Сборка аккумуляторных элементов

Сборка аккумуляторных элементов или сборный аккумулятор - это такая конструкция аккумулятора, в которой несколько однотипных аккумуляторных элементов или малых аккумуляторов объединены между собой посредством специальных перемычек в единую аккумуляторную батарею.

Наиболее часто сборки аккумуляторов делают из никель-металгидридных (Ni-MH), никель-кадмиевых (Ni-Cd) или литиевых (Li-Ion) гальванических элементов. Следует отметить, что для Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов такой способ производства является еще и основным, как наиболее рациональный с точки зрения их технических характеристик.

В современном промышленном производстве сборки аккумуляторов изготавливают с применением точечной сварки. Применение пайки и любых других высокотемпературных стандартных способов соединения электронных компанентов недопустимо! При использовании контактной сварки соединение элементов осуществляется при помощи кратковременного импульса электрического тока. При этом, сам процесс сварки происходит практически мгновенно за доли секунды, и, поэтому соединяемые аккумуляторные элементы не успевают нагрется до критической температуры. Процесс же обычной пайки занимает гараздо больше времени и из-за этого неизбежно происходит перегрев электролита и корпуса аккумуляторного элемента, что, как следствие, приводит к разрушению предохранительного клапана и токосъемника. По мимо этого, перегрев электролита сам по себе плох тем, что снижает электрическую емкость аккумулятора за счет возникающих необратимых химических процессов внутри самого аккумуляторного элемента. В совсем "тяжелых" случаях, жидкий электролит в аккумуляторе может вскипеть и тогда аккумулятор может взорваться.

Перемычки, соединяющие аккумуляторные элементы в сборке в основном изготавливают из полосок никелированной стали (Nickel-plated steel). На следующем рисунке изображена бабина именно такой никелированной стальной ленты:

Для механической фиксации отдельных элементов в единую конструкцию обычно применяют термоусадочную пленку из поливинилхлорида (ПВХ) толщиной 0.1-0.2 миллиметра. Такая пленка становится эластичной при нагревании, а при обычной температуре перестаёт быть эластичной и сжимается, надежно скрепляя элементы аккумуляторной батареи между собой.

Выводы аккумуляторных сборок делают в форме пластин или проводов (красный - "плюс", черный - "минус").

Размеры пластин и сечения проводов выводов стандартизированы.

Возможные варианты размеров пластин вводов:

Размерывыводов, мм

Типоразмераккумуляторов, вкоторыхприменяются

Длина

Ширина

Толщина

15

4

0,15

ААименее

15

4

0,15

А

20

5

0,15

SC

25

5

0,15

С

30

7

0,15

D иболее

Возможные варианты длины и сечения проводов вводов:

Типоразмер батарей

Соответствие провода стандартам

Длина, мм

Цвет выводов

AA и менее 

UL1007, AWG24

200

«+»- красный

«-»- синий

А

UL1007.AWG22

200

«+»- красный

«-»- синий

SC

UL1007, AWG20

200

«+»- красный

«-»- синий

С

UL1007.AWG20

300

«+»- красный

«-»- синий

D и более

UL1007, AWG18

300

«+»- красный

«-»- синий

Для облегчения подключения аккумуляторной сборки к электронному устройству на проволочные выводы прикрепляют специальные коннекторы под стандартные разъёмы.

Стандартные коннекторы аккумуляторных сборок:

• коннектор MS (Mitsumi M63M83-02);
• коннектор MJ (JST EHR-2);
• коннектор ML (Molex 5264-02);
• универсальный коннектор MU;

Внешний вид стандартных коннекторов изображен на следующем рисунке:

Аккумуляторные сборки изготовленные промышленным способом имеют внешний корпус, чаще всего из пластика (например, аккумуляторная батарея для ноутбука или аккумулятор для шуруповерта) или же не имеют его во все (например, аккумулятор для стационарного радиотелефона или аккумулятор для радиоуправляемой игрушки).

Единых стандартов для размеров сборок аккумуляторов не существует, по-этому каждая фирма-изготовитель использует собственный формат типоразмеров сборок и собственную маркировку. Но в большинстве случаев, в маркировке на каждой сборке аккумуляторных элементов обязательно присутствуют два параметра: емкость аккумуляторной сборки в миллиамперах (mAh) и применяемая электрохимическая система.

Тем не менее, в зависимости от расположения элементов в сборке, различают 3 типа компоновки аккумуляторных элементов в единую аккумуляторную батарею.

Типы компоновки аккумуляторных элементов в сборке:

• Аккумуляторные сборки F-типа: отдельные элементы батареи расположенны вертикально, при помощи перемычек из никелированной стали они соединены последовательно и жестко зафиксированны термоусадочной пленкой;
• Аккумуляторные комбинированные сборки F-типа: несколько рядов (обычно, от двух до пяти) простых сборок F-типа, так же соединенных последовательно при помощи перемычек из никелированной стали и скрепленных термоусадочной пленкой;
• Аккумуляторные сборки L-типа: отдельные элементы расположенны горизонтально в линию, последовательно соединены перемычками из никелированной стали и зафиксированны термоусадочной пленкой;
• Аккумуляторные комбинированные сборки L-типа: несколько рядов (так же обычно, от двух до пяти) простых сборок L-типа, расположенных параллельно друг другу, последовательно соединены перемычками из никелированной стали и зафиксированны термоусадочной пленкой;

Наглядно компановку аккумуляторных сборок F-типа, L-типа и смешаных можно увидеть на следующих рисунках:

Защиту аккумуляторной сборки обеспечивают:

• Термопредохранители, плавкие предохранители, термисторы, которые обеспечивают защиту от перегрева и являются обязательными элементами любой аккумуляторной сборки;
• Электронные элементы защиты от перенапряжения, которые защищают аккумулятор от резких скачков напряжения;
• Электронные элементы защиты от перезаряда, которые автоматически отключают внешнее питание при 100% зарядке аккумуляторной батареи;
• Электронные элементы защиты для потребителя, которые защищают от больших токов разряда подключаемое к аккумулятору устройство;