Что такое электрический аккумулятор
Современный мир невозможно представить без аккумуляторов. Нам нужна не только энергия, но и возможность её накапливать, сохранять и использовать в нужный момент. Электрический аккумулятор – это источник энергии, который является возобновляемым. После разрядки его можно опять зарядить и использовать снова. В настоящее время существует множество типов аккумуляторов, технологии не стоят на месте и развиваются. Более того, перспективные разработки не прекращаются, ведь очевидно, что людям требуется все больше энергии. Это наглядно видно по мобильным телефонам. Современные смартфоны потребляют в разы больше энергии, чем мобильные телефоны, которые выпускались лет 10-15 назад.
Принципиально все электрические аккумуляторы устроены примерно одинаково. У них есть катод и анод, которые помещены в электролит. Но сами они могут быть из разных материалов, что и определяет свойства конкретного электрического аккумулятора. И разница может быть огромной, в первую очередь в ключевых параметрах, таких как энергоемкость, скорость заряда и т.д. Могут быть и дополнительные компоненты, например, диэлектрический разделитель. Принцип действия аккумуляторов основан на принципе преобразования энергии и химических реакциях. Точнее, когда вы заряжаете его, электрическая энергия вызывает химическую реакцию, происходит накапливание энергии. Аналогичный принцип и при разряде, но в обратном порядке.
Основа этого обратимые химические реакции. У разных веществ разные свойства, поэтому продолжается поиск новых материалов и поэтому существуют и используются разные типы аккумуляторов. Есть электрические аккумуляторы, которые могут работать на иных принципах, например, черпать энергию от распада радиоактивных веществ, но их мы рассматривать вообще не будем. Это штучные изделия, которые используются в определенных сферах, например, в качестве источника питания для космических аппаратов. Есть и другие специфичные виды, например, когда при низком энергопотреблении в городе избыток энергии идет на закачку воды в водохранилище, после чего в нужный момент она спускается и турбины генерируют энергию. Конечно, это не электрический аккумулятор, а просто способ сохранения энергии, пусть и с потерями.
Типы электрических аккумуляторов
Тут расскажем коротко и в общих чертах, не вдаваясь в подробности, так как про самые распространенные типы аккумуляторов мы уже рассказывали на нашем сайте. Повторятся не стоит, а вот коротко упомянуть наиболее часто используемые типы нужно.
Литий-ионные. Этот тип сегодня известен всем, используется он очень широко, так широко, что есть определенный дефицит лития. У них нет эффекта памяти, у них высокая энергоемкость (соотношение веса и накапливаемой энергии), что позволяет делать их более компактными, чем другие типы. Главный их минус это количество циклов разряд-заряд, то есть, со временем они теряют свою емкость. Количество циклов до критической потери емкости может отличаться, но это сказывается на стоимости. Такие аккумуляторы не дешевые, в том числе и за счет того, что лития не хватает. Также стоит отметить, что на основе лития разрабатывают и другие типы аккумуляторов, некоторые из них уже используются и обладают несколько лучшими свойствами, но и цена опять выше.
Свинцово-кислотные. Известен автомобилистам, но используется и в других сферах. Нет эффекта памяти, ресурс достаточно длинный, это дешевый тип электрического аккумулятора, да и технология его производства предельно простая, если сравнивать с предыдущим типом. Правда, есть у него и ряд серьезных недостатков. Свинцово-кислотный аккумулятор плохо работает при отрицательных температурах, а при сильных морозах с ним возникают серьезные проблемы. Энергоемкость у него низкая, поэтому такие аккумуляторы очень тяжелые. В отношении этого типа ведутся определенные разработки, периодически появляются некоторые улучшения, но принципиальных прорывов здесь уже не будет – такие свойства у свинца.
Никель-кадмиевые. Раньше они широко использовались в электроинструментах, да и в других сферах встречались, но сегодня их используют все меньше и меньше. Можно предположить, что через определенный срок, не такой уж и большой, их использование практические прекратится. Их главный недостаток это эффект памяти. Проще говоря, если никель-кадмиевый аккумулятор разрядился не полностью и вы начали его заряжать, то разрядится он именно до этого уровня, то есть, потеряет емкость. Это и называют эффектом памяти, то есть, одной неправильной зарядкой можно серьезно снизить его емкость. Кроме того, он склонен к саморазряду – теряет энергию, если им не пользоваться и делает быстро, да и по энергоемкости проигрывает литий-ионным. Из плюсов это возможность отдавать высокий ток (потому этот тип и применялся с электроинструментами), низкая цена и приличный ресурс при правильном использовании.
Это основные типы электрических аккумуляторов, которые используются сегодня. На самом деле, можно написать куда более внушительный список, но это будут либо редкие и дорогие типы, либо просто разновидности тех, о которых мы рассказали. Например, гелевые аккумуляторы это фактически свинцово-кислотные, просто электролит у них в виде геля.
Пару слов стоит сказать про важные характеристики аккумуляторов. Первое это номинальное напряжение, которое должно соответствовать потребностям электрического устройства, где используется электрический аккумулятор. Тут смотрят по ячейкам, например, у свинцово-кислотного это 2,1 В, у литий-ионного 3,7. Соответственно, когда требуется напряжение выше и этих значений из нескольких элементов делают одну батарею, которые чаще всего и используем. Другой параметр это максимальный ток, который может выдать аккумулятор. Это важно не для всех устройств, например, для смартфонов это значения не имеет, а вот для электроинструментов (некоторых), для запуска автомобиля в мороз это важно.
Третий параметр это емкость, на который часто делают упор маркетологи, представляя новые устройства. Тут чудес не бывает: чем больше емкость электрического аккумулятора, тем он будет тяжелее. Кроме того, сама по себе емкость ни о чем вам не скажет, важно учитывать то, сколько энергии потребляет конкретное электрическое устройство.
