Учим как ...восстановить аккумулятор

Павел Сухочев

Xakep Железо, номер #006, стр. 006-082-4

Но и у литий-ионных аккумуляторов еще не исчерпан ресурс емкости. Специалистам из Sandia National Laboratories удалось повысить емкость аккумуляторных батарей в 10 раз за счет применения кремний-углеродного анода. Но они столкнулись с проблемой снижения емкости при каждой последующей зарядке, связанной с разрушением анода под воздействием большого тока. Замедлить разрушение анода и уменьшение емкости удалось за счет применения композитных материалов, более устойчивых к действию большого тока. Пока такие аккумуляторы находятся в стадии разработки, и их массовый выпуск ожидается в том случае, если удастся замедлить снижение емкости до приемлемого уровня.

Характеристики аккумуляторов

Электрическими параметрами аккумуляторов являются напряжение, емкость, ток зарядки/разрядки, внутреннее сопротивление.

Напряжение - это разность электрических потенциалов катода и анода, которая возникает в ходе химической реакции. Оно зависит прежде всего от химического потенциала электродов. Для большинства свинцово-кислотных аккумуляторных элементов это напряжение составляет 2 В, для никелевых - 1.2 В, для литиевых - 3.6 вольт. Для получения заданного напряжения эти элементы последовательно соединяют в аккумуляторные батареи. Например, в автомобиле для получения 12 вольт требуется 6 свинцово-кислотных элементов, а для 3.6 В в мобильном телефоне - 3 никелевых или один литиевый. Для наращивания же емкости элементы соединяются параллельно. Например, в батарее ноутбуков IBM часто применяются 3 последовательно соединенных блока, в каждом из которых запараллелены по две пары последовательно соединенных аккумуляторов.

Емкость батареи - это ее максимальный заряд, или то время, которое полностью заряженная батарея сможет непрерывно давать заданный ток:

C = q [Кл] = I*t [A*c], где q - заряд, I - сила тока, t - время.

Для удобства время указывают не в секундах (как принято в системе Си), а в часах:

C = I*t [А*ч], что равно 3600q [Кл].

Это значит, что вместо маркировки 5400 А*с мы обычно видим более удобное и привычное обозначение 1.5 А*ч.

Характеристикой типа аккумулятора является удельная емкость - мощность единицы массы элемента [Вт*ч/кг]. Для Ni-Cd элементов эта величина составляет 40-80, для Ni-MH - 60-80, для Li-Ion - 90-110, для Li-полимерных - 130-150 Вт*ч/кг.

Максимальный ток

Еще один немаловажный рабочий параметр аккумулятора - это максимальный ток. Если ток разрядки - это только ограничение эксплуатационных возможностей, то ток зарядки - это ограничение, превышение которого выведет аккумулятор из строя. В электронных устройствах этот ток обычно существенно ниже максимального, чтобы увеличить срок службы батареи. В некоторых устройствах отсутствует контроллер зарядки, и аккумуляторы постоянно находятся в режиме подзарядки малым током. Со временем этого тока уже не хватает для достижения полного заряда - происходит отложение продуктов реакции на электродах, и для процесса восстановления необходим больший ток. Часто «оживить» незаряжающиеся аккумуляторы получалось кратковременной подачей тока в 2 раза большей силы при напряжении порядка 1.5 В, после чего зарядка проводилась с номинальными параметрами.