsujących ze szczeliną

Zastępując mostek diodowy pojedynczą diodą, uzyskujemy dwukrotnie większe prądy tętniące o zwiększonej częstotliwości.

Ładowarki serwisowe

Zwiększając złożoność wewnętrznych obwodów elektrycznych, tworzone są różne dodatkowe funkcje ładowarek.

We wszystkich obliczeniach wartości prądu ładowania Iz w amperach za wartość bazową przyjmuje się współczynnik empiryczny, obliczony jako procent wartości pojemności C, wyrażonej w amperogodzinach.

Jednakże w przypadku niektórych modeli producent może wskazać prąd ładowania bezpośrednio w postaci liczbowej w amperach, co nie jest zgodne z tą zasadą. Oczywiste jest, że ma ku temu poważne powody.

Akumulatory kwasowo-ołowiowe

Zwyczajowo do ładowania stosuje się prądy o wartości 10% lub 0,1 pojemności C. Są one zapisywane jako 1C.

W przypadku tych akumulatorów napięcie na pojedynczym ogniwie nie powinno przekraczać 2,3 V, co należy uwzględnić podczas ładowania akumulatora, aby nie przekroczyć wartości krytycznej.

Po osiągnięciu 90% wartości nominalnej pojemność akumulatorów kwasowych wzrasta wykładniczo. Dlatego dalsze ładowanie odbywa się przy obniżonych prądach z kontrolą napięcia na bankach, co zwiększa czas trwania procesu.

Akumulatory kwasowo-ołowiowe wymagają okresowego cyklu szkolenia kontrolnego z całkowitym rozładowaniem i naładowaniem.

Baterie alkaliczne

W ich przypadku zwyczajowo utrzymuje się prąd ładowania na poziomie 25% pojemności lub 0,25 ° C.

Modele akumulatorów niklowo-kadmowych

Optymalna temperatura ładowania i pracy mieści się w granicach +10 30 O C. W tej temperaturze absorpcja tlenu na katodzie jest lepsza.

Baterie cylindryczne montuje się poprzez ciasne zwinięcie elektrod w rolkę. Pozwala to na efektywne ładowanie ich prądami z szerokiego zakresu 0,1 1C. Tryb standardowy zapewnia prądy o wartości 0,1 C i czas 16 godzin. Na każdym elemencie napięcie wzrasta od jednego do 1,35 V.

Jeżeli w ładowarce wbudowany jest układ kontroli przeładowania, stosuje się zwiększone prądy stałe o wartości 0,2 0,3 C. Pozwala to skrócić czas ładowania do 6 lub 3 godzin. Umożliwiamy nawet ładowanie w zakresie 120 140%.

Charakterystyczną wadą akumulatorów niklowo-kadmowych jest efekt „pamięci”, czyli odwracalna utrata pojemności, która objawia się naruszeniem technologii ładowania, a dokładniej po rozpoczęciu ładowania akumulatora o niezupełnie wykorzystanej pojemności.

Bateria „pamięta” limit pozostałej rezerwy i po ponownym rozładowaniu do obciążenia zmniejsza swój zasób po jego osiągnięciu. Ta funkcja jest brana pod uwagę podczas pracy, a w celu przechowywania akumulatorów Ni-Cd są one przenoszone w tryb pełnego rozładowania.

Modele akumulatorów niklowo-wodorkowych

Zostały stworzone, aby zastąpić akumulatory niklowo-kadmowe, nie mają efektu pamięci i mają zwiększoną pojemność. Jednak w przypadku przygotowania do użycia po miesiącu lub dłużej przechowywania wymagany jest pełny cykl rozładowania, po którym następuje ładowanie. Wykonując 3–5 takich cykli, możesz zwiększyć wydajność roboczą.

Aby przechowywać te akumulatory, ich pojemność jest przeliczana na 40% wartości nominalnej.

Ładowanie odbywa się w technologii 0,1C dla akumulatorów niklowo-kadmowych, ale z kontrolą temperatury. Jej przekroczenie powyżej 50°C jest niedopuszczalne. Intensywne ciepło występuje pod koniec cyklu, gdy reakcje chemiczne zwalniają.

Z tych powodów powstają specjalistyczne ładowarki z wbudowanymi czujnikami temperatury do akumulatorów niklowo-metalowo-wodorkowych.

Modele akumulatorów niklowo-cynkowych

Napięcie jednej puszki wynosi 1,6 V. Prąd ładowania wynosi 0,25 C. Czas ładowania 12 godzin. Nie ma efektu pamięci. Zalecany limit osiągnięcia pojemności podczas ładowania wynosi 90% wartości nominalnej.

Nie można go nagrzać powyżej 40°C. Ograniczone zasoby – trzy razy krócej niż w przypadku akumulatorów niklowo-kadmowych.

Modele z akumulatorami litowo-jonowymi

Optymalne ładowanie odbywa się prądem stałym w dwóch etapach o wartości:

1. 0,2 1 C przy napięciu 4 4,2 V w ciągu pierwszych 40 minut;
2. utrzymując do końca cyklu stałe napięcie na banku 4,2 V.

Ładowanie prądem 1C jest dopuszczalne przez 2-3 godziny.

Żywotność akumulatorów litowo-jonowych jest zmniejszona:

• napięcie ładowania większe niż 4,2 V;
• ładowanie towarzyszące gromadzeniu się litu na katodzie i uwalnianiu tlenu na anodzie.

W rezultacie następuje szybkie uwolnienie energii cieplnej, wzrost ciśnienia w obudowie i rozhermetyzowanie.

W celu zwiększenia bezpieczeństwa podczas pracy producenci tych akumulatorów stosują jeden lub więcej środków ochronnych podczas ładowania:

• obwód wyłączający prąd ładowania, gdy temperatura w obudowie osiągnie 90 ° C;
• czujnik nadciśnienia;
• układ kontroli napięcia ładowania.

Ponieważ akumulator litowo-jonowy działa i ładuje się w drogich urządzeniach elektronicznych, z jego ładowaniem należy obchodzić się ostrożnie i używać wyłącznie specjalistycznych ładowarek.

Funkcje ładowania według głębokości rozładowania

Funkcje ładowania według temperatury

Właściwy dobór tych parametrów może znacząco wydłużyć żywotność akumulatorów litowo-jonowych.

Modele baterii litowo-polimerowych

Obowiązują dla nich wszystkie zasady działania opracowane dla modeli litowo-jonowych. Ponieważ jednak nie zawierają ciekłego elektrolitu, ale używają elektrolitu żelowego, podczas ładowania lub przegrzania wykluczona jest eksplozja obudowy, która może jedynie puchnąć.

Zrozumienie zasad działania baterii i ładowania urządzeń mobilnych pomoże Ci przedłużyć żywotność gadżetów oraz obsługiwać je niezawodnie i bezpiecznie.

Dla utrwalenia materiału proponujemy obejrzeć film właściciela Admiral134 „Jak prawidłowo używać akumulatorów litowo-jonowych”.

Teraz możesz wygodnie zadać pytanie w komentarzach i przesłać ten materiał znajomym w sieciach społecznościowych.