Авторазбор

Разборка грузовиков Мерседес–Бенц (Mercedes-Benz)

Содержание

Как зарядить батарейку в домашних условиях: 6 рабочих способов

Огромное количество бытовых приборов используют в качестве источника питания пальчиковые батарейки. Большинство из них выполняют вспомогательные функции, поэтому отсутствие питания в детских игрушках или пультах управления приносит лишь временное неудобство до приобретения новых батареек. Но, существуют ситуации, когда разрядившийся элемент питания заменить нечем, но сделать это необходимо прямо сейчас. В такие моменты, каждый из нас задумывался,  как зарядить батарейку в домашних условиях.

Способ №1. Использование зарядного устройства

Многие из обывателей помимо обычных батареек используют аккумуляторы, для зарядки которых применяются специальные устройства. Если у вас имеются такие приспособления в домашнем обиходе, можно использовать их, чтобы зарядить севшую батарейку.

Рис. 1: использование зарядного устройства

Обратите внимание, что для такой подзарядки от сети  можно использовать только щелочные или, как их еще называют, алкалиновые батарейки, а вот солевые способны запросто разрушиться и протечь, поэтому их не стоит даже пробовать заряжать.

Чтобы зарядить:

  • Установите батарейку в разъем зарядного устройства, при этом следите за соблюдением полярности;
  • Включите устройство в сеть;
  • По накоплению достаточной величины заряда, отключите устройство от сети.

Обратите внимание, передерживать батарейки при таком способе после того, как оно подаст сигнал о завершении процесса, нельзя.

Рис. 2: показатель уровня заряда

Если ваше зарядное устройство имеет такой же тип сигнализации, как показано на рисунке, то после появления на сигнализаторе значка, свидетельствующего о том, что батарейка заряжена, его сразу необходимо отключать. Иначе батарейка надуется или потечет, а такие разрушения могут сделать невозможной ее дальнейшую эксплуатацию и засорить подзарядное устройство. Также следует заметить, если вы будете заряжать таким образом, емкость батарейки снизится на треть, из-за чего, спустя три заряда, она окончательно выйдет из строя. Поэтому бесконечно заряжать ее таким способом не получится.

Способ №2. Подключение к блоку питания.

Еще одним вариантом, при помощи которого можно зарядить батарейку, является использование блока питания. Такие устройства повсеместно используются для зарядки тех же мобильных телефонов, mp3 плееров, роутеров и прочего оборудования, питающегося напряжением от 1,5 до 3 В. Для этого вам понадобиться либо подключиться к существующим выводам блока питания, либо обрезать разъем (если блок питания больше не используется по назначению) для получения «+» и «–» выводов.

Рис. 3: Подготовка блока питания для зарядки

Чтобы зарядить батарею:

  • Подключите к выводам блока питания полюсы – плюс к плюсу, минус к минусу. Обязательно следите за соблюдением полярности, иначе вместо того, чтобы зарядить, вы окончательно ее разрядите.
  • В таком состоянии необходимо зарядить батарейку до тех пор, пока он не нагреется до температуры 50ºС. После этого, отключите его от блока питания.
  • Подождите, пока элемент питания не остынет естественным образом. Если пренебречь этим этапом, он может попросту разорваться и прийти в негодность.
  • Повторно зарядите батарею от блока, но в этот раз, подключите ровно на 2 минуты, не больше.
  • После того, как зарядили второй раз, положите батарейку в морозилку на 10 минут.
  • Выньте ее из морозилки и дождитесь естественного нагревания. После этого можно дальше использовать батарейку по назначению.

Заметьте, что этот способ сможет помочь 1 – 2 раза, после чего вам потребуется приобрести новую батарейку. Для такого способа также подходят только щелочные (алкалиновые) модели.

Способ №3. Принудительное нагревание.

Восстановить работоспособное состояние может помочь воздействие высоких температур. Этот способ не самый простой и относительно опасный, так как в случае перегрева элемента питания, его разорвет. Наиболее оптимальным вариантом нагревания в домашних условиях является воздействие горячей воды.

Если у вас под краном можно отрегулировать достаточно большую температуру, подержите элемент питания под струей горячей воды. Предварительно обхватив его пинцетом или пассатижами, чтобы не обжечь руки. При этом важно обеспечивать попадание всей площади поверхности  под воду.

Если у вас отсутствует проточная вода или воду в кране подогреть невозможно, вскипятите небольшую кастрюлю или кружку. Вам понадобиться такой объем жидкости, чтобы в нее можно было полностью погрузить батарейку. Следует отметить, чтобы зарядить этим методом, варить ее не нужно, а только поместить в горячую воду, поэтому после закипания дайте воде несколько минут для остывания, прежде чем помещать в нее батарейку.

Рис. 4: поместите батарейку в горячую воду

Следует отметить, что заряжать предложенным выше способом допускается не более 20 секунд. Выждав этот промежуток, достаньте питающий элемент из воды, дайте ему остыть и высохнуть. Когда он достигнет уровня температуры окружающей среды, его можно повторно использовать.

Способ №4. Уменьшить объем.

Довольно часто можно встретить варварское отношение к севшей батарейке – люди кусают их или бьют об стол. Самое невероятное, что это действительно рабочий способ, позволяющий зарядить батарейку. Единственное, на что стоит обратить ваше внимание, это метод уменьшения объема. Основная задача – это сжать внешнюю оболочку до меньшего размера.

Если вы будете кусать корпус или бить об асфальт, очень высока вероятность повредить оболочку, что сделает дальнейшую эксплуатацию невозможной. То же относиться и к другим методам приложения чрезмерного усилия, так как не любая деформация обеспечивает уменьшение объема в достаточной мере. Куда выгоднее пользоваться пассатижами или молотком, которыми равномерно прижимают всю поверхность корпуса по кругу. В некоторых ситуациях удается зарядить батарейку за счет механического воздействия до 80 — 100% от заводского уровня.

Рис. 5: уменьшение объема пассатижами

Такой метод можно использовать только один раз, так как при повторной деформации оболочки она приходит в негодность, а заряд практически не восстанавливается.

Способ №5. Кипячение.

Одним из вариантов, позволяющих зарядить батарейку, является кипячение в солевом растворе. В сравнении с предыдущими вариантами, это достаточно трудоемкий способ, так как вам понадобится разобрать батарейку. Для этого:

  • Вскройте наружную оболочку при помощи ножа или любого острого предмета.
    Рис. 6: снимите оболочку

Данную процедуру обязательно выполняйте крайне аккуратно, чтобы не повредить внутреннюю начинку, прокладки и другие составляющие.

  • После удаления оболочки, повторно проверьте целостность всех внутренних компонентов (угольного цилиндра, стержня, цинкового цилиндра).
  • Подготовьте раствор для кипячения – растворите в воде из-под крана 2 столовых ложки обычной кухонной соли.
  • Поместите в еще холодную жидкость разобранную батарейку и поставьте на огонь. Доведите до кипения.
  • Кипятите не больше чем 10 – 15 минут, после чего достаньте ее из воды и дайте остыть.
  • Когда элемент питания будет удобно брать в руки, установите на место все прокладки и внешнюю оболочку.

Восстанавливая герметичность, не лишним будет заклеить оболочку клеем или залепить пластилином. При герметизации следите за тем, чтобы клей не покрывал контактную поверхность.

Способ №6. Заправка батареи.

Еще один способ – внедрение химически активных реагентов в порошковый слой. Для этого при помощи тонкого острого предмета  проделайте хотя бы пару отверстий в крышке, чтобы они проходили вдоль графитового стержня.

Рис. 7: принцип проделывания отверстий

Глубину этих отверстий лучше предварительно замерить и отметить на шиле таким образом, чтобы она не превышала 3/4 от общей глубины батарейки. В проделанные отверстия необходимо залить активную жидкость. В качестве таких реагентов может выступать тот же уксус или 8 – 10% соляная кислота.

После заливки кислоты или уксуса в отверстия необходимо подождать несколько минут для ее впитывания в порошок. После этого повторите процедуру хотя бы 2 – 3 раза, с такими же промежутками времени для впитывания жидкости. В результате вы получите заряженную батарейку с восстановлением уровня заряда до 70 – 80% от заводской величины.

Следует отметить, что для закрепления полученного результата герметизируйте отверстия при помощи того же пластилина, воска или других бытовых герметиков. Выбор конкретного варианта должен зависеть от ваших потребностей, если вы хотите, чтобы батарейка продержалась, хотя бы до утра, вам хватит и пластилина. Если же она должна продержаться до конца похода, возьмите смолу или клей.

Из предложенных вам способов, которые позволяют зарядить батарейку, выбирайте тот, который является наиболее подходящим в вашей ситуации. Но, применяя любой из них, помните, что бесконечно продлять работоспособность не получится, а некоторые модели могут вообще не зарядиться. Поэтому рано или поздно вам придется приобрести новые батарейки. А если вам понравился процесс зарядки элемента питания, лучше приобретите аккумуляторы, они куда более эффективны при частой подзарядке.

Видео способы

Как зарядить батарейки без зарядного устройства

Когда в элементе питания заканчивается энергия у человека есть только два пути приобрести новый или подзарядить старый. Наполнить его энергией можно только при условии, что батарея является аккумуляторной. В данной статье будет рассказано о зарядке батареек, как это сделать в домашних условиях и многом другом.

Как зарядить батарейку пальчиковую в домашних условиях?

Многие задумываются как исправить работу батарейки, как заставить ее вновь функционировать? Чтобы выполнить заряд потребуется зарядное устройство для батареек аккумуляторного типа. Обычно такие элементы тока бывают разных форматов, например,

Мизинчиковая батарейка подзаряжается в домашних условиях так же, как и пальчиковая.

Иногда зарядку можно выполнить без зарядного устройства. Все способы, помогающие сделать это достаточно слабые и продлевают жизнь батарейки лишь на пару минут. Вот основные из них:

  1. Берем кипяток и погружаем в него батарею на половину или чуть выше. Главное, чтобы вода не скрывала положительный контакт иначе произойдет замыкание и увеличить батарею, точнее ее энергию будет невозможно. Держим ее там около 15 минут, после вынимаем и вуоля она работает. Суть метода заключается в нагревание элемента. Достичь нагрева можно и другими способами, но это считается самым безопасным.
  2. Таблеточные элементы питания заряжаются аналогичным способом. Но некоторые люди рекомендуют их сильно потереть об ковер в течение минуты. Это вызывает опять же нагрев и встряску заряда.
  3. Блок питания от мобильного телефона сможет заставить батарейку работать, но придется немного потрудится. Первым делом потребуется присоединить к разъему провода и определиться с полярностью. Если перепутать плюс и минус, то произойдет обратный процесс, то есть разрядка. Полярность определяем специальным прибором тестером иначе его называют мультиметр. Дальше прикладываете плюс блока питания к плюсу батарейки, а отрицательный провод к минусу. Когда элемент питания нагреется до 50 градусов Цельсия это означает что пора отсоединять провода. Способ подходит для щелочных батареек и может быть применен 1-2 раза.
  4. Сжатие накопителя тока поможет произвести восстановление батареи. Это можно сделать с помощью обычных плоскогубцев. Большинство людей просто используют свои зубы, но это не гигиенично и опасно для них. Будьте аккуратны малейший перебор вызовет повреждение корпуса и утечку электролита.
  5. Дозаправка дополнительными химическими веществами поможет сделать так чтобы батарейка заработала. Процедура достаточно сложная и требует значительных усилий. Потребуется выполнить с помощью тонкого сверла дрели 2 отверстия параллельно графитовому стержню с двух его сторон. В эти расщелины нужно залить соляной кислоты или уксуса 8-10%. Подождите минуту, а потом повторите процедуру еще 1-2 раза. После чего заряд восстановится примерно на 80% от того что было.

После таких способов оживить батарейку своими руками удастся лишь на пару минут. Но литиевые, аккумуляторные элементы тока лучше подзаряжать в обычном заводском заряднике. Все что перечислено выше идеально подойдет для обычных солевых и щелочных батареек.

Как зарядить батарею сотового телефона без телефона и зарядки?

Порой случается так что смартфон оказывается без ЗУ, а заряд на исходе. Ситуация так себе и поэтому в данном разделе будет рассказано как выполнить подзарядку аккумулятора телефона, когда блок питания утерян или есть только АКБ без телефона.

Основные способы:

  1. С помощью лягушки.
  2. Прямое подсоединение к блоку питания.
  3. От Повербанка или элементов тока АА формата.
  4. Скотч на клеймах.
  5. Нагрев.
  6. Давление.

В действительности в рамках данного проекта об этих вариантах заряда телефона без телефона уже писалось поэтому просто перейдите по ссылке и ознакомьтесь с ними подробнее. Там вы узнаете, как выполнить подзарядку напрямую, без телефона, без зарядки.

О том, как заряжать правильно новую батарею на телефоне чтобы она не портилась написано здесь.

Как зарядить батарею лягушкой правильно?

О том, как это сделать подробно рассказывается в видео.

Как зарядить батарейку таблетку в домашних условиях?

Чаще всего народ пытается зарядить часовую батарею на 1.5 вольт. Если это аккумуляторный тип, то ее можно подзаряжать многократно с помощью специального ЗУ. Но в большинстве случае это не так и на полках потребителей пылятся обычные щелочные или литиевые элементы питания.

В домашних условиях такую проблему весьма просто решить, имея кипяченую воду или простой ковер. Так же если вы немного разбираетесь в электронных схемах тогда без проблем сможете спаять простое зарядное устройство.

Перечислим основные способы без зарядки и с ней:

  1. Трение об ковер. Разогревает элемент и дает немного энергии.
  2. Держание в горячей воде. Так же нагревает батарею и повышает уровень заряда.
  3. Подпитка с помощью самодельного зарядного устройства. Наполняет источник тока энергией, но данную процедуру можно повторить лишь до 3-5 раз. После чего гальванический элемент придет в негодность.

Способ создать ЗУ и зарядить таблетку в домашних условиях

Для того чтобы это сделать потребуется сварить простенькую схемку указанную ниже.

Все подробности рассказаны в видео.

Таким образом плоская батарейка таблетка может быть реанимирована, но лишь на небольшой срок.

Как зарядить несъемную батарею?

Чтобы продолжить жизнь батарейки, которая замурована в корпус смартфона придется обратится к специалистам в сервисный центр. Но можно попробовать и самостоятельно выполнить заряд. Только для этого придется разобрать телефон, а сделать это достаточно проблематично.

В видео показано как происходит восстановление батареек своими руками.

Subnautica как зарядить батарейку?

Как известно ЗУ это прибор с помощью которого можно повторить вторую жизнь аккумуляторам. В игре subnautica чтобы выполнить подзарядку придется сканировать предметы в утонувших обломках Авроры.

Возможность: делает зарядку 4-х батареек. Это позволяет пользоваться данными источниками энергии повторно. В меню можно заметить четыре индикатора сигнализирующих о уровне заряда. На зарядку уходит до 11 минут.

Так же об этой игре читайте здесь.

Как зарядить батарейку в raft?

Сколько работают батарейки?

Здесь все зависит от того к какой нагрузке они подключены. Обычно она измеряется в емкости и обозначается mAh. Первым делом следует выяснить сколько потребляет ваш прибор в час. Например, он съедает 20 mAh. После этого выясните каков запас энергии в вашей батареи. К примеру, он может быть 2000 мАч. Теперь считайте насколько хватит элемента питания при таком потреблении.

За 10 часов будет потрачено 200 mA. В итоге источника энергии хватит на 100 часов или около 4 дней непрерывной работы.

Какие батарейки можно заряжать в зарядном устройстве?

В частности, зарядке подлежат те элементы питания, которые являются аккумуляторными. На них даже есть надпись что они многократно перезаряжаемы. Нельзя заряжать обычные алкалиновые или щелочные батарейки и солевые.

Возможно вы не знаете, как называются батарейки, которые можно заряжать, ну так вот они зовутся аккумуляторами. Одним из их представителей является Eneloop.

Почему нельзя заряжать обычные батарейки

Все дело в том, что в обычном элементе питания происходит необратимая химическая реакция. Чтобы восстановить батарею полностью придется заменить вещество, находящееся внутри на идентичное. В домашних условиях такое сделать достаточно сложно.

Сколько заряжать батарейки в зарядном устройстве?

Для продления действия элемента питания многие прибегают к заводским устройствам. И каждому из нас хотелось бы чтобы батарея наполнилась напряжением как можно быстрее. Но к сожалению процесс не такой уж быстрый.

Для зарядки обычного аккумулятора с емкостью 2400 mAh потребуется около 23 часов. Длительность зависит от емкости. Формула расчета: Х (часов) = 1,4 * Y (мА*ч) / Z (мА). 1,4 это коэффициент.

Зарядное устройство для батареек аккумуляторного типа

Для современных аккумуляторных элементов требуются зарядные устройства типа li ion и другие в зависимости от вида АКБ. Некоторые из них имеют простое управление, например, вы ставите батарею и забываете о ней. Другие же нуждаются в вашем внимание, передерживать их крайне не рекомендуется. Так же встречаются устройства, которые имеют жидкокристаллический дисплей, который позволяет выполнять контроль более удобно.

Ниже перечислим наиболее известные зарядные устройства, неплохо справляющиеся с зарядкой.

Opus BT-C3100 V2.2 или Зипин

Опус имеет ряд положительных качеств, которые перечислены ниже:

  1. Полностью интеллектуальное устройство.
  2. Есть дисплей.
  3. Имеется возможность заряжать до 4-х батареек одновременно.
  4. Работает с Ni-Cd, Ni-Mh и Li-ion АКБ и другими.
  5. Выполняет тестирование, зарядку, разрядку, восстановление АКБ.
  6. На дисплее отображается вольтаж, время, ток, емкость.
  7. Хорошая система вентиляции со встроенным кулером.
  8. Есть возможно самостоятельно регулировать тока заряда.
  9. Может заряжать аккумуляторы формата ААА, АА 18650 и другие.
  10. Встроена защита от перегрева, излишнего заряда, высокого напряжения, замыкания.
  11. Габариты 15 x 4 x 10 см.
  12. Масса 240 вольт.

Данный прибор считается одним из самых лучших зарядных устройств!

Nitecore D4

Подобное ЗУ считается универсальным и может заряжать элементы питания разного типа. Совместим со всеми АКБ. Прибор автоматически определяет тип химии батареи и делает зарядку с нужными параметрами. Но несмотря на это разработчики оставили ручной выбор.

Имеет интеллектуальный режим, благодаря которому все процессы контролирует умная электроника.

Основные возможности:

  • Подзаряжает 4-и элемента питания одновременно.
  • Заряду подвергаются практически все существующие форматы цилиндрических аккумуляторов.
  • Выводит данные на жидкокристаллический дисплей.
  • Есть совместимость с LiFePO4.
  • После подзарядке устройство отключается автоматически.
  • Способно контролировать температуру.
  • Защита от перегрева.
  • Так же имеется защита от неправильного подключения.
  • Есть все сертификаты.
  • Параметры 143 мм × 99 мм × 36 мм
  • Масса 239 грамм.

Liitokala Lii-500

Это умное зарядное устройство для батареек ni mh и других типов с цифровым дисплеем и возможностью устанавливать 4-и аккумулятора одновременно. Оно может определять внутреннее сопротивление, заряжать, разряжать и тестировать АКБ.

Типы батарей, которые может заряжать данное устройство:

Кроме этих можно заряжать и другие.

Особенности

  1. Позволяет устанавливать АКБ с платой защиты и длинною до 72 мм.
  2. Есть возможность отключить подсветку.
  3. Выявляет негодные аккумуляторы.
  4. Автоматически определяет конец заряда.
  5. Встроена защита от перезаряда.
  6. Управляемый ток заряда 1000, 300, 700, 500 mAh.
  7. Тестирование внутреннего сопротивления.
  8. Определяет реальную емкость.
  9. Может устранять эффект памяти.
  10. На дисплее отображает время, емкость, время зарядки, напряжение.
  11. Встроен USB выход для подзарядки разных устройств.
  12. Определяет внутреннее сопротивление.
  13. ЗУ выполняет зарядку нужным током.
  14. Разряжает и заряжает АКБ.

Зарядное устройство SKYRC MC3000

Достаточно мощная зарядка с множеством полезных функций. Она может следующее:

  1. Есть независимые каналы.
  2. Имеет 4 канала.
  3. Максимальный зарядный ток 4000 mAh.
  4. Имеет LCD экран.
  5. Есть подсветка дисплея.
  6. Поддерживает АКБ следующих типов: NiZn, NiCd. Li-Ion, Ni-MH, LiFePO4.
  7. Распознает тип аккумулятора и высчитывает его емкость.
  8. Автоматически отключается после полного заряда батарей.
  9. Имеет 4-и режима.
  10. Параметры: длина 20 см, высота 7 см, ширина 12.4 см.

Данное зарядное устройство для пальчиковых батареек способно выполнить качественную зарядку.

Зарядник PALO P10

Данное ЗУ выделяется среди своих конкурентов возможностью установить до 8 аккумуляторов за раз и выполнить их зарядку.

Четыре светодиода показывают процесс зарядки. Выполняет зарядку NI-MH / NI-CD АА и ААА форматов.

Встроена продвинутая система контроля, которая позволяет вовремя прервать процесс зарядки. Чтобы зарядка пошла придется располагать кратное количество аккумуляторов.

В итоге зарядное устройство данного типа достаточно простое в использовании, имеет 8 разъемов для заряда АКБ, может автоматически выключать зарядку. Так же оно имеют очень низкую стоимость по сравнению с конкурентами.

Из недостатков можно выделить то, что количество функций весьма скромно и нет дисплея.

Как выбрать зарядное устройство?

Лучше всего брать зарядное устройство для батареек с индикатором заряда. Данный прибор позволит видеть наглядно всю информацию на дисплее, а это очень удобно.

Чтобы приобрести то что нужно следует обращать свое внимание на следующие вещи:

  1. Аккумуляторы по размеру должны входить в ЗУ. Лучше всего брать АКБ и зарядное устройство от одного производителя. Универсальные же приборы стоят дороже.
  2. Желательно чтобы была возможность поставить на заряд сразу несколько батарей.
  3. Обратите внимание на штекер – вилку ЗУ. Проследите за тем чтобы от аппарата тянулся шнур с вилкой. Если она сливается с прибором, то он может выпадать из розетки.
  4. Авто отключение зарядника.
  5. Мощность прибора. От нее зависит скорость зарядки. Чем выше, тем лучше.
  6. Встроенные индикаторы и наличие дисплея. Все это позволит выполнить качественный контроль процесса.

Не следует приобретать дешевые зарядные устройства так как они могут испортить аккумулятор, да и вообще они не очень удобные. Устройства по дороже выполняют канальную зарядку, то есть каждую батарею заряжают отдельно и на ее идет отдельный модуль. Так же в них есть множество полезных функций, которые позволяют грамотно заряжать аккумулятор.

Зарядное устройство для батареек своими руками

С помощью самодельного устройства можно подзаряжать аа, ааа, батарейки на 9 вольт и другие. Но не каждый способен собрать своими руками толковый зарядник. Ниже в виде рассказывается как это правильно сделать и что из этого получится.

Устройство для проверки заряда батареек

Многие люди задумываются как проверить заряд батарейки, так как это очень важный параметр. Чтобы это сделать достаточно обзавестись простым мультиметром или иначе говоря тестером. О проверки батарейке можете подробнее почитать здесь.

Мультиметром можно проверять абсолютно любой источник тока будь это АА или ААА элемент.

Контроллер заряда батареи

Данное устройство позволяет выполнить безопасную подзарядку элемента питания. Так же оно защищает литий ионный аккумулятор от воздействия низкого напряжения. Они считаются очень чувствительными к напряжению.

В телефонных батареях можно заметить маленькие платы с разными радио элементами. Это и есть контроллер заряда батареи.

Как проверить контроллер заряда батареи телефона?

Таким образом контроллер заряда разряда для li ion батареи позволяет вашему устройству работать стабильно и долго.

Огромное количество бытовых приборов используют в качестве источника питания пальчиковые батарейки. Большинство из них выполняют вспомогательные функции, поэтому отсутствие питания в детских игрушках или пультах управления приносит лишь временное неудобство до приобретения новых батареек. Но, существуют ситуации, когда разрядившийся элемент питания заменить нечем, но сделать это необходимо прямо сейчас. В такие моменты, каждый из нас задумывался, как зарядить батарейку в домашних условиях.

Способ №1. Использование зарядного устройства

Многие из обывателей помимо обычных батареек используют аккумуляторы, для зарядки которых применяются специальные устройства. Если у вас имеются такие приспособления в домашнем обиходе, можно использовать их, чтобы зарядить севшую батарейку.

Рис. 1: использование зарядного устройства

Обратите внимание, что для такой подзарядки от сети можно использовать только щелочные или, как их еще называют, алкалиновые батарейки, а вот солевые способны запросто разрушиться и протечь, поэтому их не стоит даже пробовать заряжать.

Чтобы зарядить:

  • Установите батарейку в разъем зарядного устройства, при этом следите за соблюдением полярности;
  • Включите устройство в сеть;
  • По накоплению достаточной величины заряда, отключите устройство от сети.

Обратите внимание, передерживать батарейки при таком способе после того, как оно подаст сигнал о завершении процесса, нельзя.

Рис. 2: показатель уровня заряда

Если ваше зарядное устройство имеет такой же тип сигнализации, как показано на рисунке, то после появления на сигнализаторе значка, свидетельствующего о том, что батарейка заряжена, его сразу необходимо отключать. Иначе батарейка надуется или потечет, а такие разрушения могут сделать невозможной ее дальнейшую эксплуатацию и засорить подзарядное устройство. Также следует заметить, если вы будете заряжать таким образом, емкость батарейки снизится на треть, из-за чего, спустя три заряда, она окончательно выйдет из строя. Поэтому бесконечно заряжать ее таким способом не получится.

Способ №2. Подключение к блоку питания.

Еще одним вариантом, при помощи которого можно зарядить батарейку, является использование блока питания. Такие устройства повсеместно используются для зарядки тех же мобильных телефонов, mp3 плееров, роутеров и прочего оборудования, питающегося напряжением от 1,5 до 3 В. Для этого вам понадобиться либо подключиться к существующим выводам блока питания, либо обрезать разъем (если блок питания больше не используется по назначению) для получения «+» и «–» выводов.

Рис. 3: Подготовка блока питания для зарядки

Чтобы зарядить батарею:

  • Подключите к выводам блока питания полюсы – плюс к плюсу, минус к минусу. Обязательно следите за соблюдением полярности, иначе вместо того, чтобы зарядить, вы окончательно ее разрядите.
  • В таком состоянии необходимо зарядить батарейку до тех пор, пока он не нагреется до температуры 50ºС. После этого, отключите его от блока питания.
  • Подождите, пока элемент питания не остынет естественным образом. Если пренебречь этим этапом, он может попросту разорваться и прийти в негодность.
  • Повторно зарядите батарею от блока, но в этот раз, подключите ровно на 2 минуты, не больше.
  • После того, как зарядили второй раз, положите батарейку в морозилку на 10 минут.
  • Выньте ее из морозилки и дождитесь естественного нагревания. После этого можно дальше использовать батарейку по назначению.

Заметьте, что этот способ сможет помочь 1 – 2 раза, после чего вам потребуется приобрести новую батарейку. Для такого способа также подходят только щелочные (алкалиновые) модели.

Способ №3. Принудительное нагревание.

Восстановить работоспособное состояние может помочь воздействие высоких температур. Этот способ не самый простой и относительно опасный, так как в случае перегрева элемента питания, его разорвет. Наиболее оптимальным вариантом нагревания в домашних условиях является воздействие горячей воды.

Если у вас под краном можно отрегулировать достаточно большую температуру, подержите элемент питания под струей горячей воды. Предварительно обхватив его пинцетом или пассатижами, чтобы не обжечь руки. При этом важно обеспечивать попадание всей площади поверхности под воду.

Если у вас отсутствует проточная вода или воду в кране подогреть невозможно, вскипятите небольшую кастрюлю или кружку. Вам понадобиться такой объем жидкости, чтобы в нее можно было полностью погрузить батарейку. Следует отметить, чтобы зарядить этим методом, варить ее не нужно, а только поместить в горячую воду, поэтому после закипания дайте воде несколько минут для остывания, прежде чем помещать в нее батарейку.

Рис. 4: поместите батарейку в горячую воду

Следует отметить, что заряжать предложенным выше способом допускается не более 20 секунд. Выждав этот промежуток, достаньте питающий элемент из воды, дайте ему остыть и высохнуть. Когда он достигнет уровня температуры окружающей среды, его можно повторно использовать.

Способ №4. Уменьшить объем.

Довольно часто можно встретить варварское отношение к севшей батарейке – люди кусают их или бьют об стол. Самое невероятное, что это действительно рабочий способ, позволяющий зарядить батарейку. Единственное, на что стоит обратить ваше внимание, это метод уменьшения объема. Основная задача – это сжать внешнюю оболочку до меньшего размера.

Если вы будете кусать корпус или бить об асфальт, очень высока вероятность повредить оболочку, что сделает дальнейшую эксплуатацию невозможной. То же относиться и к другим методам приложения чрезмерного усилия, так как не любая деформация обеспечивает уменьшение объема в достаточной мере. Куда выгоднее пользоваться пассатижами или молотком, которыми равномерно прижимают всю поверхность корпуса по кругу. В некоторых ситуациях удается зарядить батарейку за счет механического воздействия до 80 — 100% от заводского уровня.

Рис. 5: уменьшение объема пассатижами

Такой метод можно использовать только один раз, так как при повторной деформации оболочки она приходит в негодность, а заряд практически не восстанавливается.

Способ №5. Кипячение.

Одним из вариантов, позволяющих зарядить батарейку, является кипячение в солевом растворе. В сравнении с предыдущими вариантами, это достаточно трудоемкий способ, так как вам понадобится разобрать батарейку. Для этого:

  • Вскройте наружную оболочку при помощи ножа или любого острого предмета. Рис. 6: снимите оболочку

Данную процедуру обязательно выполняйте крайне аккуратно, чтобы не повредить внутреннюю начинку, прокладки и другие составляющие.

  • После удаления оболочки, повторно проверьте целостность всех внутренних компонентов (угольного цилиндра, стержня, цинкового цилиндра).
  • Подготовьте раствор для кипячения – растворите в воде из-под крана 2 столовых ложки обычной кухонной соли.
  • Поместите в еще холодную жидкость разобранную батарейку и поставьте на огонь. Доведите до кипения.
  • Кипятите не больше чем 10 – 15 минут, после чего достаньте ее из воды и дайте остыть.
  • Когда элемент питания будет удобно брать в руки, установите на место все прокладки и внешнюю оболочку.

Восстанавливая герметичность, не лишним будет заклеить оболочку клеем или залепить пластилином. При герметизации следите за тем, чтобы клей не покрывал контактную поверхность.

Способ №6. Заправка батареи.

Еще один способ – внедрение химически активных реагентов в порошковый слой. Для этого при помощи тонкого острого предмета проделайте хотя бы пару отверстий в крышке, чтобы они проходили вдоль графитового стержня.

Рис. 7: принцип проделывания отверстий

Глубину этих отверстий лучше предварительно замерить и отметить на шиле таким образом, чтобы она не превышала 3/4 от общей глубины батарейки. В проделанные отверстия необходимо залить активную жидкость. В качестве таких реагентов может выступать тот же уксус или 8 – 10% соляная кислота.

После заливки кислоты или уксуса в отверстия необходимо подождать несколько минут для ее впитывания в порошок. После этого повторите процедуру хотя бы 2 – 3 раза, с такими же промежутками времени для впитывания жидкости. В результате вы получите заряженную батарейку с восстановлением уровня заряда до 70 – 80% от заводской величины.

Следует отметить, что для закрепления полученного результата герметизируйте отверстия при помощи того же пластилина, воска или других бытовых герметиков. Выбор конкретного варианта должен зависеть от ваших потребностей, если вы хотите, чтобы батарейка продержалась, хотя бы до утра, вам хватит и пластилина. Если же она должна продержаться до конца похода, возьмите смолу или клей.

Из предложенных вам способов, которые позволяют зарядить батарейку, выбирайте тот, который является наиболее подходящим в вашей ситуации. Но, применяя любой из них, помните, что бесконечно продлять работоспособность не получится, а некоторые модели могут вообще не зарядиться. Поэтому рано или поздно вам придется приобрести новые батарейки. А если вам понравился процесс зарядки элемента питания, лучше приобретите аккумуляторы, они куда более эффективны при частой подзарядке.

Часто мы упускаем хорошие кадры в лесу или на море, можем опоздать или споткнуться в темноте, потому что неожиданно разрядилась простая батарейка от фотоаппарата, часов или фонарика. Когда именно израсходуется заряд, сказать сложно, разве что это не модель Duracell с индикатором. Но не отчаивайтесь! Благодаря нескольким советам вы сможете избежать непредсказуемых ситуаций и сделать задуманные фотоснимки с цифровика, узнать точное время, осветить дорогу и т.д. В этой статье мы подскажем вам, как зарядить батарейки в домашних условиях без зарядного устройства, что значительно облегчит жизнь в непредсказуемых ситуациях.

Знайте, что для зарядки алкалиновых батареек можно воспользоваться специальным зарядным устройством, способным сравнительно быстро восстановить разрядившейся объект. Но каждый сеанс заряда будет сокращать срок ее работы приблизительно на 1/3. Вдобавок, возможно протекание.

Обратите внимание! В домашних условиях можно заряжать: щелочные (алкалиновые) пальчиковые батарейки. Нельзя: солевые. Не исключается возможность вытекания или даже взрыва!

Зарядка может осуществляться различными методами. Поэтому не стоит выкидывать элемент, как только он перестал служить. Несколько рекомендаций – и он опять в строю. Первый метод, применив который вы сможете самостоятельно зарядить пальчиковые батарейки без зарядного устройства. Подсоединяем блок питания к сети. Далее, воспользовавшись проводами для соединения, подключаем к блоку израсходованную батарейку. Не забываем про полярность: плюс подсоединяется к плюсу, и минус подсоединяется к минусу. Самому найти, где у разряженного объекта «-+» довольно просто: они обозначены на корпусе.

Присоединив батарейку к источнику питания, ждём, пока она нагреется до пятидесяти градусов, и отключаем питание. Далее ожидаем несколько минут, чтобы нагретый объект охладился. В противном случае возможен его взрыв. Затем, пока АА еще тёплая, ее нужно зарядить иным способом. Заключается он в следующем: подсоединяем блок питания к электричеству и отсоединяем. Проделать это нужно около 120 секунд. Далее помещаем объект для зарядки в «морозилку» на 10 минут, потом достаем и ожидаем 2-3 минуты, что бы он нагрелся. Всё, заряд восстановлен прямо дома без зарядного устройства! Можете смело использовать её для той же компьютерной мышки.

Главные правила:

  1. Заряд неосуществим, если вы расположите + и – иным образом. Наоборот, батарейка еще быстрей разрядится.
  2. Зарядить объект в домашних условиях позволительно 1-2 раза.
  3. Способом, описанным выше, можно заряжать только простые пальчиковые алкалиновые батарейки.
  4. Заряд осуществим в любых температурных условиях окружающей среды.

Еще один метод зарядки – это метод обычного нагревания. Но он чреват последствиями (взрывом). Таким образом можно восстанавливать, опять же, маленькие алкалиновые батарейки в домашних условиях. Зарядить их также можно и более простым способом – поместить разряженные объекты в горячую воду, но не более чем на 20 секунд, иначе возможны печальные итоги. Еще один незамысловатый способ заключается в том, что бы сплющить или уменьшить объем элемента своими руками. Так можно зарядить различные пальчиковые батарейки. Имеется пример, когда человек по истечению заряда литейно-ионного аккумулятора просто доставал и топтал его, после чего показатели заряженности показывали сто процентов.

Восстановить заряд без зарядного устройства можно ещё и так: делаем 2 отверстия шилом около каждого угольного стержня глубиной три четвертых от высоты самого элемента. В них заливаем жидкость, и закупориваем их, замазывая с помощью смолы или пластилина. Заливать можно не просто жидкость, а восьми-десятипроцентный раствор соляной кислоты или же двойного уксуса. Заливаем раствор несколько раз для достаточного насыщения. Такой способ позволяет зарядить до семидесяти-восьмидесяти процентов от начальной емкости.

Ещё способ зарядить изделие: вскрываем ножиком крышку элемента. Если цилиндр из цинка, стержень объекта и угольный порошок невредимы, тогда погружаем объект в раствор соли. Соотношение его следующее: 2 ложки поваренной соли на несколько стаканов жидкости. Далее кипятим раствор вместе с элементом около десяти-пятнадцати минут. Потом возвращаем на место прокладки, отвечающие за герметизации, и замазывай воском или пластилином.

В данной статье мы подсказали вам, как зарядить батарейки в домашних условиях без зарядного устройства. Предложенные советы распространяются только на пальчиковые батарейки, поскольку они, в отличии от мизинчиковых, плоских (таблеток), используемых для лазеров, наиболее часто применимые в быту. Теперь вы можете правильно зарядить нужные элементы даже если нет электричества!

Также читают:

какие можно подзарядить и как это сделать

О том, как зарядить батарейку, чтобы она снова работала, думают многие пользователи бытовой техники и электронных гаджетов. Зарядке подлежат не все элементы питания, поэтому нужно смотреть на их маркировку.

Какие батарейки можно заряжать в зарядном устройстве

Отработав положенное время, батарейка перестает подавать электрический ток. Это происходит из-за того, что протекающие в ней химические процессы необратимы.

Определить гальванические элементы, не подлежащие восстановлению, просто. Производители пишут «do not recharge» на корпусе изделия. Это означает, что оно не подлежит перезарядке.

Но выбрасывать батарейку не нужно, она еще может послужить, если ее поставить в другое устройство, для работы которого не требуется полный заряд, например в телевизионный пульт.

Но есть гальванические элементы, которые перезаряжают много раз. Это аккумуляторные батареи, производители маркируют их как rechargeable battery. Если сравнивать такие элементы с обычными батарейками, их рабочее напряжение ниже. Чем больше циклов перезарядки они выдержат, тем выше их стоимость.

Чтобы их подзарядить, понадобится зарядное устройство. Его покупают отдельно, оно оборудовано индикатором, который показывает уровень зарядки аккумулятора. Для того чтобы полностью зарядить аккумуляторную батарею, потребуется от 8 до 12 часов.

Батарейки, которые можно заряжать в зарядном устройстве.

Подзарядка в домашних условиях

Чтобы аккумулятор работал долго, при покупке нужно обращать внимание на его емкость. Чем она больше, тем дольше будет функционировать элемент. Для обозначения этого показателя производители используют буквы mAh.

Аккумуляторная батарея (АКБ) стоит дороже обычных из-за возможности многократной зарядки. Простые батарейки не подзаряжают, но народные умельцы придумали несколько путей решения проблемы.

Если нужно зарядить элементы питания, делают следующее.

Для экстренной подзарядки берут зарядное устройство, рассчитанное на 4 аккумулятора. Алкалиновые элементы, которые нужно подзарядить, вставляют слева направо. Их помещают в первые три отсека. Аккумулятор ставят в четвертое гнездо, находящееся справа. Длительность зарядки составляет 5-10 минут. После этого батарейки вынимают. Они снова будут работать, но это не продлится долго. Этот способ считается относительно безопасным, но его нельзя назвать эффективным.

Химические реакции внутри батареек не повернуть вспять. Можно лишь слегка воздействовать на электролит, извлечь из него несколько процентов мощности.

Для этого нужно помять батарейку. Ее берут плоскогубцами либо стучат ею о твердый предмет. Но нужно делать это аккуратно, чтобы корпус не был поврежден. При сильном сжатии или ударе электролит вытечет, тогда батарейка не будет функционировать.

Нагревать батареи запрещено, это приводит к взрыву. Если есть желание продлить срок эксплуатации элементов, не нужно использовать их на морозе. При отрицательной температуре заряд теряется быстро.

Гальванические элементы разряжаются, если ими не пользоваться длительное время, поэтому о сроке хранения стоит узнавать при покупке. Элементы питания будут служить меньше, если в бытовой прибор одновременно вставить старые и новые батареи или совмещать разные типы устройств.

Подзарядка батареек в зарядном устройстве дома.

Использование специальных приборов

Зарядить алкалиновые батарейки можно, используя специальные устройства. Среди покупателей пользуется спросом Battery Wizard. Потребители, купившие его, отмечают, что траты на покупку новых гальванических элементов снизились.

Прибор может быть разной формы, например округлой, прямоугольной или квадратной. Чтобы подзарядить элемент питания, его помещают внутрь. После этого Battery Wizard подключают к бытовой сети.

Нужно следить за заряжающимся батарейками. Когда они станут чуть теплыми, их вытаскивают. Нельзя допускать их перегрева.

Опасность зарядки элементов питания

В состав батарей входит едкая щелочь. При зарядке, когда сквозь нее проходит электрический ток, элемент питания может взорваться. Это нужно учитывать, выполняя подзарядку в комнате, гараже или другом замкнутом пространстве.

Что может произойти при зарядке батареек.

Еще одной неприятностью, которая может возникнуть в процессе подзарядки, является течь электролита. Если небольшое количество вещества попадет на прибор, он будет поврежден.

При покупке гальванических элементов нужно учитывать, что подзарядить можно только щелочные (алкалиновые). Продлить срок службы солевых невозможно. Их подзарядка считается опасной. Они могут взорваться, в результате чего электролит попадет в глаза.

Можно ли продлить срок службы

Проверить заряд батареи можно мультиметром. Если батарея аккумуляторная, для зарядки нужно использовать специальные устройства. Они самостоятельно рассчитают, сколько времени требуется на восстановление заряда. Обычно не менее 8-14 часов.

Пальчиковые батарейки легко подзарядить следующим образом:

  1. Взять 2 провода и гальванический элемент с полным зарядом.
  2. Соединить плюс с плюсом, а минус с минусом. Через некоторое время старая батарейка подпитается от новой.

Эффективным способом является использование блока питания с мобильного телефона, плеера или другого оборудования, которое применяется для запитки напряжение от 1,5 до 3 В. Батарею подключают к существующим выводам либо разъем обрезают, получая плюс и минус.

При подключении блока питания к сети нужно соблюдать полярность. Если же минус подключить к плюсу, то элемент питания еще больше разрядится.

Заряжать батарею нужно до тех пор, пока она не нагреется до 50°С. После этого ее отключают и ждут остывания. Затем снова подключают, но держат на подзарядке не больше 2 минут. Снова отключают, а потом убирают в морозилку на 10 минут. Батарейку достают из холодильника и ждут, когда она нагреется в комнате естественным образом. После этого ее можно устанавливать в приборы.

Альтернативным способом зарядки алкалиновых батарей можно назвать их помещение в горячую воду. Держать много времени не нужно, достаточно 20 секунд.

Есть еще один прием. В емкость наливают подсоленную воду, помещают батарею. Кастрюлю ставят на плиту, раствор кипятят несколько минут. После этого заряжаемые элементы питания достают, оборачивают изолентой, а потом устанавливают в бытовые приборы.

Зарядить батарею можно, введя в нее химически активные вещества. Для этого в крышке делают несколько отверстий, располагая их вдоль графитового стержня. Глубина прокола не должна превышать ¾ глубины батареи. Проще всего работать шилом, на нем можно заранее отмерить необходимую длину прокола.

Когда отверстия будут готовы, в них заливают активную жидкость. Это может быть уксус. Если его нет, используют соляную кислоту в концентрации 8-10%. После заливки ждут 2-3 минуты, за это время реагенты впитаются в порошок. Процедуру повторяют 2-3 раза.

Используя реагенты, можно восстановить уровень зарядки до 80% от заводского. Чтобы закрепить результат, просверленные отверстия заделывают пластилином или герметиком.

Все перечисленные способы отличаются трудоемкостью, но с их помощью можно заряжать даже плоские таблетки и мизинчиковые элементы питания. Находясь в городе, проще купить новую батарейку, но в походе данные наработки можно использовать, когда возникнет экстренная ситуация.

Как зарядить батарейку самостоятельно в домашних условиях

Часто бывает так, что круглые или пальчиковые батарейки, установленные в пультах ДУ, карманных фонариках или часах, разряжаются в самый неподходящий момент, а новых — под рукой нет.

В этой статье мы поделимся с вами простыми способами, как можно хотя бы ненадолго восстановить разрядившиеся батарейки в домашних условиях.

Как зарядить плоскую батарейку без зарядного устройства

Если круглая батарейка полностью разрядилась, ее можно «оживить» даже без зарядного устройства. Конечно, заряд восстановится не полностью, но какое-то время батарейка еще поработает.

Чтобы зарядить батарейку, потребуется кусок ковролина с мелким ворсом и полминуты вашего времени.

Прикладываем батарейку нижней частью (на которой нет надписей) к куску ковролина —  и натираем ее в течение 30-40 секунд.

После этого вставляем батарейку в устройство (например, это может быть пульт дистанционного управления), и проверяем. Как правило, такая простая процедура помогает на время «оживить» батарейку.

Как долго она проработает — сказать сложно. Но если батарейка снова разрядится, можно попробовать зарядить ее еще раз. Если не поможет — тогда остается только менять на новую.

Как зарядить круглую батарейку в домашних условиях, подробно показано в авторском видеоролике ниже — советуем посмотреть.

Как зарядить пальчиковые батарейки?

Пальчиковые батарейки бывают аккумуляторными и неаккумуляторными (одноразовыми). В этой статье поговорим о последних. Они могут быть щелочными и солевыми.

Солевые пальчиковые батарейки — самые дешевые, и как правило, служат недолго. Но даже их можно попробовать «оживить», если под рукой нет новых батареек.

  1. С помощью зарядного устройства

Если у вас дома имеется зарядное устройство, то с его помощью можно немного подзарядить солевую батарейку — заряжать нужно в течение 30 минут. Данным способом можно поднять уровень заряда на 20-30%.

  1. С помощью плоскогубцев

Если зарядного устройства нет, можно воспользоваться старым дедовским способом. Берем плоскогубцы и «надкусываем» ими батарейку по всей длине.

Иногда это помогает, и батарейка может проработать еще некоторое время, если используется в пультах ДУ или часах.

  1. Нагреваем батарейку

Можно попробовать нагреть корпус батарейки феном. В некоторых ситуациях это позволяет получить, хоть и небольшой, но прирост заряда.

Насколько хватит этого прироста, зависит от того, в каких устройствах используется батарейка.

Подробно об этих трех способах восстановления заряда пальчиковых батареек можно посмотреть на видео ниже.

Как зарядить батареи Cr2032 — Вокруг-Дом

Батарея CR2032 — это литий-ионная батарея, предназначенная для внутреннего использования электронными устройствами. Эти батареи обычно используются в небольших электронных устройствах, таких как калькуляторы, часы, фотоаппараты, видеокамеры, электронные игры и персональные цифровые помощники. Зарядка аккумуляторной батареи CR2032 может состоять из подключения электрического элемента к адаптеру питания или извлечения аккумулятора из устройства и помещения его в зарядное устройство. Это может быть легко или сложно в зависимости от типа продукта, из которого вы извлекаете аккумулятор.





Зарядное устройство

Шаг 1

Выключите элемент, нажав кнопку «Питание».

Шаг 2

Извлекайте батарею CR2032 из электронного устройства, когда батарея разряжена или умирает. Обратитесь к руководству пользователя для конкретного продукта, из которого вы извлекаете аккумулятор.





Шаг 3

Поместите батарею или батареи в зарядное устройство с батарейками типа «таблетка». Следуйте инструкциям на корпусе батареи относительно того, следует ли размещать батарею отрицательной или положительной стороной вверх. Некоторые зарядные устройства для нескольких аккумуляторов требуют заполнения всех аккумуляторных отсеков для обеспечения равномерной и правильной зарядки.

Шаг 4

Подключите зарядное устройство к электрической розетке. Аккумуляторы начнут заряжаться автоматически. Заряжайте аккумулятор до полной зарядки. Большинство зарядных устройств имеют красный и зеленый свет. Красный свет указывает, что батареи все еще заряжаются, зеленый свет указывает, что батареи полностью заряжены.





Адаптер питания

Шаг 1

Выключите элемент, нажав кнопку «Питание».

Шаг 2

Вставьте адаптер питания, прилагаемый к устройству, в розетку на устройстве.

Шаг 3

Подключите другой конец адаптера питания к электрической розетке. После подключения адаптер питания зарядит батарею CR2032.

Как зарядить батарейку таблетку в домашних условиях

зарядное не представляет собой сложное устройство. и собрать его в домашних условиях не сложно. можно также использовать уже готовые устройства как то зарядные устройства для телефонов. или низковольтные блоки питания. (магнитофонов. приемников). правда часто для этого придеться их вскрывать. но это тоже не сложно

Вообще-то, батарейки, в отличие от аккумуляторов, не заряжаются. Если в аккумуляторе при прохождении эл. тока в обратном направлении химические процессы обратимы, то в батарейке – нет. Можно лишь продлить срок их службы. Дело в том, что в процессе эксплуатации на рабочих поверхностях элементов скапливается слой окислов, сульфатов и пр., который препятствует прохождению тока, вплоть до полного прекращения. Часто бывает, что не израсходовавший еще и половины ресурса элемент уже неработоспособен. И удаляя этот слой путем нагрева (например, в горячей воде) или кратковременным пропусканием различных токов, можно на определенное время восстановить работоспособность батарейки. А вот «таблетки» типа LR41 можно подзарядить при помощи аккумулятора или более мощной рабочей батарейки с соответствующим напряжением, и служат они потом весьма неплохо.

Неожиданно разрядилась батарейка от фотоаппарата, фонарика, детской игрушки или иного нужного прибора? Такую оказию невозможно предусмотреть. Если только вы не пользуетесь специальными батарейками с индикаторами. Или предусмотрительно не носите с собой замену. А как зарядить батарейки в домашних условиях? Мы поделимся с вами полезными инструкциями и рекомендациями.

Какие батарейки можно зарядить?

Не каждый пальчиковый аккумулятор можно наполнить энергией кустарным методом. Какие батарейки можно зарядить? Только пальчиковые щелочные (алкалиновые). А вот солевые ни в коем случае нельзя! Не исключена возможность вытекания состава или взрыва изделия.

Способ 1: зарядное устройство

Мы разобрались, можно ли зарядить батарейку. Если вы постоянно пользуетесь подобными пальчиковыми аккумуляторами, то вам проще всего купить специальное зарядное устройство для них. Такой аппарат поможет без лишних хлопот «вдохнуть жизнь» в батарейку.

Однако у способа есть и существенные недостатки. Каждая зарядка снижает срок работы батарейки на одну треть. Кроме того, процедура может вызвать вытекание ее состава.

Способ 2: блок питания

Рассмотрим, как зарядить батарейки в домашних условиях. Для этого способа вам понадобится блок питания и провода для подсоединения к нему. Все на месте? Вот инструкция к действию:

  1. Первым делом подсоедините проводами батарейку к блоку питания. Здесь важно соблюсти полярность – плюс соединить с плюсом, минус с минусом. Это легко – «+» и «-» отмечены на корпусе израсходованного элемента питания.
  2. После того как вы подсоединили батарейку, дождитесь, пока она нагреется до 50 °С. Затем отключите ее от блока питания.
  3. Обязательно подождите несколько минут, чтобы элемент успел охладиться. В противном случае можно спровоцировать его взрыв!
  4. Пока батарейка еще теплая, примерно на 2 минуты снова подключите ее к блоку питания.
  5. А вот теперь элемент нужно поместить в морозильную камеру на 10 минут.
  6. По прошествии этого времени достаньте батарейку, подождите несколько минут, пока она нагреется до комнатной температуры.
  7. Вот и все, заряд восстановлен! Элемент можно использовать по назначению.

Получая заряжаемую пальчиковую батарейку данным способом, обратите внимание и на эти рекомендации:

  • Процесс не пойдет, если вы перепутаете полярность при подсоединении проводов. Более того, таким образом вы уничтожите оставшийся в элементе заряд.
  • Описанным методом батарейку допустимо заряжать 1-2 раза.
  • Способ подходит только для пальчиковых щелочных элементов!
  • Производить процедуру можно в любых условиях окружающей среды (за исключением этапа морозильной камеры).

Способ 3: нагревание

Восстановить заряд батарейки можно и обычным нагреванием. Но будьте осторожны – способ чреват взрывом изделия!

Самое простое – в следующем:

  1. Наберите в емкость горячей (но не кипящей) воды. Положите туда элементы питания.
  2. Сколько заряжать батарейки таким способом? Держите их в воде не более 20 секунд, чтобы не спровоцировать печальные последствия!
  3. Подождите, пока батарейка полностью высохнет и остынет до комнатной температуры. Все, ее можно использовать!

Способ 4: уменьшение объема

Метод довольно-таки непонятный и экзотический на первый взгляд. Нам нужно уменьшить элемент питания в размерах, чтобы заряд в нем самостоятельно восстановился.

Что нужно делать для этого? Механически уменьшить, сделать тоньше объем корпуса. Для этого батарейку бьют об что-то твердое – асфальт, стену, камень, кирпич и проч. Или просто топчут ее плотной обувью. Можно попытаться сплющить подручным инструментом – например, плоскогубцами.

Таким методом получится зарядить все пальчиковые батарейки. Надо сказать, что столь «варварский» способ помогает восстановить заряд в некоторых случаях даже до 100 %!

Способ 5: воздействие растворов

Продолжаем разбирать, как зарядить батарейки в домашних условиях. Внутри этого способа можно выделить два метода.

Инструкция для первого:

  1. Вскройте чем-то острым (например, ножом) крышку батарейки.
  2. Убедитесь, что все находящиеся внутри составляющие целы – угольный порошок, цинковый цилиндр, стержень.
  3. Приготовьте солевой раствор. Для этого растворите 2 ложки обычной поваренной соли в нескольких стаканах воды.
  4. Поместите батарейки в данный состав.
  5. Теперь солевой раствор с элементами питания нужно довести до кипения. Кипятить следует не более 10-15 минут.
  6. Остудите батарейки до приемлемой для рук температуры.
  7. Теперь нужно вернуть снятые прокладки, крышечки на место.
  8. Чтобы поспособствовать более полной герметизации, дополнительно замажьте их сверху воском или пластилином.
  9. Вот и все, изделия готовы к эксплуатации.

Как зарядить батарейки в домашних условиях другим способом:

  1. Проделайте шилом или подобным инструментом рядом с угольным стержнем отверстия в крышечках батарейки. Глубина каждого должна быть в пределах 3/4 высоты всего элемента питания.
  2. В отверстие залейте жидкость. Можно взять не обычную воду, а раствор двойного уксуса или же соляной кислоты (не более 8-10 %).
  3. Для достаточного насыщения основы нужно повторить процедуру залития несколько раз, выдерживая временные промежутки, чтобы состав успел впитаться.
  4. В заключение обязательно закупорьте отверстия. Для этих целей лучше всего использовать смолу или пластилин.
  5. А теперь можно использовать элемент питания – его заряд должен восстановиться до 70-80 %.

Теперь вы знаете, как можно зарядить пальчиковый щелочной аккумулятор. Выберите любой удобный для себя способ. И, самое главное, – будьте предельно осторожны! От неосторожных действий батарейка может взорваться!

Если батарейка в ваших наручных часах или калькуляторе иссякла в самый неподходящий момент (а так обычно и бывает), воспользуйтесь типично оч.умелым способом по восстановлению ее сил.

Для этого большую и полную энергии батарейку на 1,5 В (например, из фонарика) соедините с маленькой и обессилевшей, обязательно проследив, чтобы плюс подсоединялся к плюсу, а минус к минусу.

На рисунках показано, как при зарядке реек можно обойтись без проводов. Уже через 10—15 минут зарядки маленькая батарейка начнет «оживать» и сможет питать ваши часы несколько часов, но для того чтобы батарейка зарядилась лучше, мы рекомендуем оставить их наедине на ночь. За это время реанимируемая батарейка получит такой «заряд бодрости», что ваши электронные часы смогут проходить еще несколько месяцев. Причем батарейка-донор может снова занять свое место в фонарике.

Предупреждение! Если маленькая батарейка имеет напряжение 3 В, то для ее зарядки надо использовать две включенные последовательно батарейки по 1,5 В. Для батареек с номинальным напряжением 1,25 В этот способ зарядки использовать не рекомендуется.

Очумелые ручки
© А. Бахметьев, Т. Кизяков
© Д. Бурусов – рисунки
© «Росмэн»

Информация представленная на сайте
размещена для ознакомления

Как зарядить одноразовые батарейки в домашних условиях | Энергофиксик

Батарейки – это одноразовый элемент питания, который после того, как разрядится необходимо утилизировать. И, казалось бы, к повторному использованию они полностью не пригодны. Но порой возникают такие ситуации, когда вам срочно нужно воспользоваться тем или иным гаджетом (например, фонариком), а на руках у вас только подсевшие батарейки.

В этой статье я расскажу о нескольких вариантах подзарядки обычной батарейки. Итак, начнем.

yandex.ru

yandex.ru

Используем зарядное устройство

Многие из нас постепенно отказываются от использования одноразовых батареек и переходят на аккумуляторы, заряжаемые через специализированное устройство. Так вот с помощью такой зарядки можно подзарядить и обычную батарейку.

Важно. Для подзарядки подходят только щелочные (алкалиновые) батарейки. Даже не пытайтесь выполнить зарядку солевых батареек. В лучшем случае они у вас просто потекут, в худшем могут разорваться.

Алгоритм использования зарядки будет следующим:

1. Установите в посадочное гнездо зарядки батарейку.

2. Подключите зарядку к сети.

3. Как только индикатор покажет полный заряд, то немедленно извлеките батарею из зарядки. Ни в коем случае не оставляйте ее, так как дальнейшая зарядка может привести к тому, что батарейка вздуется и потечет.

yandex.ru

yandex.ru

Таким вот образом вы сможете зарядить батарейку всего лишь несколько раз, так как каждый цикл снижает емкость на треть.

Заряжаем батарейку с помощью блока питания

Еще одним способом, с помощью которого можно зарядить батарейку, является применение блока питания.

Для того, чтобы с помощью него зарядить вашу батарейку, скорее всего придется обрезать разъем, чтобы получить возможность развести «+» и «-».

yandex.ru

yandex.ru

Алгоритм зарядки будет следующим:

1. Подсоединяем плюс и минус блока питания к плюсу и минусу батарейки (соблюдаем полярность).

2. После этого включаем в сеть блок питания и очень внимательно следим за температурой батарейки. Как только она разогреется до 50 Градусов (палец невозможно будет удержать дольше пары секунд) необходимо отключить зарядку от сети и подождать пока батарейка не остынет естественным путем до комнатной температуры.

Если вы не дождетесь полного остывания и приступите к следующему этапу, то батарейка будет испорчена и дальнейшая зарядка бессмысленна.

3. После полного остывания вновь подключите блок питания в сеть и теперь продержите батарейку ровно 120 секунд не более.

4. Как только прошло две минуты, поместите батарейку в морозильную камеру вашего холодильника на 10 минут.

5. Потом извлеките батарейку из морозилки и обязательно дождитесь ее нагревания до комнатной температуры и полного просыхания.

Примечание. Таким образом зарядить можно всего 2 раза.

Заряжаем уменьшая объем за счет механического воздействия

yandex.ru

yandex.ru

Пожалуй, самым быстрым способом частично восстановить заряд это уменьшить объем батарейки. Для этого совсем не нужно кусать или бить об асфальт батарейку (как многие делают). Ведь таким образом вы вполне можете повредить защитный кожух, и батарейка просто вытечет.

Достаточно взять обычные пассатижи и сжать по кругу батарейку.

Таким образом, можно восстановить до 80 процентов от первоначального заряда, правда всего лишь один раз.

Кроме вышеописанных способов существуют еще два варианта, а именно кипячение и принудительное нагревание, но из-за своей сложности и высокой опасности я крайне не рекомендую их использовать.

Заключение

Конечно, покупка нового элемента питания гораздо проще и практичней, но если сложилась безвыходная ситуация, а заряженная батарейка нужна позарез, то вышеописанные способы вполне могут вам помочь. Понравилась статья, тогда поставьте палец вверх. И спасибо за ваше внимание!

Зарядное устройство для литиевых таблеток

для монетных аккумуляторов

Это универсальное зарядное устройство было разработано для зарядки литиевых аккумуляторных батарей типа «таблетка» CR2016 / CR2025 / CR2032. Просто вставьте аккумулятор в держатель и подключите к любому USB-порту для подзарядки, индикатор питания D3, индикатор D1 показывает цикл зарядки. Плата была разработана для использования двух микросхем, либо BQ21040 IC от Texas instruments или MCP73831 от Microchip, однако плата тестируется с BQ21040 IC.

Программируемый ток заряда с использованием внешнего резистора до 800 мА (по умолчанию — 50 мА), следуйте приведенной ниже формуле, чтобы установить желаемый ток.

Внешний резистор R2 используется для программирования выходного тока (от 50 до 800 мА) и может использоваться в качестве монитора тока.

R ISET = K ISET / I OUT

Где

  • I OUT — желаемый ток быстрой зарядки;
  • K ISET — коэффициент усиления, указанный в электрических характеристиках (1)

Для большей точности при более низких токах часть чувствительного полевого транзистора отключена, чтобы обеспечить лучшее разрешение.На рисунке 1 показан переход от низкого тока к более высокому. При переходе от более высоких токов к более низким токам возникает гистерезис, и переход происходит около 0,15 А.

Для мониторинга хоста используется подтягивающий резистор между клеммой STATUS и VCC хоста, а для визуальной индикации резистор, соединенный последовательно со светодиодом, подключается между клеммой STATUS и источником питания. Первая зарядка после подачи питания на вход светодиод будет гореть, а светодиод не будет в состоянии OVP / SLEEP.

BQ21040 — Зарядное устройство для литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов с одним входом, одноэлементом

Устройство bq21040 представляет собой линейное зарядное устройство для литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов с высокой степенью интеграции, предназначенное для портативных устройств с ограниченным пространством. Устройство работает либо от порта USB, либо от адаптера переменного тока. Высокий диапазон входного напряжения с защитой от перенапряжения на входе поддерживает недорогие нерегулируемые адаптеры. Bq21040 имеет один выход питания, который заряжает аккумулятор. Системная нагрузка может быть размещена параллельно с аккумулятором до тех пор, пока средняя системная нагрузка не удерживает аккумулятор от полной зарядки в течение 10-часового таймера безопасности.Аккумулятор заряжается в три фазы: кондиционирование, постоянный ток и постоянное напряжение. На всех этапах зарядки внутренний контур управления отслеживает температуру перехода IC и снижает ток заряда, если превышен внутренний температурный порог. Силовой каскад зарядного устройства и функции измерения тока заряда полностью интегрированы. Функция зарядного устройства имеет высокоточные контуры регулирования тока и напряжения, отображение состояния заряда и прекращение заряда.

Пороговые значения тока предварительной зарядки и тока завершения установлены на 20% и 10% соответственно.Значение тока быстрой зарядки программируется с помощью внешнего резистора.

Примечание. На плате предусмотрена двойная опция для зарядки ИС, см. Техническое описание MCP73831 и используйте соответствующие компоненты в соответствии с техническими данными.

Характеристики (BQ21040)

  • Вход питания 5 В Порт USB
  • Погрешность зарядного напряжения 1%
  • Точность тока заряда 10%
  • Низкий ток утечки батареи (1 мкА)
  • Выходной ток прибл. 50 мА
  • Литий-ионная и литий-полимерная плоская батарея 2 В CR2016 / CR2025 / CR2032
  • Защита от перегрева через NTC
  • Фиксированный 10-часовой таймер безопасности
  • Индикация состояния — Зарядка / Готово
  • OUT Защита от короткого замыкания и обнаружение короткого замыкания ISET
  • 125 ° C Температурное регулирование; 150 ° C Тепловой
  • Защита от отключения

Схема

Список деталей

Фото

Видео

BQ21040 Лист данных

bq21040

LTC4054L-4.2 Техническое описание и информация о продукте

Особенности и преимущества

  • Программируемый диапазон тока заряда: от 10 мА до 150 мА
  • Внешний полевой МОП-транзистор, чувствительный резистор или блокирующий диод не требуются
  • Комплектное линейное зарядное устройство в комплекте ThinSOT для одноэлементных / плоских литий-ионных батарей
  • Работа с постоянным током / постоянным напряжением с терморегулированием * для максимального увеличения скорости заряда без риска перегрева
  • Зарядка одноэлементных литий-ионных аккумуляторов напрямую от USB-порта
  • Предустановка 4.Напряжение заряда 2 В с точностью ± 1%
  • Выход монитора зарядного тока для измерения газа *
  • Автоматическая подзарядка
  • Вывод состояния зарядки
  • C / 10 Прекращение оплаты
  • Максимальный ток потребления 25 мкА в режиме отключения
  • Порог постоянной подзарядки 2,9 В
  • Пределы пускового тока плавного пуска
  • Доступен в 5-выводном низкопрофильном корпусе (1 мм) SOT-23

Подробнее о продукте

LTC4054L — это законченное линейное зарядное устройство постоянного тока / постоянного напряжения для одноэлементных литий-ионных батарей.Небольшой размер и способность регулировать низкие токи заряда делают LTC4054L особенно подходящим для портативных приложений, использующих перезаряжаемые литий-ионные батарейки малой емкости. Кроме того, LTC4054L специально разработан для работы в соответствии со спецификациями питания USB.

Внешний измерительный резистор не требуется, а блокирующий диод не требуется из-за внутренней архитектуры полевого МОП-транзистора. Тепловая обратная связь регулирует ток заряда, чтобы исключить тепловое превышение. Напряжение заряда зафиксировано на 4.2 В, а ток заряда можно программировать извне с помощью одного резистора. LTC4054L автоматически завершает цикл заряда, когда ток заряда падает до 1/10 запрограммированного значения после достижения конечного напряжения холостого хода.

Когда входной источник питания (сетевой адаптер или источник питания USB) отключен, LTC4054L автоматически переходит в состояние низкого тока, снижая ток разряда батареи до менее 2 мкА. LTC4054L можно перевести в режим отключения, снизив ток питания до 25 мкА.

Другие функции включают в себя монитор тока заряда, блокировку пониженного напряжения, автоматическую подзарядку и вывод состояния для индикации окончания заряда и наличия входного напряжения.

* США. Патент № 6,522,118

.

Приложения

  • Зарядное устройство для литий-ионных батарей типа «таблетка»
  • Портативные MP3-плееры, беспроводные наушники
  • Приложения Bluetooth
  • Многофункциональные наручные часы

Как заряжать литиевые батарейки в форме таблеток_Greenway battery

Литиевая аккумуляторная технология — это зонтик, охватывающий широкую область применения аккумуляторных батарей.Есть много разных версий литиевых батарей, различающихся от размера до химического состава. Самые популярные из этих аккумуляторов встречаются в небольших устройствах.

Как правило, литиевые батареи являются наиболее распространенными на рынке. Пока есть электронные устройства, нуждающиеся в подзарядке, будут литиевые батареи. Они продолжают доминировать в мире благодаря своим мощным свойствам.

Но что вы знаете об этих батареях? Какой в ​​вашем устройстве?

Батарейки типа «таблетка» или «таблетка» очень распространены.Они существуют уже много лет, питая небольшие устройства, такие как часы и калькуляторы. Давайте немного покопаемся.

Что такое плоские литиевые батарейки?

Ячейки для монет или кнопок названы так из-за их формы и размера. Те, которые более тонкие и напоминают монеты, называются ячейками для монет, а более толстые — пуговицами, потому что они выглядят так.

Эти батареи бывают диаметром от 5 до 25 мм.Их высота составляет от 1 до 6 мм. Это одиночные элементы, используемые в качестве первичных батарей, что означает, что они используются один раз и утилизируются.

Есть три основных категории монетных элементов: щелочные, литиевые и оксид серебра. Физически они взаимозаменяемы. Возможно, вы даже не сможете отличить один тип от другого, если не присмотритесь.

Однако они разные по химическому составу. Некоторые химические вещества более предпочтительны, чем другие.Все зависит от использования и технических характеристик. Например, динамики и камеры с функциями высокого потребления энергии имеют разные потребности в удаленном питании. Вам нужно понимать, как работают батарейки для монет, чтобы получить максимум удовольствия.

Если вы считаете, что литиевые батарейки типа «таблетка» являются лучшими, то вы правы. Поскольку срок службы их батарей в два раза больше, чем у щелочных батарей, они более дороги.

Серебряные и литиевые батарейки типа «таблетка» практически равны по сроку службы.

Тем не менее, разница в напряжениях. Литиевые батарейки типа «таблетка» имеют номинальное напряжение 3 В, а серебряные — 1,5. Это означает, что первый намного сильнее с точки зрения выходной мощности.

Ваш выбор зависит от того, какое устройство вы используете. Если вы собираетесь заменить аккумулятор, посмотрите характеристики текущих в устройстве и сравните их с новыми. Таким образом, вы получите точную мощность для работы вашего устройства.

Характеристики плоских литиевых батарей

Химия. Все литиевые батарейки типа таблетка содержат диоксид лития-марганца (Li-MnO2). Это составляет 80% всех литиевых батарей на рынке. Одна Li-MnO2 может быть лучше двух щелочных или серебряных монет.

Именование. Обозначение химии префиксом IEC — «CR». Это означает, что любая батарея, которая начинается с CR, является литиевой монетой.Многие не понимают, как называются батареи. Но если вы понимаете, как все они работают, становится очень легко получить желаемое.

Каждая батарея имеет стандартное название. Это похоже на код, который используется для определения конкретного продукта. Самый популярный стандарт именования — Международная электрохимическая комиссия (IEC). У каждой батареи должно быть указано название.

Например, аккумулятор можно назвать CR2032.Это означает, что это литиевая батарея, одноэлементная, диаметром 20 мм и высотой 3,2 мм.

В этом примере буква C обозначает химический состав литиевых батарей. R — форма батареи, она круглая. Тогда цифры говорят об их точном размере.

Напряжение и емкость. Как обсуждалось выше, литиевые батарейки типа «таблетка» имеют номинальное напряжение 3 В. Но могут быть небольшие колебания в зависимости от стандартов качества производителя.Литиевые батарейки типа «таблетка» имеют гораздо большую емкость, чем щелочные и серебряные, что делает их наиболее полезными.

Лучшее сопротивление утечке. Литиевая батарейка-таблетка более устойчива к коррозии, чем другие. Это означает, что ваше устройство безопаснее использовать их.

Они легкие. Портативность жизненно важна для небольших устройств. Например, если вы носите наручные часы, они должны быть легкими на руке.

Термостойкость.Литиевые батарейки типа «таблетка» лучше работают при экстремальных температурах, чем щелочные и серебряные. Поэтому стоит отметить, что они безопаснее для вас и вашего устройства.

Можно ли заряжать литиевые батарейки типа «таблетка»?

Во многих случаях плоские литиевые батареи предназначены для первичного использования. Другими словами, вы используете только один раз и утилизируете.

К счастью, технология сделала возможным производство вторичных литий-ионных элементов, таких как перезаряжаемый CR2032.Это батареи, которые можно перезаряжать.

Однако таких аккумуляторов очень мало. Вы редко найдете на рынке перезаряжаемые литиевые батарейки типа «таблетка». И если вы это сделаете, они будут только для более крупных устройств, таких как компьютеры и портативные игровые устройства. Они используются для хранения данных, когда устройство выключено.

Помимо CR2032, единственная литиевая батарейка типа «таблетка», которую вы можете найти на рынке, — это CR123.Это немного толще, чем обычная батарейка АА, и короче. Это один из перезаряжаемых типов из-за его емкости, размера и использования.

Как заряжать литиевые батарейки типа «таблетка»?

Инструкции по подзарядке CR2032 с помощью портативного зарядного устройства.

1. Выключить прибор

Нажмите кнопку «Питание» на вашем устройстве, чтобы выключить его.

2. снять аккумулятор

Выньте CR2032. Обратитесь к руководству пользователя устройства, чтобы узнать, как извлечь аккумулятор. Не забудьте сделать это, когда батарея разряжена или умирает.

3. Поместите аккумулятор в зарядное устройство

Есть несколько вариантов зарядных устройств для батарей CR2032. Купите подходящее зарядное устройство и следуйте инструкциям пользователя.Зарядное устройство типа «таблетка» ML2032 — одно из лучших зарядных устройств для такого типа аккумуляторов.

4. Подключите зарядное устройство к розетке и включите его.

Вы увидите, что батарея начнет заряжаться автоматически. Подождите, пока не убедитесь, что он полностью заряжен. ML2032 имеет красный и зеленый свет для индикации состояния зарядки аккумулятора.

Использование адаптера питания

1.Нажмите «Power», чтобы выключить устройство.

2. Вставить адаптер в розетку на приборе

.

3. Подключите другой конец к выходу питания, и устройство начнет заряжаться.

На рынке не так много вторичных литиевых батарей типа «таблетка». Возможно, это из-за небольшого количества устройств, которые их используют. Тем не менее, они по-прежнему такие же мощные, как и любые другие литиевые батареи.

ML2032 Зарядное устройство для монетных элементов — Beyondlogic

Эта конструкция предназначена для подзарядки литиево-марганцевых аккумуляторных батарей Maxell ML2032 типа «таблетка» номинальным напряжением 3,0 В. Это «специальные» батарейки типа «таблетка», разработанные специально как перезаряжаемые вторичные элементы.

Не рекомендуется пытаться перезарядить основной CR2032. Эти элементы не предназначены для подзарядки.

Фон

Существуют перезаряжаемые заменители популярной литиевой батареи типа «таблетка» CR2032 3 В, но с одной оговоркой — это уменьшение емкости.Обычный CR2032 от известных производителей, таких как Panasonic, будет иметь емкость около 220 мАч.

Перезаряжаемые заменители CR2032, по-видимому, бывают разного химического состава.

Maxell (ML2032) и Renata производят вторичный диоксид лития-марганца с номинальным напряжением 3,0 В и емкостью примерно 65 мАч. Эти элементы требуют постоянного зарядного напряжения 3,1 В.

Renata производит литий-кобальтово-оксидный элемент ICR2032 емкостью 60 мАч с номинальным напряжением 3.7V. Также в их портфолио есть литий-железо-фосфат IFR2032 45 мАч с номинальным напряжением 3,2 В

.

Также широко доступны батарейки типа «таблетка» LIR2032, где LIR означает «литий-ионный аккумулятор». Как вы можете догадаться, они ведут себя как литий-ионные элементы, имеют номинальное напряжение 3,6 В и емкость около 40 мАч.

Каждый химический состав предъявляет особые требования к зарядке и не является взаимозаменяемым.

Схема

Maxell, Panasonic и Renata предоставляют последовательные примеры схем и инструкции по зарядке литиево-марганцевых монетных батарей из диоксида марганца.

Обычно он состоит из регулятора 3,1 В или 3,2 В, диода и токоограничивающего резистора. Регулятор обеспечивает постоянное напряжение и гарантирует, что во время зарядки к элементу приложено не более 3,3 В. Диод предотвращает подачу тока на регулятор при отключении входного источника питания.

Токоограничивающий резистор гарантирует, что зарядный ток никогда не превышает максимально допустимый для батареи. Для ML2032 это 2 мА — да, еще один нюанс. При емкости 65 мАч время зарядки составляет всего тридцать два с половиной часа — при условии заряда постоянным током, чего эта схема не обеспечивает.

Для расчета номинала резистора предполагается, что элемент может быть разряжен как минимум до 2 В. При максимальной скорости зарядки 2 мА это означает, что сопротивление нашего резистора должно быть больше 550 Ом при зарядке от регулятора 3,1 В.

Необычное напряжение требует использования регулируемого регулятора напряжения с малым падением напряжения. В этом дизайне LP2980 был выбран от Texas Instruments. Этот LDO может обеспечивать выходной ток до 50 мА и оснащен выводом включения.

В качестве дополнительной опции эта конструкция оснащена оконным компаратором TPS3700.Его можно использовать для включения зарядки, когда напряжение батареи находится в допустимом диапазоне от 2,0 до 3,0 В.

Это также можно использовать для прекращения заряда, когда аккумулятор превышает 3,0 В. Светодиод, подключенный к выходу регулятора, погаснет, когда напряжение на клеммах аккумулятора достигнет 3,0 В, указывая на то, что аккумулятор заряжен.

Компаратор и связанные с ним пассивные элементы можно не устанавливать, но убедитесь, что R2 заполнен для включения регулятора.

Файлы дизайна

Файлы

Design можно загрузить с веб-сайта Circuit Maker.Circuit Maker — это бесплатный инструмент EDA от Altium.

границ | Методы определения характеристик на месте литий-ионных аккумуляторов на основе плоских элементов

Введение

Литий-ионные батареи

в качестве перерабатываемого источника питания использовались в различных электронных устройствах и оборудовании для хранения энергии (Armand and Tarascon, 2008), что вызвало большой интерес в академическом сообществе, в то время как сложный электрохимический процесс все еще продолжается. таинственный внутри литий-ионных аккумуляторов во время езды на велосипеде (Qian et al., 2015; Росс, 2015; Wu et al., 2016; Ян и др., 2017). Методы определения характеристик in situ вполне подходят для изучения взаимосвязи между структурой и поведением литий-ионных аккумуляторов, которые могут in situ наблюдать за электронной структурой, кристаллической структурой, развитием микроморфологии и т. Д. (Yang et al. ., 2017). В последние годы было разработано множество методов определения характеристик in situ , таких как in situ дифракция рентгеновских лучей (XRD) (Hu et al., 2014; Лю и др., 2014; Sharma et al., 2015), in situ, Рамановская спектроскопия (Gross et al., 2013; Lanz et al., 2013; Wu et al., 2013a), in situ, инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (Cheng et al. , 2007) и in situ с помощью просвечивающей электронной микроскопии (Chen et al., 2015).

Литий-ионные батареи

работают в закрытых помещениях для защиты материалов электродов от воздушной атмосферы, поэтому очень сложно получить внутреннюю информацию об этих батареях, за исключением некоторых методов определения характеристик ex situ после разборки батарей.Чтобы изучить изменение структуры и эволюцию поверхности электродных материалов во время электрохимических реакций, многие исследователи приложили большие усилия для разработки методов in situ для литий-ионных аккумуляторов. Терстон и др. (1998) разработали раннюю рентгеновскую камеру in situ XRD для измерения материалов электродов и интуитивно наблюдаемого расширения и сжатия решетки, фазового перехода и многофазного образования. В течение следующих двух десятилетий in situ ячейки XRD были разработаны в достаточной степени со следующей типичной конструкцией: отверстие было создано в защитном корпусе или токосъемнике и затем закрыто прозрачным для рентгеновских лучей материалом, таким как каптон, Be , или алюминиевой фольгой.Обычно они основывались на моделированной батарее (Misra et al., 2012; He et al., 2013; Lin et al., 2013, 2014; Roberts et al., 2014; Stancovski, Badilescu, 2014; Villevieille et al., 2014) или монетную ячейку (Thorne et al., 2011; Fell et al., 2012; Zhu et al., 2013; Lowe, Gao, 2014). Первый рамановский элемент in situ был разработан Inaba et al. в 1995 г., который был использован для изучения электрохимического внедрения Li в графит (Inaba et al., 1995). Shu et al. (2011) также изготовили рамановскую батарею in situ для исследования электродного материала Li 4 Ti 5 O 12 .Большинство рамановских ячеек in situ были основаны на моделированной батарее (Long et al., 2011; Nakagawa et al., 2012; Gross et al., 2013; Lanz et al., 2013; Wu et al., 2013b; Hy и др., 2014). Однако эти батареи in situ не получили широкого распространения в исследовательском сообществе из-за их сложной конструкции, высокой стоимости и короткого времени работы.

В этой работе были спроектированы и испытаны батареи in situ на основе плоских элементов питания для литий-ионных батарей. Путем модификации обычных монетных ячеек мы изготовили in situ XRD и рамановских монетных ячеек, с помощью которых были получены отличные результаты измерений для Li 4 Ti 5 O 12 и LiFePO 4 .По сравнению с коммерческими смоделированными батареями, плоские элементы имеют множество преимуществ, таких как низкая стоимость, простая сборка и хорошее уплотнение. Таким образом, методы определения характеристик in situ на основе плоских элементов вызовут широкий интерес в области электрохимии.

Эксперимент

Конструкция

In situ монетных ячеек

Как показано на Рисунке 1A, обычный монетный элемент состоял из отрицательного корпуса батареи, шрапнели батареи, литиевого анода, сепаратора, материала электрода, токосъемника и положительного корпуса батареи сверху вниз.Основываясь на обычной плоской ячейке, мы разработали in situ, XRD и рамановские ячейки (рисунки 1B, C). Для in situ XRD лист Be в качестве окна для рентгеновских лучей был прочно прикреплен к нижней части корпуса термопластичной пленкой. В данном случае лист Be был выбран из-за его высокого пропускания рентгеновского излучения и большого окна электрохимической стабильности (0–4 В по сравнению с Li + / Li). В конструкции все компоненты были высушены в печи при 80 ° C в течение 6 часов, а затем собраны в перчаточном ящике, заполненном газообразным аргоном (H 2 O, O 2 <1 частей на миллион).Примечательно, что токоприемник представляет собой металлическую сетку с двумя проводящими хвостами, а рабочий электрод был направлен к окну для рентгеновских лучей, а не противоэлектрод в обычной монетной ячейке. Рамановская ячейка in situ аналогична монетной ячейке in situ XRD, за исключением оптического окна из кварца.

Рисунок 1 . Структурные схемы и реальные фотографии обычного монетного элемента и in situ . (A) Обычный монетный элемент. (B) In situ Кювета для дифракции рентгеновских лучей. (C) In situ Рамановская ячейка.

Подготовка рабочего электрода

Для in situ XRD один рабочий электрод был приготовлен в виде смеси пасты, содержащей 42,5 мас.% Li 4 Ti 5 O 12 (Ishihara Sangyo Kaisha, Ltd.), 42,5 мас.% Ацетиленовой сажи, и 15 мас.% политетрафторэтилена (ПТФЭ), который был спрессован на сетку из нержавеющей стали. Другой был приготовлен в виде пасты смеси, содержащей 80 мас.% LiFePO 4 (Sumitomo Osaka Cement Co.Ltd., Япония), 10 мас.% Ацетиленовой сажи и 10 мас.% ПТФЭ, которые прессовали на алюминиевой сетке (100 меш) с массовой загрузкой приблизительно 5 мг / см -2 . Противоэлектрод из металлического лития был отделен от рабочего электрода пористой полипропиленовой пленкой Celgard film 2400, а в качестве электролита использовался 1 M LiClO 4 в смеси этиленкарбоната (EC) / диэтилкарбоната (DEC) (1: 1). по объему) или 1 М LiPF 6 в смеси ЭК и диметилкарбоната (ДМК) (1: 1 по объему).

Для комбинационного рассеяния in situ рабочий электрод состоял из 90 мас.% Li 4 Ti 5 O 12 и 10 мас.% ПТФЭ, который был напрессован на сетку из нержавеющей стали. Для сравнения содержание углерода в рабочем электроде составляло 10 и 42,5 мас.%. Противоэлектрод из металлического лития был отделен от рабочего электрода пористой полипропиленовой пленкой Celgard film 2400, а в качестве электролита использовался 1 M LiClO 4 в смеси EC / DEC (1: 1 по объему).

In situ Измерения

Электрохимические измерения проводились на системе тестирования батарей (BioLogic VSP-300) при комнатной температуре с диапазоном потенциалов 1,2–2,0 В для Li 4 Ti 5 O 12 и 2,8–4,0 В для LiFePO. 4 . Одновременно с этим были получены рентгенограммы с использованием дифрактометра Bruker D2 PHASER с излучением Cu kα или спектры комбинационного рассеяния были получены на микро-рамановском спектрометре Thermo Scientific ™ DXR.

Результаты и обсуждение

Наши плоские плоские ячейки XRD / Рамана были протестированы с материалами рабочего электрода Li 4 Ti 5 O 12 и LiFePO 4 , и их конструкции были оптимизированы в соответствии с экспериментальными результатами. Для плоского элемента in situ XRD мы выбрали два листа Be толщиной 0,2 и 0,5 мм для измерения in situ электрода LiFePO 4 . Во время зарядки с 2,8 до 4.0 В со скоростью 0,1 ° C, измерений in situ XRD проводились одновременно. Как показано на рисунке 2A, дифракционные пики LiFePO 4 могут наблюдаться для листа Be толщиной 0,2 мм, но это трудно для листа Be толщиной 0,5 мм, как показано на рисунке 2B, потому что толстый лист Be сильно поглотит рентгеновские лучи. На рентгенограмме in situ для LiFePO 4 пик XRD LiFePO 4 (211) (обозначенный «T») уменьшается во время процесса зарядки, а два пика XRD FePO 4 (020) и ( 211) (обозначенный буквой «H») появляется и увеличивается, что было таким же, как в литературе, опубликованной в прошлом (Gibot et al., 2008; Meethong et al., 2012). Таким образом, пиковая интенсивность зависит от толщины листа Be, а толщина 0,2 мм подходит для измерений in situ XRD.

Рисунок 2 . In situ Измерение дифракции рентгеновских лучей (XRD) с различными листами Be. Результаты XRD in situ LiFePO 4 с листом Be (A), 0,2 мм и (B) толщиной 0,5 мм, соответственно. «H» представляет собой гетерозит (фаза с низким содержанием лития, FePO 4 ), «T» представляет собой трифилит (фаза с высоким содержанием лития, LiFePO 4 ).

Хорошо известно, что образец для измерения XRD должен быть помещен в фиксированную плоскость, и измеренный пик будет смещаться с высотой плоскости. В нашей плоской плоской ячейке XRD тонкий лист Be будет изгибаться под большим давлением, которое, как ожидается, будет влиять на измеренный пик в большей или меньшей степени. Как показано на рис. 3A, мы подготовили две плоские ячейки XRD in situ (батарея A и батарея B) с регулировочной шайбой батареи 0,8 и 1,0 мм соответственно. Лист Be очень плоский в батарее A, в то время как в батарее B он явно изогнут из-за разного давления сверху вниз.На рис. 3B показаны рентгенограммы Li 4 Ti 5 O 12 , измеренные с этими двумя плоскими ячейками in situ . Пик XRD батареи B, очевидно, шире, чем пик A-батареи, с довольно большим плечом пика в небольшом углу. Фактически, изогнутый лист Be сделал разные части рабочего электрода, расположенные на разной высоте, поэтому широкий и асимметричный пик B-батареи был наложением частичных пиков XRD под разными углами. Таким образом, мы выбрали регулировочную шайбу аккумулятора 0.Толщиной 8 мм для получения плоского рентгеновского окна при надлежащем давлении.

Рисунок 3 . Влияние изгиба электрода на результаты рентгеновской дифракции. (A) Схемы плоских и изогнутых электродных пленок, прижатых к листам Be. (B) Рентгенограммы Li 4 Ti 5 O 12 , измеренные с двумя разными монетными ячейками in situ в (A) .

Для проверки плоской плоской ячейки XRD с различными электролитами катодный материал LiFePO 4 был измерен в диапазоне потенциалов 2.8–4,0 В с двумя общими электролитами: 1 M LiClO 4 в EC / DEC (1: 1 по объему) и 1 M LiPF 6 в EC / DMC (1: 1 по объему). Как показано на рисунке 4, кривые заряда и разряда достаточно хороши для LiPF 6 , в то время как кривая заряда для LiClO 4 показывает аномальное плато при напряжении 3,8 В. На самом деле, аномальное плато следует отнести к побочная реакция, поскольку LiClO 4 с сильной окисляемостью может реагировать с листом Be при высоком напряжении.Таким образом, электролит LiPF 6 (EC / DMC = 1: 1 по объему) оказался хорошим выбором в качестве материала катода в плоской ячейке XRD. С другой стороны, анодный материал Li 4 Ti 5 O 12 может быть in situ , отлично измеренный для обоих электролитов с диапазоном потенциалов 1,2–2,0 В.

Рисунок 4 . Кривая заряда и разряда in situ рентгеновских дифракционных монетных элементов с различными электролитами, такими как 1 M LiClO 4 в смеси этиленкарбоната (EC) и диэтилкарбоната (1: 1 по объему, зеленый цвет) или 1 M LiPF 6 в смеси ЭК и диметилкарбоната (1: 1 по объему, красный цвет).Здесь измерения заряда-разряда проводились при силе тока C / 10 в диапазоне потенциалов 2,8-4,0 В.

Используя эту плоскую круглую рентгеновскую дифрактограмму in situ XRD, мы успешно получили образцы in situ XRD во время электрохимической реакции, как показано на рисунке 5, которые можно глубоко проанализировать, чтобы выявить структурную эволюцию электродных материалов. Для Li 4 Ti 5 O 12 электрохимические измерения были выполнены как: заряд при C / 10 до 2.0 В, а затем потенциостатический в течение 10 ч; разряд при C / 10 до 1,2 В, а затем потенциостатический в течение 10 часов. Одновременно с этим каждые 1 час снимали in situ рентгенограмм (включая время измерения 42 мин и интервал времени 18 мин). Как показано на рисунке 5B, красная и синяя кривые были измерены во время процессов заряда и разряда соответственно. Пики XRD могут быть отлично согласованы с функцией Лоренца для получения положения пика, интенсивности пика, площади пика и полной ширины на половине максимума.Для пика (111) Li 4 Ti 5 O 12 положение пика сместилось на небольшой угол во время процесса заряда, а затем положение пика постепенно восстановилось во время процесса разряда, как показано на рисунке 5C. Между тем, пиковая интенсивность уменьшалась и восстанавливалась во время процессов заряда и разряда соответственно, как показано на рисунке 5D. Однако результаты подгонки положения пика и интенсивности не такие гладкие, что следует отнести к небольшому соотношению сигнал-шум.Кроме того, положение пика и интенсивность могут использоваться для оценки фазовой доли и постоянных решетки, что важно для изучения структурной эволюции литий-ионных аккумуляторов.

Рисунок 5 . In situ характеристика электрода Li 4 Ti 5 O 12 . (A) Кривая заряда / разряда in situ монетного элемента с Li 4 Ti 5 O 12 электродом: заряд при C / от 10 до 2.0 В, а затем потенциостатический в течение 10 ч; разряд при C / 10 до 1,2 В, а затем потенциостатический в течение 10 часов. (B) In situ Картины дифракции рентгеновских лучей (XRD) этого монетного элемента in situ во время процессов заряда и разряда. Изменение положения (C) и (D) интенсивности пика (111), полученного из in situ XRD-диаграмм в (B) .

В нашем дизайне также есть некоторые ограничения. Хотя лист Be очень популярен для in situ XRD, Be очень токсичен в форме порошка и может легко окисляться при высоком потенциале, поэтому его иногда заменяли пленкой из алюминия или пленкой из алюминия.В монетной ячейке in situ XRD небольшие детективные окна ограничивали массовую нагрузку рабочего электрода, край монетной ячейки блокировал малоугловую дифракцию, а лист Be поглощал рентгеновские лучи, особенно для малого угла дифракции. , что приводит к низкому соотношению сигнал / шум. Эту проблему можно решить, увеличив время измерения или увеличив интенсивность рентгеновского излучения. В нашем лабораторном XRD-приборе низкая интенсивность рентгеновского излучения требует длительного времени сбора для достижения высокого отношения сигнал-шум.Для сравнения, синхротронный XRD-инструмент имеет сильный рентгеновский луч с короткой длиной волны, который может легко проникать через батареи XRD in situ , поэтому сигнал XRD достаточно силен для мониторинга электродных материалов в реальном времени. Однако из-за высокой интенсивности рентгеновское излучение синхротрона может разлагать электролит литий-ионных аккумуляторов.

С другой стороны, рамановская ячейка in situ была оптимизирована путем настройки содержания углерода в рабочем электроде.Мы подготовили три рабочих электрода из Li 4 Ti 5 O 12 с различным содержанием углерода: 0% C, 5% C и 42,5% C. Как показано на рисунке 6A, спектр комбинационного рассеяния Li 4 Ti 5 O 12 очень близко к тем, о которых сообщалось ранее, в которых три полосы при 238, 433 и 680 см -1 приписываются изгибу O – Li – O в октаэдрической единице LiO 6 , Растяжение Li – O в тетраэдрическом блоке LiO 4 и растяжение Ti – O в октаэдрическом блоке TiO 6 соответственно (Liu et al., 1994; Леонидов и др., 2003; Жюльен и Загиб, 2004). Очевидно, что сигнал для 0% C намного сильнее, чем для 5% C и 42,5% C, и пики комбинационного рассеяния ПТФЭ для 0% C наблюдались как три полосы комбинационного рассеяния в области 1200–1400 см –1 , так как показано на рисунке 6B. Однако проводимость Li 4 Ti 5 O 12 очень низкая, и никакая добавка углерода не приведет к большой поляризации. Напротив, Рамановская D-полоса и G-полоса углерода наблюдались для 5% C и 42.5% C, а слабый сигнал следует отнести к сильному оптическому поглощению углерода.

Рисунок 6 . Рамановские спектры электродов Li 4 Ti 5 O 12 с различным содержанием углерода. (A) Рамановские спектры трех электродов Li 4 Ti 5 O 12 и (B) , увеличенное изображение (A) .

Если электродный материал обладает хорошей электропроводностью, измерение комбинационного рассеяния in situ можно проводить напрямую без добавки углерода.Тем не менее, учитывая плохую электропроводность некоторых электродных материалов, мы предлагаем потенциальное решение, которое использует поверхностное усиленное комбинационное рассеяние (SERS), которое может быть получено путем нанесения нанокомпозитов золото-диэлектрик на нормальный электрод с углеродом. Даже если материал электрода содержит углеродную добавку, сигнал комбинационного рассеяния может быть значительно усилен наночастицами из золота и диэлектрика. Для достижения неразрушающего и сверхчувствительного SERS были синтезированы различные наночастицы.Ли и др. сначала сообщили об усиленной рамановской спектроскопии с изолированной оболочкой наночастиц (SHINERS) (Li et al., 2010), а затем Yu et al. использовали SHINERS для исследования того, что побочные продукты и перенапряжение были уменьшены в Li – O батареях за счет добавления воды (Yu et al., 2017). Аналогичным образом Хуанг и др. (2013) синтезировали новую биметаллическую наноструктуру Au-Pd в качестве платформы для высокочувствительного мониторинга каталитических реакций с помощью SERS.

Через кварцевое окно рамановской ячейки in situ Рамановский лазер в течение длительного времени напрямую освещает рабочий электрод с электролитом, поэтому лазерный источник может влиять на измерение.Таким образом, две идентичные рамановские ячейки in situ собраны с рабочим электродом из Li 4 Ti 5 O 12 и электролитом 1 M LiClO 4 в EC / DEC (1: 1 по объему). ), и для сравнения мы использовали два разных источника комбинационного лазера. В результате спектр комбинационного рассеяния света Li 4 Ti 5 O 12 был очень стабильным для длины волны 780 нм, в то время как Рамановская D-полоса и G-полоса углерода появлялись через 10 минут для длины волны 532 нм, как показано на рисунке 7.При дальнейшем увеличении времени измерения в спектре можно наблюдать только углеродный сигнал для длины волны 532 нм. Очевидно, под воздействием коротковолнового лазера электролит сильно разложился и карбонизировался. Таким образом, измерение in situ может проводиться в течение длительного времени с использованием длинноволнового лазера с низкой энергией фотонов.

Рисунок 7 . Рамановские спектры электродов Li 4 Ti 5 O 12 , измеренные с использованием различных лазерных источников, с длиной волны лазера 532 и 780 нм для синей и красной кривых соответственно.

Используя нашу рамановскую ячейку in situ , были собраны спектры комбинационного рассеяния in situ для рабочего электрода из Li 4 Ti 5 O 12 , как показано на рисунке 8. В заряженном состоянии, мы наблюдали типичные полосы комбинационного рассеяния света Li 4 Ti 5 O 12 . После разряда эти рамановские полосы отчетливо исчезли, а после перезарядки они восстановились. Эти явления прекрасно согласуются с ранними литературными данными (Schneider et al., 2011; Шу и др., 2011). В настоящее время до сих пор не ясно об исчезновении рамановского сигнала в этом случае. Обычно это может быть связано с изменением структуры во время фазового перехода (Schneider et al., 2011). Кроме того, материал Li 4 Ti 5 O 12 становится электропроводным после разряда, и тогда оптическая толщина скин-слоя лазера будет уменьшена, что, в свою очередь, приведет к исчезновению рамановских сигналов. Следовательно, комбинационные сигналы in situ могут использоваться для изучения локальных структур и вариаций, что весьма полезно для выявления разрушения структуры в литий-ионных батареях.

Рисунок 8 . In situ Рамановские спектры электрода Li 4 Ti 5 O 12 . Рамановский спектр развивался, когда заряженный электрод (нижняя красная кривая) разряжался до 1,2 В (средняя синяя кривая), а затем заряжался до 2,0 В (верхняя зеленая кривая).

Однако, in situ Раман редко применялся в литий-ионных батареях для решения некоторых проблем. В рамановской ячейке in situ, , проводящий агент углерода серьезно подавлял бы рамановские сигналы в рабочем электроде, что можно было бы преодолеть, используя метод SERS, например нанесение нанокомпозитов золото-диэлектрик на нормальный электрод с углеродом.Чтобы предотвратить разложение электролита, мы можем заменить коротковолновый лазер на длинноволновый, в то время как некоторые колебательные моды могут быть потеряны в новом рамановском спектре. Во время непрерывной зарядки и разрядки флуоресцентный фон будет увеличиваться с разложением электролита, что приведет к значительному слабому сигналу комбинационного рассеяния.

Заключение

В этой работе мы разработали плоские круглые ячейки XRD / Рамана и оптимизировали их конфигурации путем тестирования рабочих электродов Li 4 Ti 5 O 12 и LiFePO 4 .В монетной ячейке in situ XRD был выбран лист Be толщиной 0,2 мм для уменьшения поглощения рентгеновских лучей, а внутреннее давление было настроено так, чтобы предотвратить изгиб тонкого листа Be. Электролит LiPF 6 оказался хорошим выбором как для катодных, так и для анодных материалов, в то время как электролит LiClO 4 нельзя было использовать в качестве катодных материалов. На основании результатов XRD in situ положение и интенсивность пика можно использовать для оценки фазовой доли и постоянных решетки, что важно для изучения структурной эволюции литий-ионных аккумуляторов.С другой стороны, в рамановской ячейке in situ проводящий агент углерода подавлял бы сигналы комбинационного рассеяния в рабочем электроде, что можно решить, уменьшив содержание углерода в материалах проводящих электродов или приняв SERS для обычных электродов. Длинноволновый лазер лучше всего подходит для измерений комбинационного рассеяния света на месте , поскольку электролит литий-ионных аккумуляторов будет разлагаться и серьезно карбонизироваться при освещении коротковолновым лазером.Согласно результатам комбинационного рассеяния света in situ и , можно исследовать локальные структуры и вариации, чтобы выявить ухудшение структуры литий-ионных аккумуляторов. Таким образом, монетные элементы in situ и могут быть улучшены для исследования различных электродных материалов, и этот метод вызовет широкий интерес в области электрохимии.

Взносы авторов

YC руководил проектом, DL взял на себя это исследование, LZ оптимизировал клеток in situ , проанализировал данные и написал рукопись, XG разработал оригинальные клетки in situ , и все авторы внесли свой вклад в обсуждение.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Финансирование

Работа выполнена при финансовой поддержке NSFC (№ 21603048 и № 51362009), Фонда естественных наук Хайнаня (грант № 20165186), проекта Специального фонда развития науки и технологий (ZY2016HN07), Программы международного сотрудничества в области науки и технологий. Хайнаня (KJHZ2015-02) и Фонд научных исследований Хайнаньского университета (kyqd1545).

Список литературы

Чен, X., Ли, К., и Цао, Х. (2015). Последние разработки технологии влажных ячеек in situ для просвечивающей электронной микроскопии. Наноразмер 7, 4811–4819. DOI: 10.1039 / c4nr07209j

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Cheng, Y., Wang, G., Yan, M., and Jiang, Z. (2007). Анализ на месте межфазных реакций между отрицательным MCMB, литиевыми электродами и гелевым полимерным электролитом. J. Sol. Санкт-ПетербургЭлектрохим. 11, 310–316. DOI: 10.1007 / s10008-006-0122-2

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фелл, К. Р., Чи, М., Мэн, Ю. С., Джонс, Дж. Л. (2012). Рентгеноструктурное исследование избыточного слоистого оксида лития Li [Li 0,2 Ni 0,2 Mn 0,6 ] O 2 во время электрохимического циклирования ☆. Ионика твердого тела. 207, 44–49. DOI: 10.1016 / j.ssi.2011.11.018

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гибот, П., Casascabanas, M., Laffont, L., Levasseur, S., Carlach, P., Hamelet, S., et al. (2008). Введение / экстракция однофазного лития при комнатной температуре в наномасштабе Li x FePO 4 . Нат. Матер. 7, 741–747. DOI: 10.1038 / nmat2245

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хэ, Х., Хуанг, К., Ло, К. В., Лю, Дж. Дж., И Чао, З. С. (2013). Динамическое исследование внедрения Li в графит с помощью in situ высокоэнергетической синхротронной XRD. Электрохим. Acta 92, 148–152.DOI: 10.1016 / j.electacta.2012.12.135

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ху, К. В., Чен, Т. Ю., Ши, К. С., Ву, П. Дж., Су, Х. К., Чан, С. Ю. и др. (2014). Исследование в реальном времени влияния добавок ванадия на эволюцию структурного и химического состояния LiFePO 4 для улучшения электрохимических характеристик литий-ионного аккумулятора. J. Источники энергии 270, 449–456. DOI: 10.1016 / j.jpowsour.2014.07.138

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хуанг, Дж., Zhu, Y., Lin, M., Wang, Q., Zhao, L., Yang, Y., et al. (2013). Сайт-специфический рост рупоров из сплава Au-Pd на наностержнях Au: платформа для высокочувствительного мониторинга каталитических реакций с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния с усилением поверхности. J. Am. Chem. Soc. 135, 8552–8651. DOI: 10.1021 / ja4004602

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хай, С., Феликс, Ф., Чен, Ю. Х., Лю, Дж. Й., Рик, Дж., И Хван, Б. Дж. (2014). In situ поверхностно-усиленные рамановские спектроскопические исследования межфазного образования твердого электролита в электродах литий-ионных аккумуляторов. J. Источники энергии 256, 324–328. DOI: 10.1016 / j.jpowsour.2014.01.092

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Инаба, М., Йошида, Х., Огуми, З., Абэ, Т., Мизутани, Ю., и Асано, М. (1995). Аннотация ChemInform: исследование комбинационного рассеяния света на месте электрохимического внедрения Li в графит. Cheminform 26, 20–26. DOI: 10.1149 / 1.2043869

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Жюльен, К. М., и Загиб, К. (2004). Электрохимия и локальная структура наноразмерных шпинелей Li 4/3 Me 5/3 O 4 (Me = Mn, Ti). Electrochimica Acta 50, 411–416. DOI: 10.1016 / j.electacta.2004.03.052

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ланц П., Виллевьей К. и Новак П. (2013). Электрохимическая активация Li 2 MnO 3 при повышенной температуре исследована с помощью рамановской микроскопии in situ. Электрохим. Acta. 109, 426–432. DOI: 10.1016 / j.electacta.2013.07.130

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Леонидов И.А., Леонидова О.Н., Переляева, Л. А., Самигуллина, Р. Ф., Ковязина, С. А., Патракеев, М. В. (2003). Структура, ионная проводимость и фазовые превращения в титанате лития Li 4 Ti 5 O 12 900 16. Phys. Твердотельный 45, 2183–2188. DOI: 10.1134 / 1.1626760

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли, Дж. Ф., Хуанг, Ю. Ф., Дин, Ю., Ян, З. Л., Ли, С. Б., Чжоу, X. S. и др. (2010). Рамановская спектроскопия с усилением наночастиц с изолированной оболочкой. Sci.Нашел. Китай 464, 392–395. DOI: 10.1038 / nature08907

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лин, К. К., Рен, Ю., Амин, К., Цинь, Ю., и Чен, З. (2013). Высокоэнергетическая дифракция рентгеновских лучей на месте для изучения злоупотребления литий-ионным аккумулятором размером 18650. J. Источники энергии 230, 32–37. DOI: 10.1016 / j.jpowsour.2012.12.032

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Линь, X., Ма, Р., Шао, Л., Шуй, М., Ву, К., Ван, Д. и др. (2014). Рентгеноструктурное исследование структурных изменений окисленных фторфосфатов в качестве анодных материалов для литий-ионных аккумуляторов. Ceram. Int. 40, 9107–9120. DOI: 10.1016 / j.ceramint.2014.01.125

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лю Д. З., Хейс В., Курму М., Далтон М. и Чен К. (1994). Рамановское рассеяние сверхпроводящей системы Li 1 + x Ti 2-x O 4 . Phys. C Supercond. 235, 1203–1204. DOI: 10.1016 / 0921-4534 (94) 91826-0

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лю, К., Хэ, Х., Ли, З. Ф., Лю, Ю., Рен, Ю., Лу В. и др. (2014). Зависимое от скорости поведение литий-ионной вставки / удаления катодов LiFePO 4 в коммерческие ячейки 18650 LiFePO 4 . ACS Appl. Матер. Интерфейсы 6, 3282. doi: 10.1021 / am405150c

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лонг, Б. Р., Чан, М. К. Ю., Грили, Дж. П., и Гевирт, А. А. (2011). Введение модулированного примесью лития в кремний для анодов аккумуляторных батарей: теория и эксперимент. J. Phys. Chem. C 115, 18916–18921.DOI: 10.1021 / JP2060602

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лоу, М. А., Гао, Дж. (2014). Механистическое понимание действующих литий-серных батарей с помощью дифракции рентгеновских лучей и абсорбционной спектроскопии in situ. RSC Adv. 4, 18347–18353. DOI: 10.1039 / c4ra01388c

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Митхонг, Н., Као, Ю. Х., Тан, М., Хуанг, Х. Ю., Картер, В. К. и Чан, Ю. М. (2012). Электрохимически индуцированное фазовое превращение в наноразмерных оливинах Li 1 − x MPO 4 (M = Fe, Mn). Chem. Матер. 20, 6189–6198. DOI: 10,1021 / см801722f

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мисра С., Лю Н., Нельсон Дж., Хонг С. С., Йи К. и Тони М. Ф. (2012). Рентгеноструктурные исследования in situ механизма (де) литирования в анодах кремниевых нанопроволок. ACS Nano 6, 5465. doi: 10.1021 / nn301339g

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Накагава, Х., Доми, Ю., Дои, Т., Очида, М., Цубучи, С., Яманака, Т., и другие. (2012). Рамановское исследование in situ деградации графитовых отрицательных электродов с краевой плоскостью и влияния пленкообразующих добавок. J. Источники энергии 206, 320–324. DOI: 10.1016 / j.jpowsour.2012.01.141

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Цянь, Д., Ма, К., Мор, К. Л., Мэн, Ю. С., Чи, М. (2015). Расширенная аналитическая электронная микроскопия для литий-ионных аккумуляторов. NPG Asia Mater. 7, е193. DOI: 10.1038 / am.2015.50

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Робертс, М.R., Madsen, A., Nicklin, C., Rawle, J., Palmer, M.G., Owen, J. R., et al. (2014). Прямое наблюдение градиентов концентрации активного материала и разрушения кристалличности в электродах LiFePO 4 во время цикла заряда / разряда литиевых батарей. J. Phys. Chem. C Nanomater. Интерфейсы 118, 6548–6557. DOI: 10.1021 / jp411152s

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шнайдер, Х., Майре, П., и Новак, П. (2011). Электрохимические и спектральные характеристики шпинели титаната лития Li 4 Ti 5 O 12 900 16. Электрохим. Acta 56, 9324–9328. DOI: 10.1016 / j.electacta.2011.08.008

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шарма Н., Тапиаруис Н., Сингх Г., Армстронг А. Р., Прамудита Дж. К., Бранд, Х. Е. А. и др. (2015). Характеристики, зависящие от скорости, связанные с эволюцией кристаллической структуры Na 0,67 Mn 0,8 Mg 0,2 O 2 в натрий-ионной батарее. Chem. Матер. 27, 150928134805001. doi: 10.1021 / acs.chemmater.5b02142

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шу, Дж., Shui, M., Xu, D., Gao, S., Yi, T., Wang, D. J., et al. (2011). Разработка и сравнение устройств ex situ и in situ для рамановского исследования анодного материала из титаната лития. Ionics 17, 503–509. DOI: 10.1007 / s11581-011-0544-4

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Станковски В., Бадилеску С. (2014). Аннотация ChemInform: Рамановские спектроскопические и электрохимические исследования in situ материалов литий-ионных аккумуляторов: исторический обзор. J. Appl. Электрохим. 44, 23–43. DOI: 10.1007 / s10800-013-0628-0

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Торн, Дж. С., Дан, Дж. Р., Обровац, М. Н., и Данлэп, Р. А. (2011). Исследование in situ электрохимической реакции Li с аморфным / наноструктурированным Cu6Sn5 + C. J. Electrochem. Soc. 158, A1328. DOI: 10.1149 / 2.040112jes

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Терстон, Т. Р., Джисрави, Н. М., Мукерджи, С., Янг, X. К., Макбрин, Дж., Дару, М. Л., и другие. (1998). Синхротронные рентгеноструктурные исследования структурных свойств электродных материалов в действующих аккумуляторных элементах. Заявл. Phys. Lett. 69, 194–196. DOI: 10.1063 / 1.117369

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Виллевьей К., Сасаки Т. и Новак П. (2014). Новая электрохимическая ячейка, предназначенная для оперативных методов и исследований импеданса. RSC Adv. 4, 6782–6789. DOI: 10.1039 / c3ra46184j

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ву, Дж., Датар, Г. К., Сан, К., Тейванаягам, М. Г., Эпплстоун, Д., Дилла, А. Г. и др. (2013a). Рамановская спектроскопия in situ LiFePO 4 : зависимость размера и морфологии во время заряда и саморазряда. Нанотехнологии 24, 424009. DOI: 10.1088 / 0957-4484 / 24/42/424009

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ву, Дж., Ленг, Г., Сюй, X., Ли, К., Лао, X., и Чжоу, К. (2013b). Синтез кордиерит-андалузитового композита для накопления солнечной энергии на месте. Sol.Energy Mater. Sol. Ячейки 108, 9–16. DOI: 10.1016 / j.solmat.2012.08.010

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Wu, J., Shan, H., Chen, W., Gu, X., Tao, P., Song, C., et al. (2016). ПЭМ окружающей среды in situ для визуализации газовых и жидкофазных химических реакций для исследования материалов. Adv. Матер. Weinheim 28, 9686–9712. DOI: 10.1002 / adma.201602519

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ян, Ю., Лю, X., Дай, З., Юань, Ф., Bando, Y., Golberg, D., et al. (2017). Электрохимия материалов аккумуляторных батарей на месте: отчет о состоянии и перспективы. Adv. Матер. 29, 1606922. doi: 10.1002 / adma.201606922

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Yu, Q., Wu, S., Jin, Y., Yang, S., Guo, S., Yang, S., et al. (2017). От O2- до HO2-: уменьшение побочных продуктов и перенапряжения в Li-O 2 батареях за счет добавления воды. Angew. Chem. Int. Эд. Англ. 56, 4960–4964.DOI: 10.1002 / anie.201611122

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Zhu, W., Liu, D., Trottier, J., Gagnon, C., Mauger, A., Julien, C.M, et al. (2013). Рентгеноструктурное исследование in situ фазовой эволюции в нелегированных и легированных хромом Li x Mn 1,5 Ni 0,5 O 4 (0,1≤ x ≤1,0) 5-вольтовые катодные материалы. J. Источники энергии 242, 236–243. DOI: 10.1016 / j.jpowsour.2013.05.021

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Заряд от изменений: сделайте монетную батарею

Ключевые концепции
Химия
Электричество
Аккумулятор
Химическая реакция

Введение
Вы когда-нибудь задумывались, как именно ваш телефон, ноутбук или фонарик может работать без подключения к розетке? Откуда берется электроэнергия, которая заставляет работать все эти портативные устройства? Вы, наверное, знаете ответ: они используют батарейки! Но знаете ли вы, как работают эти батарейки? Батареи хранят электрическую энергию в форме химической энергии, что означает, что электрохимические реакции внутри батарей создают электричество.Это может показаться сложным, но это проще, чем вы думаете! В этом упражнении вы создадите простую самодельную батарею, используя только плотную бумагу, уксус, соль, пригоршню пенсов и стиральных машин, и докажете, что она работает, зажег светодиод!

Фон
Электричество — это наличие электрического заряда, который может быть как положительным, так и отрицательным. Электрический ток генерируется движущимися зарядами, обычно в форме электронов или ионов. В батареях эти движущиеся заряды создаются в результате химических реакций, то есть электрическая энергия получается из химической энергии.Основными компонентами батареи являются два электрода, обычно сделанные из углерода или двух разных металлов, и электролит, который представляет собой жидкость или пасту, контактирующую с обоими электродами. Электроды и электролит должны быть электрически проводящими, чтобы электроны и ионы могли переходить от одного электрода к другому. Теперь вопрос в том, откуда берутся электроны? Здесь в игру вступает химия.

Электроны генерируются посредством электрохимических окислительно-восстановительных реакций (окислительно-восстановительных), в которых отрицательные заряды (в форме электронов) передаются от одного химического вещества (или металла) к другому.Электроны и ионы, высвобождаемые во время этих реакций, проходят через электролит от одного электрода к другому. Во время этого процесса один электрод высвобождает электроны, а другой принимает их, замыкая электрическую цепь. Есть много разных типов батарей, которые используют разные химические реакции для генерации электронов; два общих — литий-ионный и никель-кадмиевый. В этом упражнении вы сделаете медно-цинковую батарею, используя в качестве электролита раствор уксуса и соли. Как вы думаете, ваша батарея будет вырабатывать достаточно электроэнергии для питания светодиода?

Материалы

  • 20 металлических шайб (оцинковка; размер копейки)
  • 20 копеек (желательно блестящие)
  • Карандаш
  • Строительная бумага
  • Ножницы
  • Чаша
  • Уксус
  • Соль поваренная
  • Ложка
  • Маленький белый или красный светодиод
  • Бумажные полотенца
  • Рабочая зона, способная выдержать пролитие уксуса
  • Калькулятор (опционально)
  • Алюминиевая фольга (опция)
  • Мультиметр (опция)

Подготовка

Примечание: В этом упражнении вы сделаете аккумулятор очень низкого напряжения.Эта самодельная батарея обеспечивает безопасное количество электроэнергии; Однако более высокое напряжение электричества может быть очень опасным и даже смертельным, и вам никогда не следует экспериментировать с коммерческими батареями или розетками.

  • Обведите карандашом 20 раз монетку на цветной бумаге.
  • Вырежьте все кусочки бумаги размером с монету.
  • Налейте немного уксуса в миску и добавьте достаточно соли, чтобы получился насыщенный раствор, а это значит, что не вся соль может раствориться.Смешайте ложкой.
  • Положите в миску 15 кусочков бумаги размером с монету и дайте им впитаться в уксусно-солевом растворе на пять минут.

Процедура

  • Возьмите одну шайбу и поместите ее на свое рабочее место. Из какого материала сделана шайба?
  • Возьмите пропитанный кусок плотной бумаги и поместите его на стиральную машину. Как вы думаете, почему строительную бумагу нужно замачивать в уксусно-солевом растворе?
  • Затем поместите еще одну шайбу на пропитанный кусок бумаги.
  • Затем поместите еще одну шайбу поверх этой шайбы. Добавьте еще один кусок пропитанной цветной бумаги, а затем добавьте еще две шайбы поверх него.
  • Повторяйте чередование пропитанной бумаги и двух шайб, пока вы не используете в общей сложности девять шайб. Вы должны закончить с двумя шайбами ​​поверх намоченного листа бумаги.
  • Протрите бумажным полотенцем стороны стопки стиральной машины. Убедитесь, что сбоку он высох.
  • Также убедитесь, что пропитанная бумага не касается более одной шайбы с каждой стороны.
  • Возьмите светодиод и разведите два контактных штыря. Затем протолкните длинный стержень светодиода под стопку так, чтобы он плотно прилегал к шайбе внизу. Поместите короткий штифт поверх шайбы в стопку и прижмите ее. Следите за светодиодом. Загорается ли свет, когда вы соединяете штифты с верхней и нижней частью стопки шайбы?
  • Сделайте вторую стопку таким же образом, но на этот раз используйте пенни вместо шайб. Из какого материала сделаны монеты?
  • Когда стопка пенни будет заполнена, высушите ее по бокам и убедитесь, что пропитанная бумага касается только одного пенни с каждой стороны.
  • Затем снова возьмите светодиод и подсоедините длинный стержень к нижней монете, а короткий стержень — к верхней. Вы видите, как загорается светодиод, когда вы касаетесь монет?
  • Сделайте третью стопку, но на этот раз начните с пенни внизу, поместите кусок пропитанной бумаги поверх монеты и затем добавьте шайбу поверх бумаги. Повторяйте, добавляя монету, пропитанную бумагу и шайбу, пока не израсходуете всего пять монет. У вас должна получиться монета, помещенная на шайбу.
  • Опять же, убедитесь, что высохли излишки жидкости от пропитанной бумаги сбоку стопки монетоприемника, и убедитесь, что пропитанная бумага касается только одной шайбы и монеты с каждой стороны.
  • Затем подсоедините длинный конец штырей светодиода к монете в нижней части стопки, а короткий конец — к шайбе наверху стопки. Что происходит со светодиодом на этот раз?
  • Наконец, используйте кусочки сухой плотной бумаги и сделайте четвертую стопку, чередуя монеты, кусок сухой бумаги, шайбу, монету, кусок сухой бумаги, шайбу, пока вы не израсходуете пять монет. Как вы думаете, имеет ли значение, влажный или сухой картон?
  • Возьмите светодиод еще раз и подключите длинный штырь к нижней части стопки, а короткий штифт к вершине. Светодиод горит на этот раз? Почему или почему нет?
  • Дополнительно: Сколько монет и шайб нужно, чтобы загорелся светодиод? Сумма вообще имеет значение? Попробуйте уменьшить количество монет и шайб в стопке. Какое минимальное количество монет и шайб вам нужно, чтобы загорелся светодиод?
  • Extra : Что произойдет, если вы замените шайбы другим материалом, например алюминиевой фольгой? Вы бы все равно получили исправную батарею? Вырежьте кусочки фольги размером с монету и сделайте стопку монет и алюминия, чтобы узнать!
  • Extra : Если у вас дома есть мультиметр, вы можете измерить напряжение аккумулятора и то, какой ток он вырабатывает. Как меняются напряжение и ток при добавлении монет в аккумулятор?

Наблюдения и результаты
Удалось ли вам заставить загореться светодиод? Вероятно, не с первыми двумя стопками, которые состояли только из монет или шайб. Пенни покрыты медью, которая превращает вашу копейку в медный электрод для этого вида деятельности. Гальванизированные шайбы, с другой стороны, покрыты цинком, который является другим металлом и действует как цинковый электрод в вашей батарее.Ключ к функциональной батарее заключается в том, что между двумя электродами должна происходить электрохимическая реакция. Если оба электрода изготовлены из одного и того же материала, никакой реакции не произойдет и не будет генерироваться электричество.

Однако, когда вы чередуете монеты с шайбами, вы получаете батарею с двумя разными электродами — цинковым и медным. Теперь между цинком и медью может происходить электрохимическая реакция, которая высвобождает электроны, которые проходят через электролит (уксус и пропитанную солью строительную бумагу) для генерации электрического тока.Вот почему светодиод должен был загореться в третьей стопке, которую вы создали путем чередования монет и шайб. Когда вы удалили электролит и использовали вместо него кусочки сухой бумаги, электроны больше не могли перемещаться от одного электрода к другому, поэтому электрический ток не производился, и светодиод не загорался!

Очистка
Промойте монеты и стиральные машины водопроводной водой и высушите их. Позже вы можете использовать их повторно. Выбросьте пропитанный картон и протрите рабочее место.

Больше для изучения
Как аккумуляторы хранят и разряжают электричество ?, из Scientific American
Вырабатывают электричество с помощью лимонной батареи, из Scientific American
Типы батарей, из Австралийской академии наук
Химия батарей, от Университета Ватерлоо
Научная деятельность для всех возрастов !, от Science Buddies

Это задание предоставлено вам в сотрудничестве с Science Buddies

Проверка литий-ионных батарей — электрохимические измерения

Цель этой заметки

В этой заметке по применению обсуждаются электрохимические измерения литий-ионных аккумуляторов.Объясняются теория и общая установка литий-ионных аккумуляторов. Описаны важные параметры для характеристики аккумуляторов.

Кроме того, проводятся различные эксперименты с монетными ячейками. Они показывают, как получить информацию о производительности батареи, например ограничения емкости и напряжения, а также долговременное поведение.

Введение

Батареи — незаменимые системы хранения энергии для мобильных и стационарных приложений. В основном они используются для портативных устройств или когда электрические линии непрактичны или невозможны.

Сферы их применения простираются от небольших устройств, таких как MP3-плееры или смартфоны, до мощных систем для автомобильного рынка или систем хранения энергии для электростанций, например ветряные электростанции.

Установка

Типичная установка батарей состоит из двух противоположно заряженных электродов, разделенных электролитом. Их можно разделить на первичные или вторичные клетки, в зависимости от их химической системы.

Первичные элементы

Первичные батареи не заряжаются.Они уже полностью заряжены и могут быть немедленно использованы. Они предлагают высокую удельную энергию и длительное время хранения.
Однако первичные элементы в настоящее время занимают лишь нишу на рынке. Обычно они используются, когда перезаряжаемые батареи нецелесообразны или невозможна зарядка, например часы, игрушки или кардиостимулятор. Другие области применения можно найти в вооруженных силах, например ракеты.

Типичными первичными элементами являются щелочно-марганцевые, угольно-цинковые или литиевые батареи.

Вторичные элементы

В отличие от первичных элементов, вторичные батареи можно заряжать сотни раз.Их доля на рынке неуклонно увеличивается.

Самой старой аккумуляторной батареей является свинцово-кислотная батарея, которая до сих пор используется в качестве стартерной батареи в транспортных средствах или в качестве резервных систем. Другими примерами являются никель-кадмиевые (NiCd), никель-металлогидридные (NiMH) или литий-ионные батареи. Последний в настоящее время находится в центре внимания исследований, поскольку он является предпочтительным аккумулятором для автомобильного рынка.

На рисунке 1 показана типичная установка литий-ионного аккумулятора и схематично показан электрохимический процесс во время разряда.

Рисунок 1 — Упрощенная схема литий-ионного аккумулятора во время разряда.
Подробнее см. В тексте.

Для достижения высокой мощности и плотности энергии в качестве электродных материалов используются высокопористые материалы. Что касается анода, графит прикреплен к медной фольге, которая служит токоприемником. В катодах используются в основном оксиды переходного металла лития, нанесенные на алюминиевую фольгу.

Электролит переносит заряд между обоими электродами.Он может быть жидким, твердым или полимерным. Сепаратор — ионопроницаемая мембрана — помещается между обоими электродами, чтобы избежать короткого замыкания.

В процессе зарядки ионы лития мигрируют от богатого литием катода к аноду и интеркалируют в его многослойную структуру. Во время разряда этот электрохимический процесс меняется на противоположный. Следующие ниже химические уравнения суммируют оба процесса, при этом прямые реакции иллюстрируют этап зарядки.

Производительность и срок службы литий-ионных батарей сильно зависят от нескольких параметров.Экстремальные температуры могут привести к порче материала. Превышение номинальных характеристик батарей, например потенциал или ток заряда и разряда, могут привести к необратимым реакциям и перегреву. Общая производительность аккумулятора может быть значительно снижена.

Следовательно, необходимо контролировать и контролировать напряжение и ток при зарядке и разрядке отдельных батарей и батарейных блоков. В следующем разделе с помощью экспериментов обсуждается электрохимическое поведение литий-ионных батарей.Показано влияние различных параметров измерения.

Experimental

Измерения для этого примечания по применению были выполнены на аккумуляторных батареях типа «таблетка» от Great Power Battery (модель LIR2032). Батареи были помещены в держатель батарейки Gamry для монетных элементов CR2032 (см. Рисунок 2). Батареи тестировались в держателях, аналогичных показанным ниже.

Держатели позволяют проводить точные измерения благодаря прямому контактному измерению Кельвина.

Рис. 2 — Двухэлементный CR2032 (слева) и держатель батареи 18650 (справа) от Gamry.

Все измерения были выполнены с помощью потенциостата Interface 1000.

Кривая заряда и разряда

На рисунке 3 показаны типичные кривые заряда (зеленый) и разряд (синий) монетного элемента. Напряжение (более темный цвет) и ток (светлый цвет) нанесены на график в зависимости от времени. Ячейка заряжалась и разряжалась током ± 40 мА в диапазоне от 2,75 В до 4,2 В.

Напряжение постоянно увеличивается во время зарядки аккумулятора. На этом этапе ионы лития извлекаются из катода и внедряются в графитовые слои анода.

Ячейка потенциостатически удерживается на уровне 4,2 В после достижения верхнего предела напряжения. Этот шаг длится до тех пор, пока ток не достигнет 0,4 мА, что соответствует показателю C, равному 0,01. Это гарантирует, что аккумулятор полностью заряжен. Уровень заряда аккумулятора (SOC) составляет 100%.

Напряжение сначала падает в начале этапа разряда. Согласно закону Ома, это падение напряжения ∆U (также называемое «падение IR») прямо пропорционально эквивалентному последовательному сопротивлению (ESR), см. Уравнение 1.

I — приложенный ток. ESR суммирует сопротивления электродов, электролита и электрических контактов. Чем меньше падение напряжения U, тем выше максимальная выходная энергия E, которая может быть получена от батареи, см. Уравнение 2.

U0 — фактическое напряжение батареи и t время заряда или разряда соответственно.
Предел полезной емкости аккумулятора достигается при резком падении напряжения. Шаг разряда останавливается на 2.75 В. При этом потенциале SOC определяется равным 0%. Глубина разряда (DOD) — 100%.

Следует избегать наличия потенциала, превышающего характеристики аккумулятора. Разложение электролита или деградация материалов электродов может привести к снижению производительности и срока службы аккумулятора.

C-скорость

Термин C-скорость описывает, насколько быстро батарея заряжается или разряжается. Батареи, используемые в этой инструкции по применению, имеют номинальную емкость Q, равную 40 мАч для 0.2 балла. Это означает, что в идеале 8 мА можно потреблять в течение пяти часов в соответствии со следующим уравнением.

Батареи можно заряжать быстрее при использовании более высоких скоростей C. И наоборот, энергия может быть получена за более короткий период времени. Однако более высокие значения C могут резко повлиять на производительность и срок службы батареи.

На рис. 4 показаны пять кривых разряда с увеличением скорости C (от темного до светло-зеленого). Зависимость потенциала батареи от емкости. Он автоматически рассчитывается Gamry’s Echem Analyst.

Монетный элемент сначала был заряжен до 4,2 В и удерживался при этом потенциале в течение более длительного периода для полной зарядки аккумулятора. После этого батарея была разряжена до 2,75 В. Скорость C менялась от 0,2 C (8 мА) до 1,0 C (40 мА).

Таблица 1 суммирует несколько параметров, которые были получены в результате этого эксперимента.

Как упоминалось ранее, время разряда t уменьшается с увеличением скорости C. Обратите внимание, что t короче теоретического времени разряда.Эти отклонения в основном зависят от возраста и количества использованной батареи, а также от температуры.

Увеличение скорости C увеличивает также падение IR. Это отрицательно сказывается на емкости и энергии. Емкость уменьшается примерно на 10% при увеличении скорости C с 0,2 C до 1,0 C.

Обратите внимание, что ESR уменьшается с увеличением скорости C. Это можно объяснить повышением температуры внутри батареи. Однако такие недостатки, как меньшая емкость и меньшая энергия, перевешивают это преимущество.Кроме того, более высокие температуры также могут привести к порче материала.

Падение ИК-излучения рассчитывается автоматически, если в настройке эксперимента активирована функция IR Measure . Измеренное напряжение указано в столбце Vu в Echem Analyst. Обратите внимание, что частота дискретизации не должна быть выше 1 секунды.

Цикл батареи

Типичный эксперимент для проверки долговременной стабильности батареи — это цикл.Для этого аккумуляторы заряжаются и разряжаются несколько сотен раз и измеряется емкость.

На рисунке 5 показан стандартный эксперимент с циклической зарядкой и разрядкой (CCD) для батарей. Круглый элемент сначала заряжали до 4,2 В со скоростью 1,0 C (40 мА). Затем этот потенциал потенциостатически удерживался не менее 72 часов или если ток достигал 1 мА. Затем аккумулятор разряжен со скоростью 1,0 C до 2,7 В. Эта последовательность повторяется в течение 100 циклов.

Более темные кривые показывают емкость.Более светлые кривые показывают процентное соотношение емкости по отношению к началу.

Загрязнения электролита или дефекты электродов всегда вызывают потерю емкости. Тестируемая батарея в этом примере показывает хорошее поведение при цикле. Максимальная емкость батарейки составляет около 28,7 мАч. Емкость уменьшается лишь незначительно после 100 циклов. Суммарная потеря мощности составляет около 4,5%.

Экстремальные температуры, чрезмерная зарядка или чрезмерная разрядка могут ускорить потерю емкости.Как правило, батареи следует заменять, когда потеря емкости превышает 20%.

Кроме того, Echem Analyst позволяет рассчитать кулоновскую эффективность h C . Он описывает коэффициент заряда во время разрядки и зарядки (см. Также уравнение 3).

Круглая ячейка в этом эксперименте показывает кулоновскую эффективность около 98%.

Ток утечки и саморазряд

В идеале потенциал батареи постоянен, когда не течет внешний ток.Однако на самом деле потенциал со временем уменьшается, даже если аккумулятор не подключен к внешней нагрузке.

Этот эффект называется саморазрядом. Все устройства накопления энергии в той или иной степени подвержены саморазряду (SD).

На рис. 6 показана схема эксперимента по саморазряду с новым круглым аккумулятором. Батарею сначала заряжали до 4,2 В, а затем потенциостатически удерживали при этом потенциале в течение трех дней. Затем в течение девяти дней измеряли потенциал холостого хода.

Батарея показывает очень хорошие саморазрядные характеристики.Первоначально потенциал уменьшается более чем на 6 мВ. После этого частота снижается до менее 1 мВ в день. Через девять дней потенциал снизился в сумме на 15,6 мВ. Это соответствует падению потенциала всего на 0,37% по отношению к начальному значению. В таблице 2 приведены результаты эксперимента по саморазряду.

Саморазряд вызывается внутренним протеканием тока, который называется током утечки (/ утечка). Скорость саморазряда в основном зависит от возраста и использования батареи, ее первоначального потенциала, а также от температурных воздействий.

На рисунке 7 показаны измерения тока утечки на двух монетных ячейках. Один аккумулятор был новым, а другой за короткое время прогрелся до 100 ° C. Обе батареи первоначально были заряжены до 4,2 В. Затем потенциал поддерживали постоянным и измеряли ток.

Измерение проводилось с помощью специального скрипта под названием PWR Leakage Current.exp. Это позволяет избежать изменения диапазона преобразователя I / E за счет использования значения ESR, введенного пользователем. Не рекомендуется использовать потенциостатический тест для измерения токов утечки.

Измеряемый ток постоянно уменьшается. Обратите внимание, что он все еще не постоянный даже через четыре дня. Однако многие производители указывают / утечку как значение, измеренное через 72 часа. В этом случае ток утечки для новой батареи составляет около 4,7 мкА. Старая таблетка показывает при 10 мкА значение, которое в два раза больше.

Как правило, батареи, которые не использовались в течение длительного периода времени, следует периодически проверять и заряжать. Саморазряд не должен превышать 40%, так как это сильно влияет на производительность и срок службы аккумулятора.Батареи с высокой скоростью саморазряда больше не должны использоваться.

Измерения EIS

На рисунке 8 показаны четыре разные диаграммы Найквиста при различных потенциалах. Вначале аккумуляторную батарею заряжали до 3,9 В, 4,1 В, 4,3 В и 4,5 В соответственно. Затем потенциал потенциостатически удерживался до тех пор, пока ток не упал ниже 1 мА. Этот шаг обеспечивает постоянство потенциала во время эксперимента EIS.

Гальваностатические эксперименты EIS проводились в диапазоне от 100 кГц до 10 мГц.Постоянный ток равен нулю, а переменный ток был установлен на 10 мА среднеквадратического значения.

Форма графика Найквиста сильно зависит от потенциала батареи. При более низких потенциалах, т.е. 3,9 В и 4,1 В, обе кривые практически перекрываются.

Полное сопротивление батареи увеличивается при повышении потенциала. Кривые Найквиста при 4,3 В и 4,5 В соответственно смещены вправо, а полукруги больше.

Для лучшего понимания можно использовать модели схем EIS. На рисунке 9 показана типичная модель литий-ионных аккумуляторов.

Рис. 9 — Простая модель EIS, представляющая литий-ионный аккумулятор. Подробнее см. В тексте.

RESR представляет собой ESR батареи. Это предельный импеданс на высоких частотах. Его легко оценить как пересечение кривой Найквиста и оси x (Zreal).

Кроме того, предполагается, что каждая граница раздела электрод / электролит имеет емкость двойного слоя и сопротивление передачи заряда Rct. Каждая параллельная цепь этих элементов представляет собой полукруг на диаграмме Найквиста.

Для устранения пористости и неоднородностей обоих электродов емкость двойного слоя заменяется элементом постоянной фазы (CPE). Он суммирует поляризационные эффекты двойного слоя на неидеальных границах раздела электрод / электролит. В идеале CPE можно рассматривать как конденсаторы.

Все кривые Найквиста показывают диагональную линию под углом 45 ° на низких частотах. Эта область может быть смоделирована импедансом Варбурга ZW. Он описывает линейную диффузию при любой толщине диффузионного слоя.Для упрощения учитывается диффузия только на одном электроде.

Таблица 3 суммирует все параметры подгонки, которые были получены в предыдущем эксперименте EIS, показанном на рисунке 8.

Обратите внимание, что параметры Y и его безразмерный показатель степени определяют элемент постоянной фазы. Y имеет единицу S • sa (время Сименса, уступающее по мощности a ).

Для a = 1, Y имеет единицу Фарада (Ф) и представляет собой идеальный конденсатор.Напротив, если a = 0, Y является обратной величиной резистора с единицей S = Ω-1.

Таблица 3 — Параметры подгонки эксперимента EIS, выполненного на плоской батарее, заряженной до 3,9 В. Модель схемы показана на рисунке 9.

Кроме того, показано «качество подгонки», которое дает хорошая оценка, если использованная подгонка подходит для текущей системы. Значение 1,10-4 или ниже указывает на очень хорошее соответствие. Ошибка между измеренными и рассчитанными значениями составляет всего около 1%.Если значение выше 0,01, следует принять во внимание другую модель соответствия.

Батарейные стеки

Для приложений большой мощности отдельные элементы собираются в последовательной и параллельной схемах. Последовательные установки используются в приложениях, где требуются более высокие напряжения. Общее напряжение U — это сумма напряжений Ui каждой отдельной батареи.

Напротив, параллельные схемы используются, когда требуются более высокие токи. Кроме того, можно использовать батареи с более низким номиналом в ампер-часах.Полный ток I — это сумма одиночного тока каждой батареи Ii. Общее напряжение стека остается неизменным.

Обе конфигурации также можно комбинировать, обеспечивая большую гибкость со стандартными ячейками. Однако для батарейных стеков тем более важно избегать отказов ячеек. Отказы одного элемента могут снизить производительность всей батареи.

Как правило, стек и отдельные его ячейки должны быть сбалансированы. Каждая отдельная ячейка должна иметь одинаковые параметры, например.грамм. окно напряжения или импеданс.
В несбалансированных батареях отдельные батареи могут перегреваться из-за чрезмерной зарядки или разрядки. Следовательно, передовое программное обеспечение должно контролировать каждую отдельную батарею и весь стек.

Gamry позволяет контролировать пакеты ячеек с помощью многоканальных систем потенциостатов или Reference 3000 с дополнительным вспомогательным электрометром. Обе системы позволяют проводить все ранее обсуждавшиеся эксперименты со стеками батарей. В результате может быть получена информация о стеке ячеек, а также о каждой отдельной батарее.

Заключение

В данном примечании по применению рассматриваются измерения с литий-ионными батареями. Настройка и важные параметры литий-ионных батарей объясняются как для отдельных батарей, так и для групп батарей.

Различные эксперименты описаны с помощью измерений на одиночных монетных ячейках. Выполняются циклический заряд, разряд, ток утечки и саморазряд. Оценка данных измерений импеданса показана с помощью простой модели EIS.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.