Akkumulátor ( fr. batterie ) – két vagy több párhuzamosan vagy sorba kapcsolt elektromos elem . Általában ez a kifejezés az elektromos áram / elektromos áram elektrokémiai forrásainak ( galvánelemek , akkumulátorok , üzemanyagcellák ) összekapcsolására utal.
Az elektrotechnikában áramforrásokat (galvanikus cellák, akkumulátorok), hőelemeket vagy fotocellákat csatlakoztatnak az akkumulátorhoz, hogy megkapják az akkumulátor feszültségét (soros csatlakoztatás esetén), az áramerősséget vagy a kapacitást (párhuzamos csatlakoztatás esetén), a keletkezett forrás nagyobb annál, mint amit egy elem adhat .
A sorba kapcsolt elektrokémiai cellákból álló akkumulátor elődjének egy voltaikus oszlopot tekinthetünk , amelyet Alessandro Volta talált fel 1800-ban, és amely sorba kapcsolt réz-cink galvanikus cellákból áll.
Az akkumulátort a mindennapi életben általában nem egészen helyesen nevezik egyedi galvanikus celláknak (például AA típusú ), amelyeket különféle eszközök akkumulátorrekeszében lévő akkumulátorhoz csatlakoztatnak a szükséges feszültség elérése érdekében.
Az akkumulátort olyan áramkörnek is nevezik, amely csak passzív elektromos elemeket tartalmaz: ellenállásokat (a disszipált teljesítmény növelésére vagy az ellenállás megváltoztatására), kondenzátorokat (a kapacitás növelésére vagy az üzemi feszültség növelésére), a kapacitás változásait. Az ilyen kapcsolóelemekkel - kapcsolókkal, aljzatokkal stb. - felszerelt eszközöket gyakran üzleteknek ( ellenállástárolónak , kapacitástárolónak ) nevezik.
| Az elemek és akkumulátorok újrahasznosításának nemzetközi univerzális kódjai | |
Az újratölthető akkumulátor szerkezetileg általában egyetlen házban történik, amelyben több elektromosan csatlakoztatott akkumulátorcella található. Általában 2 érintkező kerül kihelyezésre a házon kívülre a töltőhöz és/vagy a fogyasztó áramkörhöz való csatlakoztatáshoz. Az akkumulátornak lehetnek olyan segédberendezései is, amelyek biztosítják működésének hatékonyságát és biztonságát: hőérzékelők, elektronikus védőeszközök mind az akkumulátort alkotó akkumulátorcellákhoz, mind az akkumulátor egészéhez (például lítium-ion akkumulátor esetén ) . Az akkumulátort és a galvánelemek akkumulátorát egyenáramforrásként használják .
Az akkumulátorok alapvetően kémiai áramforrást jelentenek, de vannak más fizikai elveken alapuló cellák és akkumulátorok is. Például a béta-bomlással működő nukleáris akkumulátorok (az úgynevezett béta-voltaikus akkumulátorok) [1] [2] .
Leggyakrabban az akkumulátor elektrokémiai celláit sorba kötik . Az egyes cellák feszültségét az elektródák anyaga és az elektrolit összetétele határozza meg, és nem változtatható. Több cella sorba kapcsolása növeli az akkumulátor kimeneti feszültségét , és a soros kapcsolású akkumulátor teljes feszültsége megegyezik az összes cella feszültségének összegével. A soros akkumulátor maximális kimeneti árama nem haladja meg magának a gyengeáramú elem áramát.
A soros csatlakozás hátránya az egyenetlen kisütés és töltés az akkumulátorban lévő heterogén elemekkel, a töltő-kisütési áramkör elemi beépítésével a nagyobb kapacitású cellák alul, a kisebb kapacitásúak pedig túlmerültek. Egyes típusú akkumulátorok, például a lítium akkumulátorok túltöltése meghibásodáshoz vezet. Ezért a lítiumcellás akkumulátorokat jellemzően beépített vagy külső kisütés-optimalizáló vezérlő elektronikával látják el. Hasonló problémák merülnek fel újratölthető cellákból álló akkumulátor töltésekor. Mivel soros kapcsolással az egyes elemeken átáramló elektromos töltés egyenlő, ez a kisebb kapacitású elemek túltöltéséhez, a nagyobb kapacitásúak alultöltéséhez vezet. Még az azonos típusú cellák kapacitása is kismértékben változik az elkerülhetetlen technológiai eltérések miatt, és többszöri töltési/kisütési ciklus után jelentősen eltérő lehet. Ezért a modern akkumulátorcsomagokat általában töltésoptimalizáló elektronikus áramkörökkel látják el.
Sorba kapcsolt akkumulátorra példa minden 6 vagy 12 cellát tartalmazó autóakkumulátor.
8,4 V-os Ni-MH akkumulátor, 7HR22 ("Krona") 7 sorba kapcsolt miniatűr , 1,2 V -os Ni-MH akkumulátorból
9V alkáli elem, 6F100 méretű, 6 db 1,5V lapos cella sorba kötve
6 voltos alkáli elem, 4LR44 méretű, 4 sorba kapcsolt miniatűr LR44 1,5 V -os elektrokémiai cellából áll
12 voltos alkáli elem, A23 méretű , 8 db sorba kapcsolt miniatűr LR932 1,5 V-os elektrokémiai cellából áll
14,4 voltos csavarhúzó akkumulátor 12 hengeres sorba kapcsolt 1,2 V -os Ni-Cd akkumulátorból
12 voltos autóakkumulátor készüléke 6 sorba kapcsolt 2 V -os ólom-savas akkumulátorból
Az elektrokémiai cellák párhuzamos csatlakoztatása az akkumulátorban növeli az akkumulátor teljes kapacitását , növeli a maximális kimeneti áramot és csökkenti a belső ellenállását . A párhuzamos csatlakozásnak számos hátránya van. Ha a párhuzamosan kapcsolt elemek EMF -je nem egyenlő, kiegyenlítő áramok kezdenek folyni az elemek között, míg a nagyobb EMF-el rendelkező elemek áramot adnak az alacsonyabb EMF-el rendelkező elemeknek. Az újratölthető akkumulátorokban az áramok ilyen áramlása nem túl jelentős, mivel a magasabb EMF-értékkel rendelkező cellák kisütéskor alacsonyabb EMF-fel töltik újra az elemeket. Nem akkumulátorokban a keringő áramok áramlása az akkumulátor kapacitásának csökkenéséhez vezet. Ráadásul a cellák párhuzamos csatlakoztatása esetén a tároló akkumulátor töltési módja bonyolultabbá válik, mivel általában az egyes cellák külön töltését és a cellák töltés közbeni kapcsolását igényli, ami megnehezíti a belső vagy külső elektronikus töltésvezérlést. áramkör. Ezért az akkumulátorcellák párhuzamos csatlakoztatását ritkán alkalmazzák, inkább nagyobb kapacitású cellákat használnak.
Elektromos busz akkumulátorok
Adatközponti tartalék akkumulátorok
A leggyakoribb akkumulátorméretek [3] a következők:
| IEC JIS nómenklatúra | szovjet | A nyomtatvány | Méretek ( l × sz ( ⌀ ) × t ), mm | Feszültség, V | Mindennapi élet. cím |
|---|---|---|---|---|---|
| 6LR61/6F22 | korona | Paralelepipedon | 48,5×26,5×17,5 | 9 | "korona" |
| 3R12 | 3336 | Paralelepipedon | 67×62×22 | 4.5 | "lakás" |
| A23 (8LR932) | — | Henger | 28,9×10,3 | 12 | |
| A27 (8LR732) | — | Henger | 28,2×8 | 12 | |
| 2R10 | — | Henger | 74,6×21,8 | 3 | |
| 2CR5 | — | Paralelepipedon | 45×34×17 | 6 | |
| 4LR44 | — | Henger | 25×12 | 6 | |
| 4LR61 | — | Paralelepipedon | 48,5×35,6×9,18 | 6 | |
| 4R25 | — | Paralelepipedon | 115×68,2×68,2 | 6 | |
| 6F100 | — | Paralelepipedon | 80×64,5×51 | 9 | |
| 15F20 | — | Paralelepipedon | 51×26,2×16 | 22.5 |
A 6F22 akkumulátor 6 db F22 1,5 V-os lapos akkumulátorból áll
A 6LR61 akkumulátor 6 db 1,5 V-os LR61 hengeres elemből áll
A 15F20 akkumulátor 15 db F20 1,5 V-os elemből áll
A 15F20 akkumulátor külső és szerkezeti hasonlóságot mutat a 6F22-vel, de különbözik méretben, feszültségben és az érintkezők elhelyezkedésében az ellenkező végeken
2CR5
A 4LR61 elem 4 db LR61 1,5 V-os hengeres elemből áll
Akkumulátor 4R25
| Típusú | Előnyök | Hibák |
|---|---|---|
| Száraz ("só", szén-cink ) |
A legolcsóbb, tömeggyártású. | A legkisebb kapacitás; csökkenő kisülési görbe; rossz az erős terhelésekkel való munkavégzés során (nagy áramerősség); rossz alacsony hőmérsékleten. |
| Heavy Duty ("erőteljes" szárazelem, cink-klorid) |
Olcsóbb, mint a lúgos. Jobb nagy áramerősségen és alacsony hőmérsékleten. | Alacsony kapacitás. Eső kisülési görbe. |
| Lúgos ("Alcaline", alkáli-mangán ) |
Átlagköltség. Jobb, mint az előzőek magas áramerősség mellett és alacsony hőmérsékleten. Kisütéskor alacsony impedanciaértéket tart fenn. Széles körben gyártják. | Eső kisülési görbe. |
| Higany | Állandó feszültség, nagy energiaintenzitás és energiasűrűség. | Magas ár. A higany ártalmassága miatt szinte már nem is termelődnek. |
| Ezüst | Nagy kapacitás. Lapos kisülési görbe. Jó magas és alacsony hőmérsékleten. Kiváló tárolási idő. | Drága. |
| Lítium | A legnagyobb tömegegységenkénti kapacitás. Lapos kisülési görbe. Kiváló alacsony és magas hőmérsékleten. Rendkívül hosszú tárolási idő. Magas feszültség cellánként (3,5-4,2 V újratölthető akkumulátoroknál; 1,5 vagy 3,0 V lítium akkumulátoroknál ). Könnyű. | Drága. |
| Típusú | Leírás | Előnyök | Hibák |
|---|---|---|---|
| Elsődleges | Galvanikus elemek . A bennük lezajló reakciók visszafordíthatatlanok, így nem tölthetők fel. Általában "akkumulátor" szónak nevezik őket. Az elsődleges akkumulátor feltöltésének megkísérlése károsíthatja és kiszivároghat a benne lévő lúg vagy más anyagok. Legnepszerubb. | Nagyobb kapacitás és/vagy olcsóbb. Kevesebb önkisülés. | Eldobható használat. |
| Másodlagos | Elemek . Az elsődlegesektől eltérően a bennük zajló reakciók reverzibilisek, így képesek elektromos energiát kémiai energiává alakítani, felhalmozni ( töltés ), és végrehajtani a fordított átalakítást, elektromos energiát adva a fogyasztónak ( kisülés ). Az általános akkumulátorok esetében a töltési-kisütési ciklusok száma általában körülbelül 1000, és jelentősen függ a működési feltételektől. | Többször használható, újratölthető. | Kisebb kapacitás és/vagy drágább. Erősebb önkisülés. |
A só- és alkáli elemeket (cink-mangán elemek) szó szerint mindenhol használják a mindennapi életben - távirányítókban , vezeték nélküli egerekben és billentyűzetekben, ébresztőórákban stb. Ártalmatlanításuk és további feldolgozásuk nem csak ökológiai szempontból fontos (lerakóban fekve önmagukban is meggyulladhatnak, és ez mérgező anyagok - dioxinok – légkörbe jutásához vezet), hanem értékes nyersanyagok beszerzése ( mangán (amelyet például Oroszországban nem állítanak elő fémes formában) és cink ). Jelenleg (2020-as években) körülbelül egymilliárd ilyen akkumulátor halmozódik fel az Orosz Föderációban , de legfeljebb 3%-át hasznosítják újra [4] . Az európai országokban az üzletekben (szupermarketekben) mindenhol vannak tartályok a potenciálisan mérgező hulladékok (elemek, kompakt fénycsövek stb.) gyűjtésére.
| Népszerű méretű elektrokémiai cellák és akkumulátorok | ||
|---|---|---|