Меню

Ленточный аккумулятор что это

Ленточный аккумулятор крутящих моментов и. г. мухина

Номер патента: 1381293

Ленточный аккумулятор крутящих моментов и. г. мухина. Страница 1.

Ленточный аккумулятор крутящих моментов и. г. мухина. Страница 2.

Текст

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 81293 б 1) 4 1 16 Н 33/02 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСА ИЗОБРЕТЕНИЯ ЕЛЬС У 10И. Мухин,ухина и В ССР984,тельство Р 15/30,ОР КРУТЯТИХ ВТОРСНОМУ Св(57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использованов приводах машин, Целью изобретенияявляется повышение энергоемкостиаккумулятора, достигаемое за счеттого, что при вращении приводныхэлементов с разной скоростью спиральные пружинные ленты, связанныес ними, накапливают энергию независимо друг от друга, а отдают ее одновременно одному выходному валу,1 ил,1381293 ПИПИ Заказ 1177/34 Тираж 784 Подписно 1 роизв.-полигр, пр-тие, г, Ужгород, ул, Проектная,Изобретение относится к машиностроению и можег быть использовано при аккумулировании энергии, например, в транспортных средствах с мускульным приводом.Целью изобретения является повышение энергоемкости аккумулятора, достигаемое за счет того, что при вращении приводных элементов с разной скоростью спиральные пружинные ленты, связанные с ними, накапливают энергию независимо друг от друга, а отдают ее одновременно одному выходному валу. 15На чертеже изображена кинематическая схема аккумулятора.Аккумулятор содержит корпус 1 вал 2, установленный в корпусе 1, передаточные элементы 3, выполненные, 20 например, в виде звездочек и установленные свободно на противоположных концах вала 2, спиральные пружинные ленты 4, закрепленные одним концом на передаточном элементе 3, 25 закрепленную на валу 2 цапфу 5 с храповыми полумуфтами 6, установленными на торцах цапфы 5, и втулки 7 с храповыми полумуфтами 8, на которых закреплены другие концы ленты 4. 30 Приводные элементы 3 связаны, например, с цепной передачей 9.Ленточный аккумулятор крутящих моментов работает следующим образом.При защемлении вала 2 крутящий момент, приложенный к приводным ,элементам 3, передается на пружинныеЯ я ленты 4, Пружинные ленты 4 сжимаютсянезависимо одна от другой при разныхскоростях вращения приводных элементов 3 После накопления определенного количества энергии происходитотдача ее посредством вала 3 потребителю (не показан), В случае есликрутящий момент прикладывается только к одному из приводных элементов 3сжимается только одна лента 4 засчет того, что происходит проскальзывание храповых полумуфт 6 и 8, связанных с другой лентой 4,Формула изобретения Ленточный аккумулятор крутящихмоментов, содержащий корпус, вал,установленный в последнем, передаточный элемент, установленный свободно на одном конце вала, и пружиннуюленту, закрепленную одним концомна передаточном элементе, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения энергоемкости, он снабжен дополнительным передаточнымэлементом, установленным на другомконце вала, цапфой с храповыми полумуфтами на торцах, жестко установленной на валу между передаточнымиэлементами, и втулками с храповымиполумуфтами на одном из их торцовдля взаимодействия с полумуфтами цапфы свободно установленными на валу,а другие концы лент закреплены навтулках,

Заявка

И. Г. Мухин, А. И. Мухин, Н. Ио Кузевич, О. Но Мухина и В. Б. Кузевич

МУХИН ИВАН ГРИГОРЬЕВИЧ, МУХИН АЛЕКСАНДР ИВАНОВИЧ, КУЗЕВИЧ НАТАЛЬЯ ИВАНОВНА, МУХИНА ОЛЬГА НИКОЛАЕВНА, КУЗЕВИЧ ВЛАДИМИР ВИКТОРОВИЧ

МПК / Метки

Код ссылки

Способ крепления упругой ленты на валу

Загрузка.

Номер патента: 308252

. кратковременного выбега вала разма тываемого мотка при завершении перемотки ленты на другой моток и торможении последнего с оставлением гарантийной намотки ленты на первом валу.Предлагаемый способ отличается от извест ных тем, что конец ленты предварительно изгибают с радиусом изгиба меньшим, чем радиус вала, на длину не менее пяти витков на валу, а затем обработанный конец ленты надевают на вал и прирабатывают. 30 На фиг. 1 изображен процесс предварительного пробега ленты; на фиг. 2 — процесс одевания ленты на вал.Ленте 1 предварительно задается радиус изгиба (закрутки) меньший, чем радиус вала, на который она будет в дальнейшем намотана. Для этого (см. фиг. 1) лента 1 прижимается к оправке 2 с соответствующим закруглением.

Устройство к прессу с приводным валом для подачи полосового и ленточного материала в рабочую зону

Загрузка.

Номер патента: 1013050

. другого кулачка 2.Недостатком такого устройства 55 являются большие габариты. лировки шага подачи, имеющий шарнирно закрепленный на основании силовой цилиндр, управляемый кулачком Г 33.Недостаками известного устройства являются большие габариты и низкая надежность работы.Цель изобретения — уменьшение габаритов и повышение надежности работы устройства.ПоставЛенная цель достигаетсятем, что в устройстве к прессу сприводным валом для подачи полосовогои ленточного материала в рабочуюзону пресса, содержащем подающиевалки, один из которых связан смуфтой, состоящей иэ двух соосноустановленный частей, механизм регулировки шага подачи, имеющий шарг нирно закрепленный на основании,силовой цилиндр, управляемый кулачком через узел управления.

Способ крепления на валу упругой ленты

Загрузка.

Номер патента: 540080

. 0 что, с целью улучлом, конец ленты острым углом к Изобретение относится к машиностроению, а именно к способам крепления на валах концов упругих лент, например, спиральных пружин.Известен способ крепления нупругой ленты с помощью винтшироко используется, однако олаблением сечения вала.Известен и еще один способ крепления на валу конца упругой ленты, при котором конец ленты предварительно изгибают с радиусом меньшим, чем радиус вала, на длину не менее пяти витков на валу, а затем обработанный ,конец ленты надевают на вал и прирабатывают.Цель изобретения — улучшить контакт конца ленты с валом.Это достигается тем, что конец ленты предварительно срезают под острым углом к одному из краев ленты.Способ реализуют следующим образом,Конец.

Устройство для наматывания и разматывания трубчатых и желобчатых профилей из пружинной ленты

Загрузка.

Номер патента: 584926

. гайки 11 обеспечивают постоянный прижим ролика к рулону. С конусом 6 жестко соединена штанга 12, на которой соосно с конусом и с возможностью перемещения по этой оси установлена оправка 13 с конусными концами.Устройство работает следующим образом. Для разматывания рулон вместе с барабаном 1 и сьемными дисками 4 располе- о гают на валу 2 и закрепляют гайкой, После этого устанавлиают сьемную стойку и крепят ее к основанию 5. Свободный конец црофиля пропускают под разворачивающим конусом 6, который обеспечивает плавный пере ход от формы ленты до цилиндрической фор,мы профиля. Передвижением профиля за свободный конец направляют его на оправку 13.Для образовании зазора между кромками при смене положения кромок оправка дляВ.

Устройство для наматывания трубчатых и желобчатых профилей из пружинной ленты

Загрузка.

Номер патента: 789182

. 10 закреплен на ползуне 11 свозможностью перемещения по направляющим 12. Привод барабана 1 включаетэлектродвигатель электромагнитныйтормоз и соединительные муфты. Деформирующий ролик 8 крепится в боковинах 7 обоймы на оси с нозмояностьюзамены. В процессе намотки профильпоступает на конус 10 таким образом,что вершина конуса попадает во внутреннее пространство профиля, разворачивает его до формы ленты. Развернутый до плоской ленты профиль огибается вокруг деформирующего ролика 8 40и закрепляется на барабане 1. По мере увеличения диаметра рулона профиля в процессе намотки боковины 7 сзакрепленными н них прижимным 9 и деформирующим 8 роликами перемещаютсяв направлении перпендикулярном осибарабана по опорным роликам 5 и.

Источник



Гибкие аккумуляторные батареи. Технологии будущего и применение

Аккумуляторы стали неотъемлемой частью многих современных устройств. Это источники питания цифровых фотоаппаратов, сотовых телефонов, ноутбуков, планшетов, видеокамер, медицинские, промышленные, военные и многие другие приборы.

Литий-ионные аккумуляторные батареи были огромным шагом вперед в сравнении с устаревшими тяжелыми щелочными элементами питания. Но на данный момент и они явно сдерживают совершенствование и развитие мобильной электроники и других сфер. Они пожароопасные, дороги, имеют небольшую емкость и не могут длительно сохранять заряд.

Решить эти проблемы призваны гибкие аккумуляторные батареи, которые должны стать безопасной и дешевой альтернативой существующим батареям. На данный момент гибкие аккумуляторные батареи не нашли промышленного применения, но они активно разрабатываются и совершенствуются. В ближайшем будущем они будут внедряться повсеместно. Гибкие батареи позволят создавать уникальные изделия, которые ранее было трудно себе вообразить.

Устройство

Над устройством гибких аккумуляторных батарей работает множество ученых. Именно поэтому создаются совершенно разные гибкие батареи, которые выполнены из разных элементов и материалов:

  • На самых первых этапах гибкие аккумуляторные батареи имели следующее устройство;
    — полимерные подложки или низко-производительные органические материалы, занимающие слишком много пространства, а также приводящие к снижению емкости элемента;
    — катоды. Для улучшения их свойств они подвергались высокотемпературной обработке;
    — гибкие полимеры, которые разрушаются при высоких температурах.
  • Исследователи из KAIST предложили версию гибкой литий-ионной батареи;
    — тонкая пластина из неорганического материала, которой не страшны высокие температуры;
    — на нее уложены в несколько слоев при помощи клейкой ленты следующие элементы: анод, электролит катод и токоприемник. В результате были выделены части из двух полимерных пленок со слюдой с активными слоями.
    Скручивание подобной гибкой батареи довольно слабо сказывается на ее производительности. Напряжение при сильном сгибании почти не меняется, а емкость снижается не больше 7 процентов. Для коммерческого использования ученым необходимо научиться разделять слои в промышленных условиях. Возможно, этого можно будет добиться применением лазерного метода деламинации.
  • Исследователи из Технологического института Нью-Джерси создали собственный прототип гибких батарей;
    — гибкая пластиковая подложка, которая пропитана электро-активными ингредиентами;
    — электро-активные ингредиенты включают в себя микрочастицы и нанотрубки;
    — микрочастицы выполняются из литиевых солей (литиевые батареи) или из цинка с добавлением диоксида марганца (щелочные батареи).
    Прототип представляет мягкий конверт или пакет, где находятся два электрода — один в виде графитовой пены, а другой – алюминиевый. Все это погружается в специальный солевой раствор. Такая батарея заряжается меньше минуты, очень надежна и безопасна в сравнении с литий-ионными батареями, однако обеспечивает вдвое меньшее напряжение.
Читайте также:  Аккумуляторы автомобильные азия цены

Применение графита позволяет получать отличную производительность, но до промышленного изготовления батарей будет нужно несколько лет исследований.

  • LG Chem, член корпорации LG, создала литий-ионный аккумулятор в виде кабеля, который имеет диаметр в несколько миллиметров. У нее такая гибкость, что ее можно носить в виде браслета, завязывать узлом и даже соткать ткань из подобных батарей. Устройство у нее следующее:

— Катод из окиси лития-кобальта.
— Анод.
— Электролит.

Главное отличие в том, что все компоненты кабеля-аккумулятора выполнены в виде гибких спиралей, а не располагаются в виде плоских слоев. В качестве катода выступают тонкие медные провода, покрытые специальным слоем из сплава никеля и олова.

Такие нити сплетаются в более толстое волокно, оно обертывается вокруг стержня диаметром 1,5 мм. С удалением стержня остается весьма гибкая и прочная спираль будущего анода. Поверх спирали наматывается алюминиевая лента, после чего погружается в жидкий раствор окиси лития-кобальта, чтобы создать катод аккумулятора.

Получившуюся конструкцию закрывают защитной оберткой, а центральная полость наполняется жидким электролитом.
Плотность хранения энергии и напряжение полностью соответствует обычным литий-ионным батареям, но они более гибкие и тонкие.

Принцип действия

В основе большинства создаваемых гибких аккумуляторов лежат полимерные электроды. Они наделены структурой, которая напоминает вязкую текучую жидкость. В результате их можно:

Кроме того, они отличаются экологической безопасностью. Вызвано это тем, что Новые гибкие аккумуляторные батареи не содержат электролита.

Gibkie akkumuliatornye batarei foto 1

На текущий момент изобретение гибких литий-ионных аккумуляторов пока что находится в стадии производства прототипа. Однако в ближайшие годы планируется коммерциализировать указанное изобретение. В то же время батарея уже испытана и подтвердила, что может выдерживать изгибы, повороты и иные деформации, сохраняя собственную способность удерживать заряд.

Но есть компании, которые продолжают линейку уже существующих аккумуляторов, создавая образцы литий-ионных батарей, обладающих способностью к деформации. Так в гибких батареях компании Panasonic применяется внутренняя структура проводки и многослойные наружные корпусы, которые избегают, перегрев или утечку электролита. Корпус аккумулятора защищает ламинированная оболочка.

Гибкие аккумуляторные батареи Panasonic имеют толщину в 0,55 мм, они могут изгибаться так, что по кривой они закручиваются в радиус 25 мм. Батареи Panasonic держат заряд в пределах 17,5-60 мАч. Для современных смартфонов этой мощности пока не хватает, но изобретение уже сегодня можно успешно использовать для маломощных устройств, к примеру, смарт-одежды или смарт-карт.

Применение

Над гибкими батарейками работают множество компаний, среди них такие гиганты, как LG, Samsung и Panasonic. Их инженеры пытаются создавать не только гибкие аккумуляторы, но дисплеи и микропроцессоры. В ближайшие годы компании отойдут от гонки разрешений и диагоналей в мобильной технике, чтобы начать сгибать все, что только можно.

Gibkie akkumuliatornye batarei foto 2

LG уже произвела телевизор, который вполне можно скрутить в рулон. В скором времени в магазинах вполне могут начать продавать погонные метры телевизоров, компьютеров и смартфонов.

Другие компании также не отстают и внедряют гибкие батареи в различные устройства:
  • Носимые гаджеты в виде часов, браслетов.
  • Ремешки устройств.
  • Многочисленные модели «умной» одежды, в которых сегодня применяется жесткий аккумулятор.
  • Гибкие шторы, жалюзи.
  • Телевизоры, смартфоны и так далее.

Единственное, что данные устройства выполнены только в прототипах и небольших количествах, а также не лишены недостатков.

Источник

Гибкие аккумуляторные батареи

Гибкие аккумуляторные батареиНи для кого давно не секрет, что аккумуляторы плотно вошли в повседневную жизнь современных людей. Это источники питания наших сотовых телефонов, цифровых фотоаппаратов, видеокамер, планшетов и ноутбуков, — перечислять можно бесконечно. Что касается точных медицинских приборов, носимых портативных устройств, то здесь дело обстоит серьезнее всего, ведь на кону может стоять человеческая жизнь.

Несмотря на достижения аккумуляторной промышленности, как то литиевые аккумуляторы любой формы и любых желаемых размеров, прогресс в данной области не стоит на месте, и вот на очереди следующее новшество – гибкий аккумулятор.

Это аккумулятор на основе эластичного полимера. Если с сжиженным электролитом могли возникнуть проблемы, связанные с безопасностью из-за разрушения разделительной пленки при нагревании в процессе работы, то в случае с полимером стабильность материалов весьма и весьма высока, утверждают специалисты из Ульсанского Национального института науки и технологий Южной Кореи.

Гибкий аккумулятор Корея

Еще один вид гибких аккумуляторов, которые можно будет просто печатать на специальном принтере, предлагает калифорнийская компания Imprint Energy. Фирма намерена использовать в своем новшестве цинк вместо традиционного лития. Цинк-полимерные гибкие аккумуляторные батареи можно будет с успехом использовать в носимой миниатюрной медицинской электронике и в автономных сенсорах.

Применение цинка сделает аккумуляторы более компактными, ведь цинк не реагирует с окружающей средой так, как реагирует литий, и его можно не защищать корпусом, а само производство будет совершенно безопасным. Кроме того, эти аккумуляторы могут выдерживать, не теряя высоких характеристик, более тысячи циклов заряда-разряда. Такие гибкие и безопасные аккумуляторы смогут также с успехом применяться в имплантируемой электронике.

компактные аккумуляторы будущего

В свою очередь, крупнейшая корейская химическая компания LG Chemical, один из лидеров по производству литий-ионных аккумуляторов в мире, член корпорации LG, недавно представила потребителям литий-ионный аккумулятор абсолютно нового типа. Новинка с виду очень похожа на кусок обычного электрического кабеля, диаметром около трех миллиметров и длиной 25 сантиметров.

Устройство такое гибкое, что легко может быть завязано в узел. Его можно носить в качестве браслета, и при необходимости можно изготовить даже ткань из таких батарей.

Химически аккумулятор работает как любой литий-ионный собрат. У него, как у любого подобного аккумулятора, имеется анод, катод из окиси лития-кобальта и электролит. Однако компоненты расположены не плоскими слоями, а в форме гибких спиралей, похожих на длинные тонкие пружины.

Аккумулятор в виде кабеля

Многожильный медный электрод, выполненный из меди, покрытой сплавом олова и никеля, выступает в качестве катода. Этот многожильный провод наматывается вокруг стального стержня, диаметр которого полтора миллиметра, и, по завершении намотки, стержень убирается. Анод, обладающий невероятной гибкостью готов.

Поверх спирали анода укладывается аналогичным образом алюминиевая лента, затем вся конструкция протягивается через суспензию окиси лития-кобальта, которая, покрыв поверхность алюминия, становится катодом. После этого получившийся шнур помещают в защитную обертку, и через полость, что остается в центре, наполняют жидким электролитом, и это завершающая стадия создания гибкой аккумуляторной батареи.

Гибкие аккумуляторные батареи, которые создавались до этого, представляли собой традиционные плоские формы, изготовленные из гибких полимерных материалов. Такие батареи имели низкую плотность хранения энергии, и не могли изгибаться более, чем могла изогнуться основа из пластика.

У аккумуляторов кабельного типа, предлагаемых LG Chem, имеются аналогичные рабочее напряжение и плотность хранения энергии, как и у традиционных литий-ионных аккумуляторных батарей, однако преимущество в тонкости и гибкости, а это позволит реализовывать совершенно фантастические вещи.

Презентация гибких аккумумляторов

При проведении тестов с кабельной аккумуляторной батареей, специалисты компании LG Chem убедились в том, что отрезок кабеля-батареи, длиной в 25 сантиметров, в состоянии снабжать электрической энергией флеш-плеер без дисплея непрерывно в течение 10 часов. Целью компании является массовое производство кабельных аккумуляторов разных размеров уже к середине 2017 года.

Читайте также:  Магнитола напрямую от аккумулятора ваз 2110

Перспективы применения здесь просто неограниченны, ведь, как уже отмечалось, аккумуляторы всюду используются в современном мире, а прогресс с каждым разом намечает все новые и новые пути развития множества технологий, начиная портативной электроникой, и заканчивая высокотехнологичными космическими аппаратами, военной техникой и медицинскими приборами, спасающими жизни.

Источник

Гибкие аккумуляторные батареи

На сегодняшний день аккумуляторы стали неотъемлемой частью многих современных устройств. Они используются в телефонах, ноутбуках, планшетах, видеокамерах и медицинских приборах. Огромным шагом вперед стали литий-ионные аккумуляторные батареи по сравнению с устаревшими щелочными элементами питания. Однако эти аккумуляторы имеют и недостатки. Они пожароопасные, дорогие, имеют небольшую емкость и не могут длительное время сохранять заряд.

Гибкие аккумуляторные батареи

Особенности гибкой аккумуляторной батареи

Специалисты утверждают, что решить подобные проблемы смогут гибкие аккумуляторные батареи, которые смогут стать безопасной и дешевой альтернативой существующим батареям. На данный момент гибкие батареи еще не нашли промышленного применения, но они продолжают активно усовершенствоваться. Гибкие батареи позволят создавать уникальные изделия, которые ранее сложно было представить.

Устройство

Над устройством гибких аккумуляторных батарей работает множество ученых. Поэтому на сегодняшний день можно встретить различные аккумуляторы, которые выполнены из разных элементов и материалов.

На первых этапах гибкие аккумуляторные батареи имели следующее устройство:

  1. Полимерные подложки и низко-производительные органические материалы, которые занимают много пространства.
  2. Катоды. Для улучшения свойств этих элементов специалисты подвергали их высокотемпературным обработкам.
  3. Гибкие полимеры, которые разрушались при высоких температурах.

Затем исследователи из KAIST свою версию гибкой литий-ионной батареи:

  1. Тонкая пластина, которая может выдерживать высокие температуры.
  2. С помощью клейкой ленты на нее укладывают несколько слоев: анод, электролит катод и токоприемник.

Скручивание подобного аккумулятора практически не сказывается на его производительности. Даже при сильном сгибании напряжение практически не меняется, а емкость снижается не больше, чем на 7%.

Исследователи из технологического института Нью-Джерси создали свой собственный прототип гибких батарей:

  1. Гибкая пластиковая подложка, которую пропитывают электро-активными ингредиентами.
  2. Электро-активные ингредиенты включают в себя микрочастицы и нанотрубки.
  3. Микрочастицы выполняются из литиевых солей или из цинка с добавлением диоксида марганца.

Если рассмотреть этот прототип тогда можно заметить, что он представляет собою конверт или пакет, в котором находятся два электрода. Все это помещается в солевой раствор. Такая батарея заряжается меньше минуты, и она является полностью безопасной по сравнению с литий-ионными аккумуляторами.

LG Chem также разработала свою гибкую аккумуляторную батарею. Аккумулятор был выполнен в виде кабеля, а его диаметр составляет всего несколько миллиметров. Теперь давайте рассмотрим ее устройство:

  1. Катод выполнен из окси лития-кольбата.
  2. Анод.
  3. Электролит.

Главная особенность этого аккумулятора заключается в том, что все компоненты выполнены в виде гибких спиралей, а не располагаются в виде гибких слоев. В качестве катода выступают тонкие медные провода, покрыты специальным слоем из сплава никеля и олова.

Гибкая аккумуляторная батарея LG Chem

Гибкая аккумуляторная батарея от LG Chem

В дальнейшем такие нити будут сплетаться в более толстое волокно и обертываются вокруг стержня диаметром в 1.5 мм. После удаления стержня останется гибкая и прочная спираль будущего анода. Готовую конструкцию специалисты закрывают специальной оберткой, а центральная полость наполняется жидким электролитом. Плотность хранения энергии и напряжение полностью соответствует обычным литий-ионным батареям, но они более гибкие и тонкие.

Принцип действия

В основе большинства гибких аккумуляторов, которые можно встретить на сегодняшний день лежат полимерные электроды. Они наделены уникальной структурой, которая напоминает вязкую текучую жидкость. В результате этого такие аккумуляторы можно:

  • гнуть;
  • изгибать.

Кроме этого, основное отличие заключается в их экологической безопасности. Сейчас изобретение гибких аккумуляторных батарей еще находится на стадии производства прототипа. Однако в скором времени специалисты планируют коммерциализировать указанное изобретение. Многие батареи уже были испытаны и подтвердили, что способны выдерживать изгибы.

Также можно встретить компании, которые начали просто усовершенствовать литий-ионные батареи. Гибкие батареи от компании Panasonic используют внутреннюю структуру проводки и многослойные наружные корпусы, которые избегают перегрева или утечки электролита. Корпус аккумулятора защищает ламинированная оболочка.

Гибкие батареи Panasonic

Гибкие аккумуляторные батареи Panasonic

Толщина гибких батарей от Panasonic составляет всего 0.55 мм. Батарея способна держать зарядку в пределах 17.5-60 мАч. Для современных смартфонов этой мощности пока недостаточно, но уже сегодня подобные аккумуляторы можно использовать для маломощных устройств.

Применение

Над гибкими батарейками работают многие компании, среди них можно встретить таких гигантов, как Samsung, LG, Panasonic. Их разработчики стараются создавать не только гибкие аккумуляторы, но и экраны и микропроцессоры. Компания LG уже разработала телевизор, который при необходимости можно скрутить в рулон. Другие компании тоже не отстают и внедряют гибкие аккумуляторы на следующих устройствах:

  1. Гаджетах в виде часов.
  2. Ремешках устройств.
  3. Различных моделях умной одежды.
  4. Гибких шторах.
  5. Телевизорах и смартфонах.

Конечно, такие устройства еще не попали в массовое производство и выполнены пока только в прототипах.

Особенности и разновидности

  • Ультратонкие цинк-полимерные батареи от известной компании Imprint Energy получаемые методом промышленной трафаретной печати. В конструкции этих аккумуляторов используют особо твердый полимерный электролит, который исключает замыкание и позволяет значительно увеличить емкость и стабильность источника питания.
  • Аккумуляторные батареи на основе литиевых порошков, углеродных нанотрубок. Такие аккумуляторы обладают хорошей проводимостью и стабильной мощностью.
  • Батареи на основе литий-ионных аккумуляторов позволяют сгибать их в произвольном направлении.
  • Аккумуляторные устройства на основе алюминий-ионных ячеек. Этот прототип объединяет в себе графитовый катод и алюминиевый анод.
  • Волокнистые суперконденсаторы, состоящие из обычной бумаги или иного волокнистого материала, которые в дальнейшем покрываются составом из серебряных нанопроводников и углеродных нанотрубок. Такие батареи в дальнейшем вы можете гнуть, мять и окунать в кислотные растворы. Каждый кубический миллиметр этой батареи может сохранять до 6.3 мВт энергии.

Преимущества и недостатки

К основным преимуществам гибких батарей на сегодняшний день относят:

  1. Низкий саморазряд.
  2. Большую плотность энергии на единицу массы и объема.
  3. Возможность получить гибкие формы.
  4. Толщина элементов составляет от 1 мм.
  5. Отсутствие эффекта памяти.
  6. Незначительный перепад напряжения при разрядке.
  7. Достаточно широкий диапазон рабочих температур.

К недостаткам многие специалисты относят:

  1. Старение. Под воздействием заряда и изменения температур литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы снижают свою емкость.
  2. Нужны дополнительные исследования.
  3. Для коммерческого использования потребуются дополнительные вложения.

Перспективы

Благодаря гибким аккумуляторным батареям у многих ученых появится возможность изобретать что-то новое и интересное. Такие батареи в обязательном порядке должны появиться в смартфонах, планшетах и других компьютерных устройствах.

Как видите, гибкие аккумуляторные батареи станут основной для многих современных устройств. Надеемся, что эта информация была полезной и интересной.

Источник

Какие бывают аккумуляторы в мобильной, компьютерной и бытовой технике

Аккумуляторы окружают нас повсеместно. Их можно встретить как в привычных каждому пользователю мобильных гаджетах, так и в сложных системах резервного электропитания. В каждой из областей используется свой тип аккумуляторной батареи, в которой ее характеристики «раскрываются» наилучшим образом. В данном материале поговорим о типах аккумуляторных элементов, областях применения и основных правилах эксплуатации.

Аккумуляторы. Общие принципы

По историческим меркам аккумулятор — довольно «молодое» изобретение, которому немногим более 160 лет. Основной принцип работы любого аккумуляторного элемента — протекание в нем обратимой электрохимической реакции, т. е. при приложении к контактам элемента постоянного напряжения, на его пластинах (электродах) накапливается электрическая энергия, при приложении нагрузки — происходит ее расходование. Причем протекает такая реакция на протяжении большого количества циклов заряда/разряда. Как правило, возможное количество перезарядок зависит от типа аккумуляторного элемента, но в среднем, современный аккумулятор способен обеспечить 300–1000 полных циклов.

Работоспособным считается аккумулятор, остаточная емкость которого составляет 70–80 % от начальной. Элементы с меньшими показателями остаточной емкости считаются непригодными для дальнейшей эксплуатации, поскольку не могут обеспечить расчетную автономность.

Какого бы типа не был аккумулятор, костяк конструкции и основной принцип действия у них остается неизменным. В каждом аккумуляторе есть два электрода (положительный и отрицательный, иначе именуемые анод и катод), погруженные в специальную среду — электролит, являющуюся прекрасным «поставщиком» ионов вследствие электролитической диссоциации.

Ион — атом или молекула, несущая на себе электрический заряд. Если ион положительно заряжен — его называют катион, если отрицательно — анион.

В зависимости от используемого материала электродов и применяемого типа электролита существуют различные вариации аккумуляторных элементов, каждый из которых имеет свои конструкционные и эксплуатационные особенности. Ниже поговорим о наиболее распространенных типах аккумуляторов, сферах их применения и особенностях эксплуатации.

Читайте также:  Зарядные устройства для аккумуляторов скутера своими руками

Свинцовые аккумуляторы

Несмотря на преклонный возраст технологии, свинцовые аккумуляторы до сих пор успешно применяются в системах резервного питания, автомобильном транспорте, системах аккумулирования возобновляемых источников энергии (солнечная и ветряная энергетика, гидроэнергетика и т. д.).

Как видно из названия, в качестве основного материала, из которого изготавливают электроды, выступает свинец. Точнее, для производства положительных электродов — просто свинец, а для изготовления отрицательных электродов — оксид свинца. В качестве электролита, как правило, выступает раствор серной кислоты.

Существует большое количество конструкций свинцового аккумулятора, направленных на улучшение его эксплуатационных характеристик. Поскольку свинец сам по себе достаточно мягкий металл с невысокой физической прочностью, в чистом виде он слабо противостоит вибрационным нагрузкам, поэтому для использования аккумуляторов, например, в транспорте, в сплав свинца добавляют кальций, делающий структуру металла более прочной.

Для использования свинцового аккумулятора в источниках бесперебойного питания, дабы не допустить контакт пользователя с кислотой, исключить необходимость обслуживания, а также не создавать условия для взрыва водорода, выделяемого из АКБ, при ее заряде, используют свинцовые аккумуляторы определенного типа. Такими аккумуляторами являются источники питания типа AGM (Absorbent Glass Mat), в которых абсорбированным электролитом (не жидким) пропитан специальный пористый мат из стекловолокна.

Довольно часто свинцовые аккумуляторы, выполненные по технологии AGM, ошибочно называют гелевыми. На самом деле это не так. Гелевые аккумуляторы — отдельная ветвь развития свинцовых источников питания.

Аккумуляторы, электролитом в которых выступает раствор серной кислоты в желеобразном состоянии, называются гелевыми. Они рассчитаны на медленную отдачу энергии, поэтому основная область их применения — использование в инертных системах накопления и расходования электроэнергии (солнечная энергетика, питание моторов кресел для инвалидов, гольф-каров и т. д.).

К неоспоримым преимуществам свинцовых аккумуляторов относятся их невысокая стоимость и возможность работы в широком диапазоне температур окружающей среды (от — 40 до + 40 ° С).

Один свинцовый аккумуляторный элемент выдает напряжение порядка 2 В и способен выдать удельной энергии из расчета 30–60 Вт*ч с 1 кг массы, что в сравнении с другими типами — достаточно мало. Такие аккумуляторы имеют высокие значения саморазряда, а их глубокий разряд приводит к разрушению и осыпанию пластин электродов и безвозвратной порче аккумулятора.

Никель-кадмиевые аккумуляторы

Следующим типом аккумуляторных элементов, активно использующихся во многих сферах, являются никель-кадмиевые аккумуляторы (NiCd). Их можно встретить в детских игрушках, пультах управления, фонариках, ручном аккумуляторном электроинструменте и т. д.

Конструкция элемента не претерпела изменений, только в качестве материала для изготовления электродов используются никель и кадмий, а точнее гидраты закиси этих металлов. В качестве электролита применяют гидроксид калия. Один элемент на основе этих металлов может выдать напряжение 1,2–1,35 В, а значение удельной энергии находится в диапазоне 40–80 Вт*ч/кг.

Никель-кадмиевые аккумуляторы — одни из самых морозоустойчивых. Они работают без существенной потери своей емкости при температурах, близких к –50 ° С, к тому же, абсолютно не боятся глубокого разряда, и после цикла зарядки полностью восстанавливают свои эксплуатационные характеристики.

Хранить NiCd аккумуляторы рекомендуется полностью разряженными.

К отрицательным моментам относят их малую удельную емкость, высокий саморазряд, длительное время зарядки (восполнять энергию нужно малыми зарядными токами) и ярко выраженный «эффект памяти».

Чтобы не испортить аккумулятор, его необходимо заряжать только после полного разряда! Пренебрежение этим правилом повлечет быструю потерю емкости и выход элемента из строя.

Заряжают NiCd-элементы малыми зарядными токами, значения которых составляет порядка 10 % от емкости аккумулятора.

Никель-металлогидридные аккумуляторы

Логическим продолжением никель-кадмиевых аккумуляторов стали никель-металлогидридные (NiMH) элементы питания. В них учтены и практически устранены недостатки предшественников. Аккумуляторы при тех же массогабаритных показателях имеют большую в 2–3 раза емкость, обладают высокой надежностью, с легкостью переносят глубокий разряд и перезаряд, менее подвержены эффекту памяти.

Немаловажную роль в популяризации и широком распространении NiMH элементов сыграл тот факт, что они не содержат в своем составе кадмия, очень вредного для окружающей среды металла. Следовательно, с повестки дня снимаются вопросы правильного хранения и утилизации таких элементов.

Для производства анода используют гидрид никеля с лантаном или литием — так называемый металлогидридный электрод. В качестве катода — оксид никеля. Электролитом выступает соединение гидроксида калия.

Заряжают никель-металлогидридные аккумуляторы большими (в сравнении с NiCd-элементами) токами, величины которых составляют порядка 20–25 % от емкости аккумулятора, но очень важно контролировать температуру элемента во время заряда. Если она превышает 45 °С, нужно немедленно прервать процесс зарядки, в противном случае существует риск порчи элемента.

Зарядку для NiMH-аккумуляторов можно использовать в паре с NiCd-элементами. Обратная совместимость недопустима! Алгоритмы зарядки никель-кадмия более примитивны, они могут причинить вред NiMH-элементу.

Никель-металлогидридные аккумуляторы хранят полностью заряженными. Поскольку этому типу элементов присущ высокий саморазряд, для сохранения работоспособности элемента его нужно периодически подвергать полному циклу разряда/заряда.

Никель-металлогидридные аккумуляторы используют в тех же сферах, что и никель-кадмиевые, однако, благодаря повышенной емкости, их охотно применяют в фототехнике, использующей для питания элементы типа АА и ААА.

NiMH элементы — самые морозоустойчивые. Они без проблем переносят эксплуатацию при экстремально низких температурах, достигающих -60 °С. По этой причине их довольно успешно применяют в электроинструменте, используемом при выполнении работ на открытом воздухе в зимнее время.

Один элемент генерирует 1,2–1,25 в ЭДС, а его удельная энергия составляет 60–75 Вт*ч/кг. Теоретический расчетный «потолок» этого параметра находится на уровне 300 Вт*ч/кг, но видимо технологии производства NiMH-элементов, еще не до конца совершенны.

Литий-ионные аккумуляторы

Современные мобильные устройства уже сложно представить без литий-ионных аккумуляторов. Именно их разработка дала мощный толчок к развитию легких и миниатюрных решений источников питания, и, как следствие, миниатюризации всего сегмента мобильных гаджетов.

Сильными сторонами Li-ion являются высокая плотность аккумулируемой энергии, ее удельное значение, в большинстве случаев, составляет солидные 280 Вт*ч/кг, недостижимые при использовании аккумуляторов другого типа. Именно по этой причине Li-ion аккумуляторы используются не только для питания персональных гаджетов, но и для приведения в движение различных самокатов, велосипедов с электродвигателем и даже автомобилей.

Справедливости ради следует сказать, что «литий-ионный аккумулятор» — это обобщенное название целой группы электрохимических элементов, переносчиком заряда в которых выступают ионы лития. Разница заключается в составе материала катода и типе электролита.

Наибольшее распространение в бытовом сегменте получили литий-полимерные аккумуляторы, в которых в качестве электролита используется специальный твердый полимер, а катодный и анодный материал нанесены на тонкие слои алюминиевой и медной фольги соответственно. Такое конструктивное решение позволяет производить аккумуляторы любой формы и размера, изящно «вписывая» их в разрабатываемые устройства.

Существенный недостаток твердого полимера — его плохая проводимость при нормальной температуре окружающей среды (+ 25 °С). Наилучшие показатели достигаются при увеличении температуры до + 60 °С, а это уже опасно с точки зрения обычного использования. Поэтому производители идут на небольшие ухищрения, добавляя к полимеру электролит в жидком или желеобразном состоянии.

Существенное отличие конструкции литий-ионных аккумуляторов от традиционной конструкции заключается в обязательном наличии разделительного сепаратора, исключающего свободное перемещение ионов лития, в моменты, когда аккумулятор не используется.

Другой элемент, который должен обязательно присутствовать в схеме аккумулятора — BMS-контроллер (Battery Management System), отвечающий за корректную и сбалансированную зарядку ячеек аккумулятора.

Li-ion аккумуляторы при высокой удельной емкости обладают малым весом. Для их зарядки нужно не так уж много времени. У них практически отсутствует эффект памяти и саморазряд. К аккумуляторам литий-ионного типа не предъявляется особых требований к соблюдению циклов заряда/разряда. Заряжать их можно в любое удобное время, не привязываясь к величине остаточного заряда элемента. Хранить Li-ion батареи рекомендуется наполовину заряженными.

Самым существенным недостатком литий-ионного элемента является его категорическое «нежелание» полноценно работать при отрицательных температурах. Эксплуатация литиевого элемента на морозе очень быстро приблизит его выход из строя.

Источник