Содержание
Появлению аккумуляторов человечество обязано таким великим умам, как Фалес, который более 2.500 лет назад заинтересовался феноменом взаимодействия шерсти и янтаря; Уильям Гильберт, который ввел понятие «электричество» в 1.600 году; Аллесандро Вольта, который увлекся пластинами из цинка и меди. Эксперименты, проводимые итальянским ученым Вольта, позволили увидеть, или даже правильнее сказать «почувствовать», как работает аккумулирование. Его опыты заключались в том, что ученый брал две монетки разных металлов, одну клал на язык, а другую под него. Монетки были соединены проволокой. Ученый чувствовал странный кислый привкус, и это чувство заложило основу гальванического электричества.
В самом начале 19 века ученый Готеро, будучи французским физиком, провел эксперимент: он понял, что электрические свойства воды сохраняются после того, как платиновые электроды были извлечены из нее.
Иоганн Риттер неоднократно повторял эксперимент, используя вместо платины золото, медь и серебро. Между ними он клал фрагменты сукна, которые вымачивались в солевых растворах. Результатом опыта стал элемент, имеющий возможность накапливать и отдавать энергию.
В середине 19 века история развития аккумуляторов получила новый толчок: Гастон Планте усовершенствовал используемые материалы, увеличив их площадь, и открыл новый тип устройства, который в результате длинного ряда опытов пришел к типу аккумулятора. Во время зарядки он проявлял окислительную способность свинца, и при выделении жидкости и воздуха он мог отдавать электричество.
Планте использовал 2 полоски листового свинца, где между ними снова использовалась суконная прокладка и заворачивал полоски на палку. После этого готовую конструкцию он обтягивал кольцами и помещал все это в емкость с подкисленной водой. Если такой аккумулятор использовать несколько раз, на нем образуется особый слой, который позволял придавать устройству больший объем мощности.
Современные аккумуляторы
С течением нескольких веков данный тип устройства остается неизменным. При выпуске таких аккумуляторов в них встраивают электроды разных полей, между которыми устанавливается сепаратор и водный раствор кислоты с большим количеством электролитов. Затем электроды смежных полей соединяют вместе с выводными борнами для подключения к источнику питания
Однако прогресса достиг не только сам аккумулятор, но и его составляющие, а именно элементы свинцово-кислотных аккумуляторов.
Для начала изменениям подверглись состав и способы подключения электродов. Так как в конструкции используется мягкий металл, чтобы сделать свинец более устойчивым к разным условиям в сплав добавляют сурьму. Чтобы газы выходили в меньшем количестве, добавляют кальций.
Усовершенствованию подверглись и сами корпуса аккумуляторов. Довольно долго корпус был деревянный, однако натуральные растительные материалы очень быстро приходили в негодность, и вскоре корпус стал эбонитовым. Этот материал отличается богатым содержанием серы. А сера, как известно, служит отличным изолятором. Сегодня корпуса делают из полипропилена, акрило-бутадиен-стирола и стирол-акрил-нитрила. Такой выбор обусловлен тем, что все эти материалы обладают высокой прочностью, огнестойкостью, у них высокая прозрачность. Кроме того, синтетические добавки позволяют использовать такие аккумуляторы дольше.
Полюсные выводы делают в виде клеммного соединения, а их форма стала конусообразной. Она отлично подходят для закрепления болтами различного типа. Располагают их по принципу размещения устройств.
Значительную часть исправлений приняли именно различные по герметичности аккумуляторы. Сейчас на некоторых производствах еще попадаются обслуживаемые батареи (полностью открытые типы). А одними из самых популярных стали редкие (заливные) и герметизированные устройства. Их можно классифицировать на AGM-технологию со стекловолокнистым сепаратором и GEL-технологию. В последнем электролит содержится в состоянии загустения.
Модернизация, однако, все еще происходит и сегодня. В сплав электродов аккумуляторов, которые изготавливались на основе AGM-технологии производители стали включать углеродный композит. Углеродный композит в узких кругах также зовется карбоном. Он помог снизить эффект сульфатации, повысить показатели разрядных характеристик, максимизировать цикличность использования, срока эксплуатации и хранения без нужды дополнительно заряжать устройство. Кроме того, углеродный композит позволил сократить срок ускоренного заряда (который характеризуется повышенным напряжением) и снизить показатели выделения тепла.
Даже несмотря на произведенные усовершенствования, принцип работы устройства никаким изменениям не подвергается.
Скорость популяризации аккумуляторов на рынке
Развитие аккумуляторных батарей настолько быстро протекает, что определить и проследить каждое нововведение не представляется возможным. Все они происходили целых пол века, что говорит о том, что разработка является очень перспективной. Можно сказать, что сегодня выделены уже более тридцати различных аккумуляторов, при их создании добавляются 2 электрода, что и задает их название. Рынок может предложить никель-кадмиевые, никель-металл-гидридные, литий-ионные и другие типы самых популярных аккумуляторов.
Работа над ними так и не окончена до конца — производители и ученые стремятся придать больше емкости, прочности и бесперебойной работы вне зависимости от различных условий, к том числе и условий эксплуатации. Здесь можно также отметить работы по созданию литий-воздушных аккумуляторов (их окислительные свойства достигаются за счет кислорода), литий-серных (где сера и углерод являются материалами для создания электродов), устройств с золотыми нанопроводниками (которые ориентированы на увеличение циклов заряда-разряда), магниевых аккумуляторов, твердотельных аккумуляторов (которые являются копией суперконденсаторов), графеновых аккумуляторов (для быстрой зарядки), натрий-ионных (которые работают благодаря соли), пенных (работающие благодаря меди), алюминий-ионных аккумуляторов и эластичных аккумуляторов.
Все вышеперечисленное, однако, находятся в стадии разработки и встретить их на рынке пока сложно, не говоря уже об оптовых поставках на объекты. Они еще не имеют веской доказательной базы эффективности своей работы, а те устройства, которые можно приобрести, стоят больших денег, если сравнивать их с обычными, уже всем знакомыми, типами аккумуляторов, которые имеют серийное производство и долгую историю практического использования на различных объектах.
То, как дальше пойдет развитие батарей, обусловлено фактором модернизации уже существующих традиционных моделей. Главными задачами здесь являются: меньший вес устройства, скоростная зарядка, большая емкость аккумулятора.
Так можно сделать вывод о том, что до тех пор, когда можно будет держать гаджеты без подзарядки и пользоваться огромным количеством их энергии долгое время без подзарядки, пройдет немало времени, которое вы можете провести с пользой тут.
