VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Основная характеристикой любого портативного устройства это время автономной работы с аккумуляторной батареи, которое напрямую зависит от типа химической реакции источника питания.

Цель работы - разработать встроенный источник питания, обеспечивающий стабильную работу конъюнктивального микроскопа даже в неблагоприятных условиях, таких как низкая температура, высокая влажность, агрессивная химическая среда.

Наиболее распространенными типами технологий создания малогабаритных аккумуляторных источников питания являются: литий-ионный тип, литий-полимерный тип, никель-металл-гидридный тип и другие. Каждая из технологий имеет преимущества и недостатки, описываемые ниже.

В неблагоприятных условиях, таких как низкая температура, высокая влажность, давление , агрессивная химическая среда, наиболее значимым фактором является температурный режим, и необходимо защитить устройство от изменения теплового фона.

Литий-ионный аккумулятор имеет высокие показатели основных характеристик: энергоемкость и низкий саморазряд.Удельная энергоёмкость от 110 до 230 Вт*ч/кг, так как максимальное потребляемое конъюнктивальным микроскопом напряжение – 5В, минимальная применимая удельная емкость равна 22 – 46 А*ч/кг. Число циклов заряд/разряд до потери 80 % ёмкости около 600. Саморазряд при комнатной температуре 0.004%/ч. Данная метрика - высокие показатели вторичных источников питания, но основным недостатком литий-ионных аккумуляторов является диапазон рабочих температур от 0 до +60 °C. При температурах ниже 0 °C напряжение аккумулятора падет, емкость снижается. Литий-полимерный аккумулятор содержит полимерный материал с включениями гелеобразного литий-проводящего наполнителя. От литий-ионного аккумулятора отличается большей удельной энергоемкостью – до 300 Вт*ч/кг, и большим количеством циклов заряд/разряд – 800. Сохраняют недостатки литий-ионных аккумуляторов.

Никель-металл-гидридный аккумулятор с низким саморазрядом. Является приемником никель-металл-гидридного аккумулятора и обладает крайне низким саморазрядом – 0.0016%/ч. Рабочая температура от −20 до +55 °C, и при −20 °C – потеря номинальной мощности составляет не более 12 %. Отличительная особенность данного типа – большое число циклов заряд/разряд, около 1500. Недостатками являются: относительно низкая удельная энергоемкость – от 60 до 72 Вт*ч /кг и низкое номинальное напряжение единичного элемента – 1,25 В. Наблюдается незначительный «эффект памяти».

Проведя сравнительный анализ имеющихся технологий, принято решение использовать аккумуляторную батарею состоящую из последовательно соединенных никель-металл-гидридных аккумуляторов с низким саморазрядом, поскольку использование элементов с другими типами химической реакции серьезно ограничивает функциональность устройства при неблагоприятных температурных условиях.

Код для цитирования: Скопировать