Устройство батареи: Устройство аккумуляторной батареи | Интернет-магазин аккумуляторов в Петербурге АКБ Энерго — Шины для спецтехники, шины для погрузчика

Содержание

Устройство «умного аккумулятора» | Логический Элемент ⚡ Зарядные устройства для аккумуляторов

Обычная батарея аккумуляторов говорить не умеет, она — немая, т.к. по ней очень сложно определить степени ее заряда, или ее состояние. Пользователю остается только рассчитывать, что аккумулятор отключенный от зарядного устройства исправно выполнит свои функции.

В последнее время все более широкое распространение получают так называемые разумные аккумуляторы (батареи). Внутри батареи установлен микрочип, способный обмениваться информацией с заряжающим устройством и выдавать пользователю статистические данные об аккумуляторе. Обычно такие аккумуляторные батареи применяются для питания ноутбуков, сотовых телефонов и видеокамер, а также некоторых типов оборудования медицинского и военного предназначения.

Существуют разные типы разумных аккумуляторных батарей, отличающихся количеством функций, производительностью и стоимостью. Наиболее простыми считаются аккумуляторные батареи со встроенным чипом, предназначенным для идентификации типа аккумулятора в многофункциональных зарядных устройствах, для того чтобы автоматически установить правильный алгоритм заряда. Аккумуляторные батареи со встроенной защитой от перезаряда, недозаряда и короткого замыкания, разумными называть не следует.

Наиболее совершенные разумные батареи обеспечивают определение состояния заряда. Первые чипы для разумных батарей появились в начале 90-ых годов. Сейчас их производством занимается большое число компаний. В конце 90-ых годов была разработана архитектура разумных аккумуляторных батарей с возможностью считывания степени их заряда. Это были 1- и 2-проводные системы. Большинство 2-проводных систем действует по протоколу SMBus(System Management Bus).

Аккумуляторные батареи с 1-проводным интерфейсом 1-Wire

Системы с 1-проводным интерфейсом 1-Wire принадлежат к наиболее простым, и обмен данными в них реализовывается по одному проводу. Аккумуляторная батарея со встроенной системой с 1-проводным интерфейсом 1-Wire имеет только три вывода: положительный, отрицательный и вывод информации. Некоторые производители в целях безопасности вывод датчика температуры делают отдельно (рисунок 1).

Рис.1. Схема аккумуляторной батареи с 1-проводным интерфейсом

Современные батареи с 1-проводным интерфейсом 1-Wire хранят специфические данные об аккумуляторе и отслеживают его температуру, напряжение, ток, степень заряда. Из-за простоты и относительно низкой цены они нашли широкое применение для аккумуляторов мобильных телефонов, портативных радиостанций.

Большинство аккумуляторных батарей с 1-проводным интерфейсом 1-Wire не имеют общего форм-фактора, не стандартизованы в них и способы измерения состояния аккумулятора. Все это в целом порождает проблему концепции универсального зарядного устройства. Кроме того, батареи с 1-проводным интерфейсом 1-Wire позволяют определять состояние аккумулятора только в том случае, если батарея установлена в специально разработанное под эту систему зарядное устройство.

Аккумуляторные батареи с шиной SMBus

SMBus — наиболее совершенная из всех систем, так как является стандартом для портативных электронных устройств и использует единый стандартный протокол обмена данными. SMBus представляет из себя 2-проводной интерфейс, посредством которого простые микросхемы системы электропитания могут обмениваться данными с системой. По одному проводу передаются данные, по другому — сигналы синхронизации (рисунок 2). Основу этой шины составляет архитектура шины I

2C. Разработанная фирмой Philips, шина I²C представляет собой синхронную многоточечную систему двунаправленного обмена данными, действующую при частоте синхронизации 100 кГц.

Рис.2. Схема аккумуляторной батареи с шиной SMBus

Системная архитектура разумных аккумуляторных батарей, используемая в настоящее время, была стандартизована компаниями Duracell/Intel еще в 1993 г. До этого производители портативных компьютеров разрабатывали собственные умные батареи. На основе новой спецификации был построен универсальный интерфейс, что к тому же позволило обойти отдельные препятствия, связанные с патентованной интеллектуальной собственностью.

Первые образцы аккумуляторных батарей с SMBus имели проблемы: электронные схемы не обеспечивали обработки данных с достаточной точностью, не обеспечивалось отображение как значения тока, так и значений напряжения и температуры в режиме реального времени. Было и множество других значительных проблем. В результате практически все технические решения, касающиеся реализации разумной батареи на базе SMBus, были модифицированы.

Смысл новых решений заключался в том, чтобы перенести функции управления процессом заряда с зарядного устройства на аккумуляторную батарею. Теперь уже не зарядное устройство, а сама батарея с системой на основе SMBus задавала алгоритм собственного заряда. Таким образом, обеспечивались совместимость зарядных устройств с батареями разных типов, правильная установка значений тока и алгоритма заряда, точное отсоединение батареи в момент окончания заряда. И, что важно, пользователю стало ненужным знать, аккумулятор какого типа он использует, — все эти заботы батарея брала на себя, а его функции сводились только к тому, чтобы вовремя ее заряжать.

Рассмотрим, что же такое разумная аккумуляторная батарея изнутри. Батарея с системой SMBus имеет микросхему, в которой запрограммированы постоянные и временные данные. Постоянные данные программируют на заводе-производителе, и они включают идентификационный номер батареи, сведения о ее типе, заводской номер, наименование производителя и дату выпуска. Временные данные — это те данные, которые периодически обновляются. К ним принадлежат количество циклов заряда, пользовательские данные и эксплуатационные требования.

SMBus разделяется на три уровня. Уровень 1 в настоящее время не применяется, т.к. не обеспечивает заряд различных по типу аккумуляторных батарей. Уровень 2 предназначен для внутрисхемного заряда. Пример этого — аккумуляторная батарея ноутбука, которая заряжается, будучи установленной. Уровень 3 зарезервирован для применения в многофункциональных внешних зарядных устройствах. К сожалению, из-за сложности такие зарядные устройства получаются дорогостоящими.

Аккумуляторные батареи с SMBus имеют и недостатки. Даже самые простые из них приблизительно на 25% дороже обычных аккумуляторных батарей. Несмотря на то, что разумные батареи были предназначены для того, чтобы упростить конструкцию зарядных устройств, зарядные устройства уровня 3 обходятся намного дороже зарядных устройств для обычных аккумуляторов.

Существует и еще одна проблема — необходимость калибровки. Дело в том, что в процессе использования батарея может работать при различных токах нагрузки, и ее разряд может быть неполным. При этом часто случается так, что она запоминает текущее состояние емкости, которое не соответствует истинному значению. Поэтому периодически следует переучивать батарею, для того чтобы она при установлении алгоритма заряда учитывала свою реальную емкость. Выполняется это путем выполнения цикла полного разряда с последующим полным зарядом. Периодичность такой операции — ориентировочно один раз в три месяца или через каждые 40 циклов заряд/разряд. Такой же цикл следует провести и после длительного хранения батареи, перед ее вводом в эксплуатацию.

Недостатком является и проблема несовместимости: более поздние и более совершенные версии SMBus несовместимы с более ранними вариантами.

Материал сайта: www.powerinfo.ru

какие процессы скрыты под оболочкой

Батарейки являются наиболее распространенным источником питания. Современный мир не представляет себя без различной электроники, для нее необходима электроэнергия. Не всегда получается применять обычные сетевые источники, для этого и нужны гальванические элементы. Глядя на них наверняка каждый задавался вопросом из чего состоит батарейка и как она работает?

Содержание

Что такое батарейка
Устройство батарейки
Принцип работы батарейки
Разновидности
Солевые
Щелочные
Серебряные
Ртутные
Литиевые
Применение
Выбор источника питания

Что такое батарейка

Обыкновенная батарейка представляет собой некий источник электрического тока в котором несколько электрохимических элементов объединены между собой в пакет. Стоит обратить внимание, что батарея — это именно несколько объединенных между собой гальванических элементов. Электричество в батарейке вырабатывается вследствие протекающей химической реакции. Изобретателем батареек принято считать ученого Алессандро Вольта, который создал в 1800 г. «Вольтов столб» — первый в мире электрохимический источник тока, ставший прародителем современных батарей.

Устройство батарейки

Рассмотрим, как устроена батарейка в разрезе на примере щелочного элемента как наиболее распространенного. Работа щелочной батарейки основана на окислительно-восстановительной реакции между цинком и диоксидом марганца. Корпусом элемента и по совместительству плюсовым контактом «+» является никелированный стальной стакан. Катодная паста представляет собой смесь диоксида марганца (MnO₂) и графита. Анодная паста – это смесь цинкового порошка (Zn) и густого щелочного электролита (как правило, гидроксид калия, КОН). Анодная и катодная масса разделены сепаратором. Сепаратор разделяет реагенты, исключая их перемешивание и нейтрализацию заряда. Сепаратор также пропитан электролитом. Отрицательный потенциал снимается с латунного токосъемника, который окружён анодной пастой. Стальная тарелка контактирует с латунным стержнем – токосъёмником и является отрицательным контактом элемента «—». Прокладка изолирует никелированный стальной стакан от стальной тарелки, препятствуя тем самым короткому замыканию. Кроме этого прокладка сдерживает давление газа, который в незначительном количестве образуется при химической реакции. Предохранительная мембрана служит для того, чтобы при чрезмерном давлении газа предотвратить взрыв батареи выпустив газ наружу. Как правило, это приводит к разгерметизации элемента и течи электролита. Протекший электролит, по сути, обычная щелочь. При попадании на контакты вызывает их коррозию, на одежду — разъедает ее, на руки — вплоть до ожога. Именно поэтому на упаковке с батарейками можно найти предупреждение о том, что севшие элементы нужно вынимать из электроприборов, а длительное хранение электроприборов с батарейками внутри недопустимо.

Иногда, забыв вынуть уже подсевшие батарейки, через некоторое время можно обнаружить, что в батарейном отсеке появилась какая-то жидкость. Это и есть потёкший электролит. Поэтому на упаковке с батарейками можно найти предупреждение о том, что севшие элементы нужно вынимать из электроприборов. Теперь вы знаете, зачем это нужно делать.
Итак, с устройством разобрались, теперь поговорим о том, как работает щелочной элемент.

Принцип работы батарейки

На аноде проходит реакция окисления цинка. Вначале образуется гидроксид цинка

Zn + 2OH⁻ → Zn(OH)₂ + 2e⁻

Который разлагается

Zn(OH)₂ → ZnO + H₂O

На катоде проходит реакция восстановления оксида марганца IV в оксид марганца III

2MnO₂ + H₂O + 2e⁻ → Mn₂O₃ + 2OH⁻

Общая картина следующая

Zn + 2KOH + 2MnO₂ + 2e⁻ → 2e⁻ + ZnO + 2KOH + Mn₂O₃

Из первой формулы видно, что на аноде имеется избыток электронов. Но ведь анод это «+»? Дело в том, что в физике принято считать за направление тока движение положительных зарядов, т.е. от плюса (анода) к минусу (катоду). Но электрический ток это упорядоченное движение электронов, которые имеют отрицательный заряд. Поэтому, ток течёт оттуда, где есть избыток электронов, в направлении, где есть нехватка отрицательных зарядов (это и есть плюс – недостаток электронов). При этом получается, что ток течёт в реальности от отрицательного контакта к положительному. В электрохимии анодом принято считать тот электрод, на котором происходит процесс окисления, катодом же считается электрод, где происходит реакция восстановления.

Интересно знать! В результате химических реакций внутри элемента питания происходит необратимое разрушение металлических элементов питания, батарейка теряет свою емкость.

Важно! Поскольку химические изменения в процессе разряда батарейки необратимы — они не подлежат восстановлению заряда.

Разновидности

По форме и размерам согласно мировым стандартам элементы питания разделяются на такие виды:

АА- пальчиковая;
ААА- мизинчиковая;
АААА;
С- дюймовочка;
D- бочка;
квадратная;
РР3- крона;
Источники питания миниатюрных размеров.

В настоящее время существует большое количество разнообразных источников питания. Между собой они отличаются материалами, применяемыми для изготовления электродов и электролита. Среди многочисленных батареек выделяют несколько основных видов:

солевые;
щелочные;
ртутные;
серебряные;
литиевые.

Солевые

Такие гальванические элементы имеют низкую стоимость относительно аналогов, однако имеется один существенный недостаток это низкая внутренняя емкость таких батареек.

Щелочные

Состав батарейки такого вида отличается от своих аналогов применяемым электролитом, в них используется активная щелочь гидроксид калия KOH. Электрод выполнен из двуокиси таких металлов, как цинк и марганец. Нашли широкое применение в современной электронике, на корпусе элементов указывается маркировка «ALKALINE».

Основным плюсом такой батарейки является продолжительный срок службы, в процессе эксплуатации номинальное напряжение понижается с меньшей скоростью. К минусам относят повышенную стоимость.

Серебряные

В качестве электролита применяют КОН, в состав электродов включено серебро. В таких элементах отмечают значительно увеличение срока службы, повышенную энергетическую плотность, постоянное номинальное напряжение, а также полную безвредность. Недостатками являются высокая цена.

Ртутные

В строении таких батареек используется цинк в качестве металла для анода, катод выполняется из ртутного оксида. Электроды разделяются сепаратором пропитанным электролитом. Такой элемент питания способен выполнять функции аккумулятора, однако емкость будет постепенно понижаться с каждым циклом восстановления заряда. При разряде происходит слипание ртути, а при заряде образуются дендриты цинка. Во время эксплуатации не допускается разгерметизация корпуса в связи с повышенной вредностью паров ртути. К преимуществам относят сохранение длительных значений плотности энергии, емкости и напряжения.

Внимание! Ртутные источники питания являются потенциально опасными для здоровья человека и окружающей среды.

Литиевые

Данные элементы питания постепенно вытесняют все аналоги в своей области применения. Отрицательные электроды такой батарейки сделаны из лития. В них постоянно совершенствуются основные технические характеристики. К плюсам батареек с литиевым электродом относят увеличение срока хранения, широкий диапазон рабочих температур, повышенная внутренняя емкость. Основным минусом является повышенная стоимость.

Применение

Различные виды могут применяться по-разному, зависит это от их основных конструктивных свойств и характеристик:

Элементы питания с твердым электролитом используют в устройствах с малым значением потребляемого тока. Например, часы фонарики с малой мощностью, а также пульты дистанционного управления.
Щелочные батарейки применяют в электротехнике с повышенным значением тока, к ним можно отнести различные камеры и магнитофоны, а также игрушки с электродвигателем.
Источники питания с серебряными электродами способны обеспечить электроэнергией в калькуляторах, переносных инструментах и аппаратах для улучшения слуха.
Литиевые батарейки используют в портативной электронике, где необходимо стабильное значение емкости и потребляемого тока.

Выбор источника питания

Для правильного выбора элементов питания необходимо обратить внимание на следующие факторы:

В аппаратах и оборудовании какого вида он будет применяться.
Электролит какого состава используется в конструкции.
Стоимость батарейки, иногда более выгодно приобрести несколько дешевых, чем один очень дорогой.
Каждый элемент питания на корпусе имеет маркировку, по которой можно определить вид и состав источника питания.
Необходимо ориентироваться по условиям окружающей среды в процессе эксплуатации.
Рекомендуется приобретать источники питания, произведенные сравнительно недавно, так как с течением времени емкость может понижаться.
Перед покупкой следует обратить внимание на целостность упаковки и самого корпуса элемента.
Батарейка должна конструктивно соответствовать своему посадочному месту в электроприборе.

Правильный выбор и соблюдение требований к безопасной эксплуатации позволит продлить работу любого элемента питания. Для определенных видов техники необходим свой вид батарейки.

https://www.youtube.com/watch?v=M9QV62dypYEVideo can’t be loaded because JavaScript is disabled: Как сделана батарейка (https://www.youtube.com/watch?v=M9QV62dypYE)

Батарея

Tombstone™ — двойной картридж (матово-черный)

Компания Hamilton Devices представляет лучший в мире аккумулятор с двойным картриджем — аккумулятор Tombstone™. Он может похвастаться компактной конструкцией, которая обеспечивает легкую мобильность, несмотря на возможность одновременной установки двух картриджей. Кроме того, его эргономичная конструкция также позволяет скрывать и защищать ваши картриджи, чтобы вы могли безопасно и надежно носить их с собой, куда бы вы ни отправились. Более того, его изящный, эстетичный дизайн в сочетании с матовым черным цветом хорошо впишется в любую обстановку, так что вы сможете наслаждаться лучшими хитами, не бросаясь в глаза, даже в дороге!

Более того, аккумулятор можно даже адаптировать для использования одного картриджа — он поставляется с крошечным адаптером, который можно просто подключить к одному из разъемов, если вы хотите использовать только один картридж за раз. Усовершенствованный дизайн и функциональность делают его обязательным для всех любителей вейпинга.

Аккумулятор имеет механизм автоматического вытягивания, что означает, что после того, как вы загрузили оба картриджа, все, что вам нужно сделать, это просто закрыть крышку и начать вдыхать, чтобы включить ее – вот и все! Плюс у него есть карбюраторные отверстия, которые регулируют поток воздуха в зависимости от желаемой интенсивности удара.

Батарея подходит как для картриджей на 0,5 мл, так и на 1,0 мл. Хотя его можно использовать с любым картриджем с резьбой 510, мы рекомендуем использовать его только с картриджами CCELL®, с которыми они разработаны для наилучшей работы.

Готовы начать свой опыт двойного вейпинга? Начните с заказа сегодня!

Оценка 4,83 из 5 на основе 193 отзывов покупателей

(197 отзывов покупателей)

Артикул: ТБ-БК

37,99 $

Количество

Аккумулятор Tombstone™ может заряжаться от обоих картриджей одновременно, поскольку позволяет использовать двойной картридж. Его двойная функция позволяет вам смешивать два аромата для получения уникального опыта парения или просто удвоить свой любимый аромат для расширенного использования. Более того, аккумулятор можно даже адаптировать для использования одного картриджа — он поставляется с крошечным адаптером, который можно просто подключить к одному из разъемов, если вы хотите использовать только один картридж за раз. Усовершенствованный дизайн и функциональность делают его обязательным для всех любителей вейпинга.

Эта батарея разработана специально для картриджей CCELL®, но также совместима с большинством картриджей с резьбой 510.

Вдох активирован
Винтовой соединитель со встроенной резьбой 510
Доступен пользовательский цвет и брендинг
Диапазон мощности: 3,2–4,2 В
Емкость аккумулятора: 650 мАч
Размер: 45 мм (Д) x 18,2 мм (Ш) x 81 мм (В)
Упаковка: 2 уплотнительных кольца, зарядное устройство USB, переходник-заглушка

СОВЕТЫ ПО ОБСЛУЖИВАНИЮ: Любое устройство, работающее с маслами, может протечь, и регулярная очистка будет поддерживать оптимальную производительность устройства.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЧИСТКА: 1-2 раза на каждый заряд батареи или в зависимости от использования с ватной палочкой и медицинским спиртом

Артикул: TB-BK Категории: Аккумуляторы CCELL® и Vape, Предложения, Испарители

Готовы начать свой опыт двойного вейпинга? Начните с заказа сегодня!

Клиенты также купили

С рейтингом 5,00 из 5

3,99 $
Добавить в корзину
PowerPrecision и управление батареями | Zebra
Аксессуары
> PowerPrecision и управление батареями
Контроль состояния батареи
Ваши мобильные сотрудники полагаются на мобильные компьютеры, беспроводные сканеры и мобильные принтеры. Насколько хорошо работают ваши мобильные устройства, во многом зависит от батарей, которые их заряжают. Если они не работают хорошо, то и ваши сотрудники тоже не работают, что влияет на производительность, обслуживание клиентов и прибыльность. Но как узнать состояние своих батарей, пока не стало слишком поздно?
Zebra предлагает разумные способы предотвращения проблем. С батареями PowerPrecision и PowerPrecision+ вы получаете важные сведения об их состоянии, а встроенное в устройство приложение для управления батареями позволяет предвидеть и предотвращать проблемы. Теперь вы будете знать, когда батареи необходимо зарядить, заменить или вывести из эксплуатации, прежде чем идти на работу.
Аккумуляторы PowerPrecision предоставляют интеллектуальную, удобную и гибкую информацию об активах для идентификации аккумулятора, используемого на каждом устройстве. Отслеживайте общее количество использованных циклов зарядки, чтобы прогнозировать срок службы батареи и определять, когда ее необходимо заменить.
Аккумуляторы PowerPrecision+ обеспечивают максимальную производительность аккумуляторов. Электронный запрос информации об активах батареи, а также множество сведений о состоянии батареи, включая отслеживание импеданса и состояние батареи на момент запроса. Используйте наш измеритель состояния работоспособности для моделирования электрических характеристик аккумуляторной батареи в режиме реального времени, чтобы сравнить текущую производительность с производительностью новой батареи.
Дополнительные ресурсы
Информационный бюллетень PowerPrecision и управление батареями
Технический документ по аккумуляторам Zebra PowerPrecision
Документация по безопасности аккумуляторов
Рекомендации по работе с батареями
Найти партнера
См.
«Диагностика батареи в действии»
Интегрируйте данные о состоянии батареи в существующее программное обеспечение для управления или создайте собственное. Это просто с нашим комплектом для разработки программного обеспечения, который предоставляет исходный код и поддержку.
Управление батареей
Приложение для управления батареями на устройстве революционизирует управление батареями. Используя решение для управления мобильными устройствами (MDM), ИТ-специалисты могут просматривать показатели аккумуляторов PowerPrecision и PowerPrecision+, используемых во всех мобильных устройствах. Это означает, что каждый пользователь может начать свой рабочий день со здоровой, полностью заряженной батареей, которой хватит на всю смену. Больше не нужно тратить время на поиски заряженных батарей, время, которое можно было бы лучше потратить на задачи.