Wie funktionieren wiederaufladbare 1,5-V-Batterien?

Die von Ihnen gezeigten Batterien verwenden intern Li-Ionen-Zellen und enthalten einen Step-Down- und einen USB-5-V-zu-Li-Ion-Laderegler. Sie sind im Wesentlichen Powerbanks, die 1,5 V mit einem Step-down anstelle von 5 V oder 12 V mit einem Step-up ausgeben.

(Warum muss der Akku Li-Ion sein? Für diesen spezifischen Zellformfaktor [AA] hat ein vergleichbarer NiMH-Akku nur 600-1000 mAh (720 ~ 1200 mWh). Die NiMH-Chemie könnte also keine 3500 mWh bei 1,5 V (~ 2300 mAh) erreichen dieser Formfaktor: Er ist einfach nicht dicht genug. Nicht so bei Li-Ion, wie wir sehen.)

Solche extern geladenen 1,5-V-Li-Ionen-Akkus gibt es schon seit einiger Zeit, seit 2014, ursprünglich hergestellt von der chinesischen Firma Kentli. Die Kentli-Batterie und ihre Konkurrenten verwenden eine einzelne 3,7-V-Li-Ionen-Zelle, wobei die Elektronik normalerweise in einem „Hut“ am (+)-Ende untergebracht ist. Der Akku von Kentli verwendet einen vertieften „Ring“, der im Gegensatz zu USB zum Aufladen direkt mit dem Akku verbunden wird , und erfordert daher ein proprietäres Ladegerät.

Nichtsdestotrotz scheinen die gebräuchlichsten wiederaufladbaren 1,5-V-Akkus die Micro-USB-Akkus zu sein, wie Sie gezeigt haben. Ihr Beispiel scheint von Poover zu stammen , einer unglücklichen Firmennamentransliteration, falls es jemals eine gegeben hat. (Vielleicht ist es "Die offizielle wiederaufladbare des Hundertmorgenwaldes." Ja, das ist es.)

Auf der anderen Seite ist hier ein Video-Teardown eines wiederaufladbaren 1,5-V-Lithium-Ionen-Akkus, der weder USB noch einen proprietären Stecker verwendet. Meiner Meinung nach ist es cleverer (Aufladungen mit 5 V, die über ein passives 5-V-Ladegerät angelegt werden.) Siehe https://www.youtube.com/watch?v=L62tCyOP06w und https://budgetlightforum.com/node/69034

Wie arbeiten Sie? Ich denke, vielleicht haben sie eine integrierte DC-DC-Transformatorschaltung?

Richtig. In den letzten zehn Jahren gab es mehrere Typen, die versuchen, wie eine allgegenwärtige Batterie zu funktionieren. Dies sind nur die neuesten, dank der Miniaturisierung der Elektronik. Die 4-Zoll-Leiterplatte von gestern ist heute ein Single-Chip-IC in Cent-Größe.

Obwohl nicht der, nach dem Sie fragen, sind hier zwei ähnliche. Von https://lygte-info.dk/info/BatteryDisassembly18650usb%20UK.html ist eine über USB aufladbare Li-Ion-Zelle. Beachten Sie, dass es 3,7 V (Nennleistung) sind. Es hat ein Paar Lade-ICs plus Schutz-ICs, aber keine Ausgangsregelung.

Während eine ältere Version einen 3. nicht standardmäßigen Kontakt als Ring um den positiven Kontakt benötigte, um die Li-Ion-Zelle separat zu laden, verfügt sie jedoch über einen eingebauten Schaltregler für 1,5-V-Ausgang. Von https://ripitapart.com/2014/12/06/teardown-of-kentli-ph5-1-5-v-li-ion-aa-battery/amp/

Wenn Sie diese beiden Schaltkreise kombinieren, erhalten Sie den, nach dem Sie fragen, einen über USB aufladbaren Li-Ion mit einem Schaltregler mit einer Ausgangsspannung von 1,5 V. Die Schaltung übernimmt den Batterieschutz und die Niederspannungssperre, sodass Sie bei 1,5 V fast eine volle Lebensdauer erhalten, anstatt die langsam abfallende Spannung einer primären oder ungeregelten bloßen Sekundärzelle. Nicht anders als jede beliebige USB-Powerbank, mit Ausnahme der Besonderheiten der verwendeten Spannung.

Es gibt eine Reihe von USB-geladenen AA-Lithium-Ionen-Akkus aus China. Sie verwenden eine geschaltete Induktivität, um das Laden mit einem IC zu regeln. Da sich der USB-Stecker und die Ladeschaltung im Akku befinden und Platz beanspruchen, ist die Zelle selbst kleiner als eine gewöhnliche AA-Batterie. Daher ist die Akkukapazität dieser wiederaufladbaren Lithium-Ionen-Akkus geringer als die einer NiMH-Akkuzelle gleicher Größe.

Unterschiedliche Batteriechemien haben unterschiedliche Nennspannungen und unterschiedliche Entladeprofile.

Leider haben Nickel-Cadmium- und Nickel-Metallhydrid-Zellen eine Nennspannung von 1,2 V, was etwas niedriger ist als die 1,5 V herkömmlicher Zink-Kohle- und Alkali-Zellen. Die meisten Geräte würden dies tolerieren, einige jedoch nicht.

Im Laufe der Jahre gab es Versuche, verschiedene chemische Zusammensetzungen auf den Markt zu bringen, die den 1,5 V herkömmlicher nicht wiederaufladbarer Zellen näher kamen. Die beiden, an die ich mich erinnere, waren "wiederaufladbare Alkaline" und "Nickel-Zink", aber keine scheint auf dem Markt sehr erfolgreich gewesen zu sein. Ersteres litt unter einer kurzen Lebensdauer, während letzteres unter Bedenken litt, dass seine höhere Spannung (1,6 V nominal, bis zu 1,8 V voll aufgeladen) Geräte beschädigen könnte.

Die Elemente, die Sie in Ihrem Bild posten, verfolgen einen anderen Ansatz, anstatt die Rohzelle direkt freizulegen, verwenden sie im Allgemeinen eine Lithium-Ionen-Zelle (Nennspannung 3,7 V) und enthalten dann einen Abwärtswandler, um die Zellenspannung auf 1,5 V herunterzuwandeln.

Der Vorteil ist, dass die Ausgangsspannung nicht mehr von der Batteriechemie abhängig ist, sodass Sie stabile 1,5 V erhalten.

Offensichtliche Bedenken bestehen darin, dass der Abwärtswandler elektrisches Rauschen erzeugt, was Entwickler von batteriebetriebenen Geräten nicht erwarten werden. Ein weiteres Problem ist die durch den Tiefsetzsteller verursachte Selbstentladung.

Meine andere Sorge ist, dass diese Geräte anscheinend fast ausschließlich über Marktplatzseiten verkauft werden. Die traurige Tatsache ist, dass viele Dinge, die über solche Websites verkauft werden, Abstriche machen, entweder in Bezug auf die Sicherheit oder die tatsächliche Erfüllung der darauf aufgedruckten Spezifikationen.