Ликбез по аккумуляторам

Опубликовано 16.09.2017 06:35 | Автор: oktogen | Просмотров: 3840

1)Устройство аккумулятора(элемента).

2)Классификация элементов - немного физики и электрохимии

3)Важнейшие характеристики элементов.

4)Батареи из элементов.

5) Обслуживание аккумуляторов и батарей из них.

6)Техника безопасности.

7)Подбор элементов по задачам.

8)Зарядные устройства.

9)Список литературы.

1)Устройство аккумулятора(элемента).

рис. 1_1

Почти любой химический источник тока, структурно имеет компоненты, указанные на картинке(рис 1_1).

Важно понимать, что всё устройство оного источника тока основано на условиях химической реакции, побочным итогом которой является протекание тока через нагрузку(любой потребитель), подсоединённой к положительному (аноду) и отрицательному(катод) электроду. Электролит -синим цветом на картинке - вещество-проводник электрического тока, вследствии ионной проводимости. Бывают твёрдыми, жидкими, в т.ч. и расплавы солей (в высокотемпературных элементах питания). Электроды тоже могут быть какие угодно. В корпусе могут быть предохранительные клапана, поскольку реакция частенько сопровождается газовыделением. Мембрана (коричневый элемент между электродами) - полупроницаемый барьер для электролита (для определённых его компонент), с целью замедления деградации элементов. Может отсутствовать, а может представлять коммерческую тайну. У батареек всё отличие - одноразовость электродов\электролита вследствии труднообратимости выбранной реакции. Сейчас покупать батарейки имеет смысл только в одноразовые девайсы, которые выкинешь после использования (например, устройства для встречи незванных гостей), или, как подсказывают камрады, для мены в качестве БП валюты, да и то - только литиевые батарейки, поскольку срок хранения у них более 10 лет.

2) Классификация элементов - немного физики и электрохимии

Конструктив может быть различным, поскольку вокруг химической реакции пляшет всё: процесс изготовления, само устройство.

Реакция бывает обратимой(аккумуляторы) и необратимой(батарейки). На самом деле обратима почти любая реакция, важно лишь воссоздать условия, что не всегда удаётся. На рис. 2_1 я привёл самую грубую классификацию аккумуляторов по химическим процессам на текущий момент(2017).

рис. 2_1

В дальнейшем, сложность схемы будет только расти, т.к. распространение получат ячейки на основе натрия, аллюминия и т.д. Кстати, есть моменты. Долговечность элемента входит в противоречие с требуемой интенсивностью реакции. Температура реакции - наоборот способствует интенсивности реакции, иногда вплоть до взрыва, как повезёт. Чем больше площадь соприкосновения реагирующих вещевств, тем интенсивнее идёт реакция. Именно поэтому смесь порошков лучше для реакции, чем 2 куска реагентов. Соответственно, смесь растворов лучше смеси порошков (твердотопливные ракеты - suxx, жидкостные - rulezz), смеси газов ещё лучше, чем смесь жидкостей, но при той же концентрации вещества на единицу объёма. Да да, есть аккумуляторы на водороде - никель-водородные. И да, концентрация реагентов тоже идёт на пользу интенсивности реакции.

Химия - наука неточная:-) Посему, кроме основных реакций идут и побочные. Реакции способствуют катализаторы и противодействуют ингибиторы, причём, оба типа веществ в реакции не участвуют. Ингибиторы вносят для препятствия нежелательным реакциям. Катализаторы - наоборот. Чем плохи катализаторы и чем они отличаются от ферментов всех интересующих отсылаюк списку литературы.

Теперь главный момент этого пункта. Почему у батареек 1.5 вольта, у лития 3.7 вольт, у никель-кадмия 1.2 вольта? Дело в максимальном напряжении, которое способна произвести данная химическая реакция. Это напряжение называют электрохимическим потенциалом данной реакции. Разница между электрохимическим потенциалом реакции на аноде и электрохимическим потенциалом реакции на катоде и есть напряжение ячейки. Также, кому интересно - имеет смысел поразбираться с понятием электрохимический ряд активности металлов. Станет понятна популярность литий ионных источников питания и аккумуляторов и оценить относительную плотность запасаемой энергии конкретной ячейки. При разряде, уравнение реакции смещается вправо, при заряде - влево.

Примеры пар реакций аккумуляторов

а)Свинцово-кислотный

Реакция на катоде:

PbO2(s) + HSO−4(aq) + 3H+(aq) + 2e− ⇌ PbSO4(s) + 2H2O(l)

Реакция на аноде:

Pb(s) + HSO− 4(aq) ⇌ PbSO4(s) + H+(aq) + 2e−

Напряжение ячейки:2.11—2.17 вольт

б)Никель металло гидридный

Реакция на катоде:

H2O + M + e− ⇌ OH− + MH

Реакция на аноде:

Ni(OH)2 + OH− ⇌ NiO(OH) + H2O + e−

Напряжение ячейки: 1.4–1.6 вольт

в)Никель-железные

Реакция на катоде:

Fe + 2 OH− ⇌ Fe(OH)2 + 2 e−

Реакция на аноде:

2 NiOOH + 2 H2O + 2 e− ⇌ 2 Ni(OH)2 + 2 OH−

Напряжение ячейки: 1.4–1.6 вольт

3) Характеристики аккумуляторов.

а)Энергоёмкость элемента- емкость аккумулятора. Удельная энергоёмкость данной технологии - плотность энергии на килограмм (масы электролита +электродов). Измеряется в джоулях на килограмм или в ватт*часах на килограмм. На нормальном аккуме обычно ёмкость пишут ватт*час. Можно прикинуть ёмкость аккумулятора- умножить его массу в килограммах на показатель удельной ёмкости (ват час на килограмм) для данной технологии. Всё! Ампер-часы - это бредни маркетологов. Эту величину можно перевести с погрешностями в ват*часы. Никакой пользы это не принесёт, кроме знания о производителе плох он или хорош. Для этого - "паспортное" значение ампер часов умножить на напряжение средней точки (среднее напряжение на кривой разряда для этой технологии, о чём позже). Получится заявленная ёмкость, которая не должна быть больше, чем предельная расчётная для элементов такой массы (по удельной плотности). Взвесив элемент и посчитав ёмкость, к примеру, можно определённо сказать - врёт бренд или нет, а если врёт - то на сколько именно. Реальная ёмкость конкретной ячейки можно только измерить. У хороших производителей она будет больше заявленной, у плохих - сильно меньше.

б)Внутреннее сопротивление, Тут всё боле менее понятно. Электроды и электролит между ними обладает вполне конкретным сопротивлением, которое ограничивает максимальный ток в амперах, который может выдать данный аккумулятор. Чем такое сопротивление меньше, тем аккумулятор качественнее и меньше греется при равной нагрузке. Большое сопротивление способствует перегреву, что уменьшает срок службы. Величина в омах должна указываться в паспорте элемента или батареи.

в)Эдс элемента,то бишь - напряжение ячейки. Определяется исключительно реакциями на аноде и катоде и зависит только от них. Жёстко забита в параметры, изменить можно только, изменив химию ячейки. Измеряется в вольтах. Часто указывается как напряжение средней точке на кривой разряда, хотя мне попадались элементы, на которых указан вольтаж верхней точки.

г)заряд-разрядная кривая. Это самая главная характеристика ячейки. Берётся эталонная нагрузка, подбирается нормальные условия среды, например, 20 градусов. По оси 0X - откладывают время в часах, по оси 0Y - напряжение в вольтах Зарядная кривая - берётся разряженный аккумулятор, источник тока с ограничением к примеру 1 ампер. Напряжение источника тока при холостом режиме (разомкнуто от нагрузки) должно быть достаточно высоким, выше напряжения полностью заряженной ячейки. Далее, отмечаетс величина напряжения на клеммах заряжаемого элемента каждый час и наносится на график. Процесс идёт до достижения максимального напряжения на элементе и потом завершается. Для кривой разряда, берётся потребитель (нагрузка), такая, что можно регулировать сопротивление для поддержания того же тока, что и при заряде (тогда можно наложить напряжение на тот же график). Температура должна быть такой же, как и при определении зарядной кривой.

Время ограничивают началом заряда\разряда и их концом(вертикальные прямые). По оси 0Y (напряжение) ограничивают сверху предельно допустимым, снизу - напряжением полностью разряженного элемента(горизонтальные прямые). В таком случае физический смысл кривой разряда таков, что площадь фигуры под кривой разряда (ограниченна вышеописанными прямыми и самой этой кривой) и есть ёмкость аккумулятора в ватт часах.

А смысл аналогичной фигуры по кривой заряда - полная энергия заряда в ватт часах.

Часто определяют кривые для разных токов и температур. Токи часто измеряют не в амперах, а в числах ёмкости, что в ампер-часах, просто берут число и принимают его за C для автомобильного аккумулятора 50 ампер часов 1С = 50 ампер, а 0.1С - 5 ампер. Вот типичная кривая для многих щелочных элементов.

рис. 3_1

Стоит упомянуть ещё об одной характеристике, вытекающей из кривой заряда и кривой разряда. Это КПД. Отношение полученной с аккумулятора энергии до полного разряда к затраченной на заряд энергии. При одинаковой силе тока на нагрузке и зарядном устройстве, температурном режиме, это не что иное, как отношение интеграла функции разряда (нижней линии) к интегралу от функции заряда(верхней линии). Можно не считать интегралы, а просто посчитать приблизительно площади под кривыми , да поделить одну на другую(площадь под кривой разряда на площадь под кривой разряда). Чем ближе линии друг к другу - тем эффективнее батарея из этих элементов. Вот типичные кривые из справочника химика для свинцового аккумулятора

196166224079126182101155193156021054106169124218

рис. 3_2

Как видим, у свинца(и многих никелевых) он не блещет (а вот у литиевых совсем наоборот). Позже, я покажу как определять такую кривую у немаркированного нонэйм элемента.

д)срок службы и количество циклов, Емкость меняется (вообще нет ничего неизменного, вообще-вообще.) с течением и времени и при эксплуатации. Есть число циклов заряд-разряд или срок хранения, после которых ёмкость падает до неприемлемого к использованию уровня. Эти характеристики не эквивалентны, поскольку батарея с огромным количеством циклов заряд-разрядов может храниться не более 3-4 лет, как литий-кобальтовая полимерная ячейка. И наоборот - серебрянно цинковый элемент, у которого всего 50-100 циклов, может быть пригодным после 20 лет хранения. Лучше, когда и то и другое побольше побольше (разламывает об колено огромную таблетку от жадности) . Зависит всё это дело и от конструктива и от исполнения и от чистоты реагентов и от самой реакции. Можно улучшать до бесконечности.

е)степень саморазряда, Любой аккумулятор, будчи заряженным, со временем простоя будет разряжаться. Измеряют % от ёмкости за первый месяц хранения и % от ёмкости за год. Чем этот процент меньше - тем лучше. Этот параметр некритичен, если использование идёт по непрерывному циклу. Зарядил и тут же используй, остаточный заряд РАЗРЯЖАЙ(иначе, эффект памяти), потом снова заряжай и так далее. Лучший образец для этого дела - никель кадмиевые ячейки военного образца с прочными электродами (не пресованный порошок как обычные). Но для резерва, храня только их, вы остаётесь в блэкаут без фонарей и раций, поскольку 100% вы когда-нибудь не уследите. И не стоит забывать о КПД, следовательно, о потерях.

ж)эффект памяти У всех ячеек присутствует эффект падения ёмкости, если заряжать её, не разрядив до конца после предыдущего использования. Этот эффект называется эффектом памяти, поскольку на кривые разрядно-зарядной характеристик как бы вносится "запись". Зависит от технологии, от реакции и от чистоты реагентов. У литиевого семейства почти незаметен, у никеля - по-разному. Лучше б его вообще не было, но кто ж нам такую халяву обеспечит?

4)Батареи из элементов.

С целью увеличения силы тока и выходного напряжения, аккумуляторные элементы могут соединяться последовательно и парралельно. Первичные источники параллельно соединять не следует, поскольку одноразовые элементы не предназначены конструктивно для подзарядки. Приведу корректное параллельно-последовательное соединение ячеек, эквивалентную схему ячейки и корректную схему соединения элементов с учётом оной.

Рис 4_1 показывает корректное соединение элементов в парралель и последовательно в батарею

рис. 4_1

У тесловских автомобилей ,последовательно с каждым из элементов, в цепь включается плавкий предохранитель.

Если ячейка закоротит - то оный перегорит и "выключит" её из батареи. Неплохая идея.

Рис. 4_2 показывает реальную схему ячейки

Рис 4_3 показывает как собирать в парралель ячейки при условии,что соединительные провода (сопротивления) эквивалентны.

Общие рекомендации:

а)Толстые проводники из меди, наименьшей длинны.

б)Из-за того, что качество ячеек гуляет - для батарей следует подбирать ячейки одной марки одинаковые по паспорту и из одной партии

в)Перед сборкой батареи следует довести напряжение до одного уровня (соединить параллельно и держать 1-2 дня)

г)Ячейки желательно должны быть отдельными, и по возможности, обслуживаемые и заменяемые

д)Ячейки должны быть максимально близкого между собой сопротивления. Лучше выбрать чуть большее сопротивление, но одинаковое для всех, чем меньшее, но сильно отличное между ячейками.

5)Обслуживание аккумуляторов и батарей из них.

Батареи, особенно, большие, требуют периодического обслуживания.

Нужно : Правильно их выбирать (по задаче,по условиям эксплуатации) Корректно вводить в эксплуатацию (балансировать, тестить, заливать электролит, собирать батарею) Следить, чтобы условия эксплуатации хотя б частично пересекались с паспортными условиями. Следить за химическим составом электролита,приводить его в норму,менять по необходимости. Следить за напряжениями ячеек, чтобы оно не отклонялось от паспортных значений (или за устройством контроля напряжения). Балансировать ячейки руками (или следить, чтоб не навернулось электронное устройство, которое это делает за вас)

Почему не бывает необслуживаемых аккумуляторов? А вот потому и не бывает что какие-то перечисленные пункты по-любому будут прописаны в инструкции (если изделие качественное) Что должно быть при аккумуляторах? Паспорт аккумулятора, в котором указан производитель, модель, дата изготовления, гарантийный срок хранения и эксплуатации, ёмкость в ватт часах, внутреннее сопротивление в омах, предельная сила тока для длительного подключения,она же - для 10-20 секундного интервала,таблица количества цикла заряд-разряд (при разных токовых нагрузках), заряд-разрядные кривые при различных температурах и силе тока в нагрузке. Минимальное и максимальное напряжение ячейки, минимальная и максимальная температура эксплуатации, высота над уровнем моря и влажность. Также указывается степень саморазряда в % от ёмкости за месяц и за год. Если вы увидите такой документ с таким составом инфы - 90% производитель хорош. Также у аккумулятора должна быть инструкция по эксплуатации. В ней описана техника безопасности, требования к помещению аккумуляторной, порядок действий при вводе батареи в эксплуатацию, порядок действий по контролю параметров системы и её периодическому обслуживанию.

Многие аккумуляторные элементы со временем эксплуатации приобретают расхождение в заряде энергии. Чревато это тем, что со временем возникнет расхождение напряжений на элементах. Это в свою очередь,плохо тем, что под нагрузкой может возникнуть переполюсовка ячеек с наименьшим зарядом/ёмкостью. При переполюсовке протекают нежелательные реакции на электродах, которые приводят к деградации ячейки,и дальнейшему выходу её из строя. Переполюсовка ячеек может возникнуть и просто, когда батарею разряжать "в 0", посему, если некоторые аккумуляторы требуют разряда после окончания работы, то лучше разряжать не всю батарею целиком, а каждую ячейку поотдельности. Если разбалансированную батарею заряжать - то у наиболее заряженных ячеек возникнет перезаряд, также начнутся нежелательные реакции. Например, при перезаряде свинцовых аккумуляторов, если забыть их без присмотра, начинается процесс электролиза+испарение воды. Кислотность электролита повышается, электроды покрываются сульфатом свинца, крупные кристаллы которого закупоривают поры и снижают ёмкость. Это можно частично обратить, но оно вам надо? Если помещение непроветриваемое - то сигнал оставленной без присмотра заряжаемой батареи услышит весь подъезд:-) Для выравнивания зарядов необходимо, чтобы разряд-зарядные кривые были примерно одинаковые. Если номиналы ячеек расходятся сильно, то провести балансировку становится очень сложно, а в автоматизированном режиме - невозможно. Поэтому важно подобрать максимально одинаковые элементы. Если это сделано - то отбалансировать их - проще паренной репы. Для этого соедините все элементы батареи парралелльно. Все плюсы элементов между собой, и все минусы. НЕ (+) с (-)! Затем оставьте на несколько дней. Батарею лучше зарядить перед этим. Это пассивный способ. Есть активный способ. На источнике тока выставьте предельное по паспорту элемента напряжение заряде минус погрешность прибора и минус, пусть, 5% и ограничьте ток 1/10 по ёмкости в ампер часах. Заряжая каждую ячейку до такого напряжения вы по факту получите качественно заряженную АКБ. Можно заряжать все ячейки сразу, если запараллелить их по предыдущему варианту. Не забудьте просуммировать ток. Некоторые элементы при полной зарядке начинают выделять тепло, тогда заряженность всех ячеек определяют по предельной температуре батареи. В шуруповёртах наверняка видели третий контакт для термо-сопротивления - это оно и есть.

Для оценки ёмкости неизвестного аккумулятора, нам необходимы: эталонная нагрузка, амперметр, вольтметр, источник напряжения с ограничением тока, например, в 1 ампер, часы или хронометр. Нагрузка не должна быть слишком мощной, чтобы мочь вывести АКБ из строя. Лучше всего, если это будет чисто резистивная приблуда, поведение которой чётко известно, Например - кусок проволоки сплава НИХРОМ или ФЕХРАЛЬ с заданным сопротивлением или лампочка накаливания. Лампа - лучше,главное, чтоб напряжение подходило. Например, для акб с надписью 12 вольт подойдёт и 12 вольтовая и 24 вольтовая лампа- не перегорит, и ладно. Ещё необходимо знать предельно допустимое и минимально допустимое напряжения, тут поможет номинал батареи, и знание о внутреннем строении(для подсчёта количества банок). Среднее (номинальное) напряжение делим на количество банок в батарее и получаем номинальное значение для банки. На банку берём допуск плюс минус 0.7 вольт - безопасно для большинства технологий. Например, принесли неизвестную батарею, сказали 12 вольтовая. Снимаем крышку , считаем - 4 банки. На одну банку примерно 3 вольта получается. Минимум берём 2.3 вольта, максимум 3.7 Значит заряжать батарею будем до предельных 14.8 вольт а разряжать до минимальных 9.2. Заряжаем батарею до максимального напряжения, затем - подключаем приборы по следующей схеме(рис. 5_1):

рис. 5_1

С момента включения, записыаем показания каждые полчаса. И так до полной разрядки. После разряда находим почасовое средне арифметическое показаний приборов. Тут как полусумма напряжения и силы тока. Усреднённые показания перемножаем (силу тока на напряжение). Полученный ряд значений надо просуммировать, в итоге получится примерное значение ёмкости батареи в ватт часах. Компьютер продвинутых зарядок типа этих ваших аймаксов делает то же самое, чуть более точно. Ещё вариант - купить у китайцев универсальную индикационную панельку - вольт-амперметр с ваттметром и счётчиком ватт-часов. Тогда, если подключить его от изолированного источника, он покажет сколько реально прошло энергии при разряде чего угодно. Это кстати, универсальная вещь, ей можно снимать вольт-амперную характеристику прибора мерить и сопротивление элемента, в т.ч. батареи, и мощность участка цепи, и реальную мощность блока питания под разными нагрузками, например, USB зарядки или реальное потребление устройств. определение зарядно-разрядной кривой и оставшегося заряда по ней, Вам понадобится: Переменная нагрузка ( типа реостата или магазина сопротивлений с теплоотводом), амперметр, вольтметр, источник питания с ограничением силы тока, хронометр, принадлежности для записи показаний показометров. Этот момент предпочтительнее, чем просто определение ёмкости, поскольку позволит в дальшейшем определять оставшийся заряд. Итак, берём разряженную батарею и подключаем к источнику тока (рис. 5_2№1) по следующей схеме:

рис. 5_2

У источника необходима возможность выставлять и корректировать напряжение чтобы ток достигал заданного. Ток заряда (и последующего разряда!) тоже должен быть неизменен, например, 1 ампер, и температура в помещении, желательно, тоже. Главное - не прозевать момент достижения максимума напряжения (при разряде - минимума), чтоб не угробить батарею! Записывать будем напряжение -это и будет зарядная характеристика. Для батарей небольшой ёмкости, до 5 ампер часов и тока в 1 ампер, записываем показания каждые 20 мин. Если заряд длится долго - пойдёт и раз в час. Ток брать не обязательно такой, но желательно, наиболее близкий к тем токам, при которых оная будет использоваться штатно (например, средний ток заряда от солнечной панели). Кривая разряда строится аналогично (рис. 5_2№2), но источник тока заменяется реостатом для удержания тока на заданном уровне. После окончания заряда можно наносить значения на график. Абсцисса - время в часах. Ордината - напряжение. Одинаковый ток нужен для того, чтобы на одном графике нарисовать обе кривые. как правильно сделать индикатор заряда

Правильный и боле менее точный индикатор заряда\разряда, это ни что иное, как вольтметр. Соответественно, разметить вольтметр метками (чтоб соответствовали нужной кривой ) - и вот он готов. Размечать лучше по равным долям, но побольше делений. Чем больше точек кривой взято, тем точнее индикация. Особенно, в середине кривой. По четырем точкам (как в большинстве говнодевайсов типа смартфонов) точность выше ±25% вы не получите. Риски на шкале вольтметра никогда не будут равномерными. Так и надо.

Оценка внутреннего сопротивления. Пусть у нас есть заряженная АКБ и мы хотим прикинуть её внутреннее сопротивление. Здесь надобно вспомнить закон Ома для участка цепи. R=U/I Рюмка то есть. Замеряем напряжение холостого хода

рис. 5_3

И нагрузки

рис. 5_4

Далее вычисляем разницу напряжений холостого хода и нагрузки

ΔU=Uxx-Uнагр=13.1-12.7 = 0.4 вольта.

Ток - 2.1 Ампера

Внутреннее сопротивление вычисляем по закону ома(грубая оценка): 0.4/2.1=0.19 Ом.

Значение не торт, сразу скажу, хоть и некритично. Желательно бы раза в 3-4 поменьше. Может быть - виноваты контакты, может быть - хреновые ячейки. Ещё может быть - тонкие и длинные провода измерителя.

6)Техника безопасности

а)Электролит

При работе с электролитами, долива воды в них, замерах плотности и т.п. - пользоваться резиновыми перчатками, очками для защиты глаз. Работать в помещении с вытяжной вентиляцией или на открытом воздухе. Использовать спецодежду, например, лабораторный халат химика , фартук или что-то подобное. Кислоты и щёлочи - весьма едкие штуки. Серная кислота обугливает материалы (отнимая воду), щёлочи поражают живые ткани по всему объёму, проникая внутрь. Уточнять технику безопасности по каждому электролиту необходимо отдельно.

б)Электричество

Обслуживание и проверку осуществлять отсоединив контакты цепи от батареи. Соблюдать осторожность, дабы не замкнуть пластины. Отсоединяйте сначала минус, потом - плюс. Подключение - наоборот. Разбрасывание металлических инструментов на АКБ может закоротить оный. Если батарея заряжена - красочные спецэффекты гарантированы. Если на батарее выше 42 вольта в сухом и 12 вольт во влажном помещении - напряжение считать опасным. Особый момент - допустим, на вашей батарее написано 48 вольт - то при замере его в заряженном состоянии вы получите 56 вольт и выше. Мелочь, но неприятно.

в)Взрыво и пожаро безопасность.

В зависимости от конструкции и типа, зарядка может сопровождаться газовыделением, в т.ч. водорода. Смесь оного с воздухом - гремуча. Также опасны некоторые горючие электролиты и их пары. Поэтому, ещё раз проветривание рулит. По этой же причине, чтобы не разрушился корпус, надо ослаблять или снимать специальные заглушки, если они присутствуют на батарее. Некоторым типам ячеек присуще свойство т.н. "теплового разгона", т.е. саморазогрев элемента в режиме положительной обратной связи, вплоть до бабаха. Поэтому, необходимо прекращать зарядку при превышении предельной температуры. Желательно пользоваться зарядкой с термодатчиком. Само собой, курение, разбрасывание горючей мелочи, небрежное обращение с нагревательными приборами и использование открытого пламени недопустимо. Тушить загоревшуюся батарею следует порошком или газовым средством, но никак не водой. Может замкнуть или выделиться водород.

Аккумуляторы, на электродах коих образуются активные металлы(Натрий,Литий и др.) тушить крайне сложно. Может получиться так, что потушены они будут только методом выгорания. Посему, аккумуляторные должны быть оснащены полностью негорючей(а лучше огнеупорной ) отделкой и снабжены противопожарными барьерами, перегородками и т.д.

Короче, пользуйтесь мозгом, инструкцией производителя и общей техникой безопасности.

7)Подбор элементов по задачам

Спелеология,диг и т.д.

Характеризуется регулярными забросками, не слишком далёкими переходами. Там нет морозов, температура обычно +3 +10 в любое время года, иногда попадаются влажные места. Без света там - кранты. Но заряжать банки перед каждым походом - вполне приемлемо. Тут подойдёт никель-кадмиевые аккумуляторы промышленного типа со штампованными электродами. Хранятся в разряженном состоянии практически вечно, эффекта памяти, что присущ бытовым - почти не имеют, или "лечатся" несколькими циклами. В сочетании с большим ресурсом в циклах, делают этих монстров неубиваемыми. Если найдёте военные в рабочем состоянии - отгрызайте сразу. Для богатых буратин есть никель металло гидрид Eneloop XX /Eneloop Pro Если пользуете форм-фактор Li-ion 18650 3.7 вольт - берите только из производителей SAMSUNG/LG/PANASONIC/Sanyo, последние 2 желательно, японского разлива.

аварийные(БП:-)),

Основное требование к ним: низкий саморазряд,высокая живучесть и возможность длительного хранения в заряженном состоянии. Опыт некоторых ребят, проживающих в условиях фактического БП, говорит, что полезно будет иметь возможность зарядиться от динамок(а значит - работать в режиме постоянного недозаряда), морозостойкость тут тоже не лишняя. БП разнообразен и многолик, посему стоит(особенно, если есть специально продуманное место для этого) обзавестись стационарной батареей. Желательное напряжение - 12 вольт. Потому что большинство инверторов 220 малой мощности и компьютерные UPS(которые по сути, тоже инверторы) имеют именно такое напряжение. Ёмкость - не ниже 100 А.ч., и не выше 200 А.ч. Ниже - может не хватать например для чего-то нужного. Выше - тяжёлая масса может затруднить транспортировку, обслуживание. Плюс, иногда любую батарею необходимо зарядить полностью, чего с большой ёмкостью из-за тока утечки достичь труднее. Особенно в условиях БП, когда с энергией туговато. Тут наиболее подойдут 4 последовательно соединённые ячейки LiFePO4 или 6 ячеек свинцовых тяговых(панцирных с трубчатыми электродами и жидким электролитом с рекомбинаторами водорода) в общем поддоне. Первые - дороже, но компактнее в 2 раза и позволяют тащить более мощную нагрузку, вторые - хорошо отлаженная надёжная и долговечная технология, но тяжёлые, нужен пригляд и не тянут такую нагрузку, как первые. По-любому, они прослужат дольше любых автомобильных.

Мобильные - для всяких датчиков и сигнализаторов, расчитанных на одиночную АА или ААА батарейку - eneloop самое то, для всего остального - советую те же LiFePO4. Марка 123 по опыту некоторых, дают до 4 -5 тысяч циклов без существенного ухудшения работы.

Для транспорта: Электроскутеры,электросамокаты и велосипеды и многие китайские автомобили ездят на LiFePO4. По причине пожаробезопасности, холодостойкости и живучести. (Как иллюстрация electricus.me/пожары-литий-йон-или-я-должен-наконец-с/)

курягам Всякие парильщики, особенно, мехмод-овцы - парят литий-марганцем формата 18650. Он имеет большую ёмкость, при сносной пожарной безопасности и приличных токовых нагрузках. Идут они как расходный материал. Одной такой хватает примерно на год.

Космонавтам и подводникам:-) Есть и для них убер-девайс. Называется никель-водородная ячейка. Одна из самых живучих, может работать на орбите годами с десятками тысяч циклов. Википедия говорит, что на хаббл-е они прослужили 19 лет и отработали охулиард циклов.

8) Зарядные устройства

Рекомендую для цилиндров Soshine SC-H2 V2 ORIGINAL или Soshine H4 Можно втыкать в прикуриватели или питать от солнечной панельки, или от стабилизированного(!) динамо. Показывает ход заряда, забитую ёмкость,распознаёт плохие элементы. В принципе, оно все типы охватывает, интерфейс простой, надёжный. Для гиков есть народная Imax B6 - для средних ёмкостей Но мне она не нужна, т.к. хватает лабораторника на всё, что не умеет soshine; Лабораторный блок питания - это то, что я рекомендую приобрести, если нужно заряжать ёмкие батареи. Почему его? Во-первых, там есть такая функция, как ограничение тока, помимо ограничения напряжения. Можно выставить необходимое - и снизить опасность перезаряда. Или повысить ограничение максимального вольтажа с целью повысить ток заряда, правда тогда надо будет следить за напряжением и за температурой батареи, чтоб не убить. Её и себя :angry: Кроме того - лабораторник пригодится для запитки приборов, если пролюбили штатный блок питания - он один вообще заменит все блоки. А радиогубителю - так вообще необходимая вещь.

9)Список литературы

1)Справочник химика

chem21.info/

2)Аккумуляторы, батарейки и другие источники питания

www.powerinfo.ru/

3)Устройство, эксплуатация, срок службы никель─железных аккумуляторов

akbinfo.ru/shhelochnye/nikel-zheleznye-akkumuljatory.html

4)Куст статей по химическим источникам

https://ru.wikipedia.org/wiki/Химический_источник_тока

5)Типы литий ионных аккумуляторов

best-energy.com.ua/support/battery/bu-205

6)Силовые NiCd аккумуляторы