Как работает аккумуляторная батарея

31.03.2018

Странно, но факт, что некоторые изобретения человечества были получены очень необычными способами. Однажды, взяв лягушку и подвесив её на верёвочке, учёный по имени Луиджи Гальвани заметил, что если поднести две металлические пластины (из разных металлов) к лягушке и коснуться ими её, то лягушачья лапка начинает дергаться! Невероятный опыт.

И не менее фантастическое изобретение было получено, в конце концов. Аккумуляторы — наша новая тема! Расскажу коротко историю развития и современное применение столь нужного устройства!

Аккумулятор — это устройство для накопления энергии. Цель — её дальнейшее использование. Слово «altilium» латинское и переводится как «накопитель». Бывают: электро, тепловые, инерционные, гидравлические и т.д. Наш разговор пойдёт о первом виде. Устройство, накапливающее электрическую энергию.

Схема аккумулятора простая. В электролит погружены электроды с разной полярностью. Анод (положительный) и катод (отрицательный). При подключении к источнику энергии аккумулятор её накапливает в химической форме и отдаёт по мере необходимости, преобразуя в электричество. При разрядке его заряжают заново.

Как всё начиналось

Кстати, пытливый ум учёного Гальвани оказался не прав. Он ошибочно решил, что сама лягушка вырабатывает энергию, и даже успел назвать это не иначе как «животное электричество». На благо человечества был ещё один учёный-физик с фамилией Вольта, который установил ошибочность опыта. Алессандро Вольта доказал, что ток возникает в результате химической реакции между пластинами из разных металлов.

В 1800 году физик Вольта проводил опыты с разными металлами. В качестве положительного электрода использовал олово, цинк, свинец или железо. Отрицательным были — медь, золото и серебро. В итоге сочетание цинк-медь, помещённые в соляной раствор, явили миру первый химический источник тока. Странно, но эффект получения энергии подобным способом назвали «гальванизм». Первая батарейка стала «гальваническим элементом».

Первая серийная батарея была просто «шедевральной». Представьте, деревянная коробка, внутри которой расположены медные и цинковые пластины. Всё это залито морской водой, выступающей в качестве электролита. Ну и последний штрих — сверху вся конструкция плотно упакована в цемент. К сожалению, перезарядка таких устройств не осуществлялась.

Первый настоящий аккумулятор был получен лишь в 1859 году. Это модель, принципы которой и сейчас актуальны. Свинцовые пластины, ткань и дерево. В 1899 году был изготовлен первый никель-кадмиевый аккумулятор, а в 1901 году — никель-железный.

Современные реалии

Про сегодняшний мир аккумуляторов я расскажу на примере источников питания мобильных устройств — телефонов, смартфонов, ноутбуков, камер и источников бесперебойного питания. Хотя, если брать последние модели, технология и материалы у всех одни. Коротко о том, где используются, плюсах и минусах.

Современные электрохимические системы подразделяются на:

Свинцово-кислотные, герметичные (SLA)

Применяются такие батареи обычно там, где вес и размеры не имеют значения (или почти не имеют). Это охранные системы, инвалидные коляски, бесперебойники (UPS). Отличаются высокой мощностью и ёмкостью. Использовались в первых моделях мобильных телефонов.

Никель-кадмиевые (Ni-Cd)

Используются эти элементы в медицинском оборудовании, ручном электроинструменте, радиостанциях, в старых моделях сотовых, радиотелефонах, видеокамерах.

Преимущества — быстрый заряд и способность отдавать большой ток. Не нагревается при эксплуатации. Длительный срок службы при правильном использовании. Низкая цена.

Минусы — «эффект памяти» и высокий саморазряд. Приличный вес. Содержание кадмия требует особой утилизации. Но когда это нас пугало.

Никель-металлгидритные (Ni-MH)

Эти системы призваны заменить никель-кадмиевые элементы. Плотность энергии у них больше, тем самым аккумуляторы намного легче. Отсутствует «эффект памяти» (почти), но имеет место нагрев батареи. Экологически безопасны. Если коротко и честно, то минусов больше, чем плюсов. Но маркетологи пытаются рассказать обратное.

Литий-ионные (Li-ion)

Все современные смартфоны, ноутбуки и любые другие гаджеты, используют эту технологию сегодня. Такие виды батарей вытеснили всех остальных по ряду веских причин.

Плюсы — маленький вес и размер, высокая плотность заряда, отсутствие «памяти». Низкий саморазряд и не надо обслуживать. Встроенная система защиты и схема управления.

Недостатки — высокая цена, «нелюбовь» к полной разрядке, небольшой срок эксплуатации (максимум 2 года).

Литий-полимерные (Li-Pol)

Одна из последних разработок в области сохранения энергии. Вместо электролита тут используется полимер. Имеет все преимущества литий-ионной батареи. Большим плюсом является тот факт, что батарею можно сделать любой толщины и формы. Согласитесь, это круто! Минус — может неплохо бабахнуть при неправильной эксплуатации.

Хочу заметить, что именно в таком порядке смены электрохимических систем развивалась данная технология. Аккумуляторы продолжают совершенствоваться, и, думаю, резкий прорыв не за горами. Также даю несколько нужных советов в использовании ваших устройств, имеющих батареи:

  • Современные аккумуляторы не надо полностью разряжать и потом заряжать. Лучший период для зарядки — 40-80%.
  • Больше всех «жрёт» батарею — экран. Хотите сэкономить — убавляйте яркость.
  • Нельзя оставлять на ночь на зарядке — это миф! Оставляйте смело!
  • Холод и жара реально вредят батарее. Старайтесь не мыться в бане со своим смартфоном и не забывать его в холодильнике.
  • Использовать можно любые качественные зарядные устройства для любых гаждетов.
  • Можно спокойно использовать телефон, когда он на зарядке. Хоть болтать, хоть играть.

Статья впервые опубликована на сайте All-in-One Person