Аккумуляторы для мобильных устройств: проблемы и решения

Здравствуйте, уважаемые подписчики!

Предыдущие выпуски рассылки:

• Выпуск 2 - "О реальной емкости аккумулятора" + новости
• Выпуск 3 - "О внутреннем сопротивлении аккумулятора" + новости
• Выпуск 4 - "О саморазряде аккумуляторов" + новости
• Выпуск 5 - "О сроке службы аккумуляторов" + новости
• Выпуск 7 - "Об эффекте памяти аккумуляторов" + новости
• Выпуск 8 - "О NiCd аккумуляторах"
• Выпуск 9 - "О NiMH аккумуляторах"
• Выпуск 11 - "О Li-ion аккумуляторах"
• Выпуск 13 - "О восстановлении аккумуляторов"
• Выпуск 14 - "Покупка и подготовка к эксплуатации"

Аккумуляторы: а что внутри?

Если Вы любопытны и обладаете некоторыми навыками по порче игрушек, приобретенными еще в детстве, то уже наверняка познакомились с внутренним устройством своего, бывшего в эксплуатации, аккумулятора. Что же там внутри? Разбирать не советую. Во первых, это может быть связано с риском получения физических повреждений (как в процессе разборки, так и в случае замыкания электрических контактов накоротко). Во вторых, если аккумулятор еще исправный, то после Вашей разборки он наверняка потеряет товарный вид (фирменные аккумуляторы, как правило, заклеены так, что без повреждения корпуса их очень трудно разобрать). В третьих, ничего особенного там нет. Круглые или призматические "батарейки", каких навалом в ближайшем магазине, причем по гораздо более низкой цене. Однако первое впечатление - обманчиво. Перед Вами не просто батарейки, а аккумуляторы. И отличаются они от батареек тем, что допускают (в силу обратимости протекающих в них реакций) многократные циклы разряда - заряда. В этом их преимущество перед батарейками, но с другой стороны и "головная боль", которая они приносят в случае потери работоспособности. И если с первыми все просто: купил, вставил, истощились, выбросил и купил новые, то с аккумуляторами дело обстоит сложнее. Для них последовательность действий иная: купил; подготовил к работе; пользуешься, соблюдая правила эксплуатации; и только когда уже совсем невмоготу - покупаешь новый.

Поскольку напряжение питания мобильного телефона, портативного компьютера или радиостанции часто превышает напряжение единичного элемента аккумулятора, то аккумулятор, как правило, состоит из нескольких единичных элементов, соединенных последовательно для увеличения значения вырабатываемого напряжения, и упакованных в общий корпус. Соединение элементов выполняется (И. Березкин Аккумуляторные батареи на основе NiCd- и NiMH-элементовдля малогабаритной отечественной электронной аппаратуры, журнал Электронная промышленность #4, 2000, c. 65) стальной лентой исключительно методом точечной сварки. Данный метод обеспечивает надежность и малое сопротивление контакта, устойчивость к коррозии и быстроту сборки. Применение пайки недопустимо, поскольку при этом возникает локальный перегрев элементов, с возможной разгерметизацией, паяное соединение - менее надежно (вследствие повышенной температуры элементов при разряде / заряде) и подвержено коррозии. Более подробно с конструкцией единичного элемента аккумулятора различных электрохимических систем, с электрохимическими реакциями, проходящими внутри него, и другими полезными сведениями (на английском языке) можно познакомиться на сайте фирмы Panasonic http://www.panasonic.com/ (затем выбрать "Industrial Components", потом "Batteries: OEM & Industrial", далее "OEM" и одну из ссылок "Lithium Ion" или "Nickel Cadmium", или "Nickel Metal Hydride") . К сожалению, фирма не дала разрешения на перевод и публикацию этой информации на русском языке, сославшись на отсутствие ее представительства в России в этой области и невозможности оценки переведенных материалов. Однако, размещенные там сведения представляют определенный интерес как для разработчиков аппаратуры с питанием от аккумуляторов, так и для пользователей, поэтому ниже приведен краткий перечень освещаемых там вопросов:

• внешний вид;
• внутреннее устройство;
• электрохимические реакции, происходящие внутри аккумулятора;
• особенности;
• пять основных характеристик: зарядные, разрядные, число циклов заряда / разряда, хранение (саморазряд), безопасность с графиками и пояснениями;
• методы заряда;
• упаковка элементов в аккумуляторы;
• предосторожности при разработке устройств с аккумуляторами.

Кроме собственно единичных элементов аккумуляторы на основе никеля содержат внутри тепловой предохранитель и датчик температуры (последний в NiCd аккумуляторах может отсутствовать). Тепловой предохранитель предназначен для предотвращения перезаряда и перегрева аккумулятора при заряде, а выходной сигнал датчика температуры обрабатывается зарядным устройством. В зависимости от значения температуры "грамотное" зарядное устройство обеспечивает различные режимы заряда аккумулятора: быстрый, медленный и переключение от одного к другому. Литий-ионные аккумуляторы помимо теплового предохранителя и датчика температуры содержат специальную управляющую интегральную схему и управляющие ключи. Все это в совокупности призвано защитить потребителя от физических повреждений в случае нарушения электрических режимов эксплуатации аккумулятора.

Новости

В предыдущей рассылке на основе письма одного из читателей рассылки Владимира Белобородова упоминался журнал "625" #7, 2000, темой номера которого стали аккумуляторы для профессиональных видеокамер и зарядные устройства к ним. Журнал нашел. Цикл статей, хотя и специфичен, но интересен. Для информации пока просто привожу перечень опубликованных в нем статей:

1. Валентин Тихонов "Технологии и зарядные устройства для профессиональных аккумуляторных батарей".
2. Валентин Тихонов, Михаил Новиков "Разработки и продукты компании Fnton Bauer".
3. И. Гляненко. "Аккумуляторы, зарядные устройства, блоки питания и аксессуары фирмы Aspen".
4. "Аккумуляторные батареи и зарядники Frezzi".
5. Ольга Гайдук "Аккумуляторы и зарядные устройства фирмы IDX".
6. Константин Зайцев "Аккумуляторы и аксессуары фирмы PAG".
7. Вадим Милехин "Аккумуляторные батареи и зарядные устройства фирмы Sony".

Есть желание опубликовать эти статьи на сайте, но это будет зависеть от авторов и редакции. Пока в этом плане результатов нет.

Для вас пишет автор рассылки - Владимир Васильев vean@mail.ru