Аккумуляторные элементы и батареи
Аккумуляторные элементы и батареи
Определенным достоинством гальванических элементов является их готовность к применению сразу после изготовления. Однако такие элементы рассчитаны на одноразовое использование, после чего их обычно выбрасывают.
Работа аккумуляторных батарей основана на обратимости химической реакции, лежащей в основе работы гальванических элементов. При этом аккумулятор можно использовать только после его зарядки — пропускании через него электрического тока в течение некоторого времени. Для зарядки используются специальные зарядные устройства, питаемые обычно от сети переменного тока. Как правило, это обычный выпрямитель, дополненный цепью ограничения зарядного тока.
Для бытовой аппаратуры применяют аккумуляторные батареи следующих типов:
- кислотные или свинцовые;
- щелочные или никель-кадмиевые;
- литиево-ионные.
Кислотные аккумуляторы со свинцовыми электродами широко применяются для бортового питания транспортных средств, например автомобилей, и в источниках бесперебойного питания компьютеров и иных устройств. Такие аккумуляторы имеют большую емкость, но и большие габариты и массу. В описанных в данной книге устройствах эти аккумуляторы не используются.
Самыми распространенными являются никель-кадмиевые аккумуляторы. Обычно они выполняются в цилиндрических или дисковых корпусах того же типа, что и гальванические элементы. Однако аккумуляторные батареи из нескольких аккумуляторов нередко выпускаются в нестандартных корпусах. К примеру, свои корпуса имеют аккумуляторные батареи для питания видеокамер — они легко пристегиваются к корпусу камеры.
Емкость никель-кадмиевых аккумуляторов примерно соответствует (или чуть выше) емкости гальванических элементов с аналогичным типом корпуса. Однако срок службы аккумуляторов гораздо выше — при аккуратной эксплуатации он доходит до 5—10 лет. Современные герметичные аккумуляторы выдерживают до 1000 и выше циклов заряда/разряда. Кривая спада их напряжения в ходе разряда напоминает аналогичную кривую для щелочных элементов, но сдвинута вниз.
Пожалуй, основной проблемой при применении аккумуляторов является пониженное напряжение — у никель-кадмиевых аккумуляторных элементов оно близко к 1,2—1,25 В, т. е. соответствует напряжению уже частично разряженного гальванического элемента. Однако по мере разряда оно падает медленно, так что большинство устройств, питаемых от гальванических элементов, можно питать и от аккумуляторов.
К новым типам аккумуляторных батарей относятся литиево-ионные аккумуляторные батареи. Они имеют повышенную удельную емкость, допускают разряд большими токами и быстрый заряд, отличаются повышенными сроком службы и герметичностью, не теряют энергию при неполном разряде. Применяются в основном для питания переносной видеоаппаратуры — видеокамер, осветительных ламп, телевизоров и т. д. Широко эти батареи применяются и для питания переносных компьютеров.