Что находится в аккумуляторе: Принцип работы аккумуляторной батареи

Что такое аккумулятор? — Рассказываем максимально доступно

Знаете ли вы, что первые автомобили были именно электрическими и использовали свинцово-кислотные аккумуляторы? То, что мы привыкли считать машинами будущего – электромобили – появились до изобретения двигателя внутреннего сгорания (ДВС). С тех пор прошло больше 100 лет, но современный АКБ автомобильный изменился только качественно, оставшись принципиально таким же, как и столетие назад.

Сегодня аккумулятор в автомобиле считается расходником, требующим периодической замены. Сколько именно проработает АКБ – вопрос к качеству изготовления, режиму работы, даже к состоянию дорог, но рано или поздно его меняют на «свежий». 

Аккумулятор — химический источник тока, в котором энергия химической реакции многократно преобразуется в электрическую и наоборот. Таким образом, аккумулятор, имея возможность преобразовывать химическую энергию в электрическую, способен запасать ее и хранить в течение длительного времени. Заряжаясь, аккумулятор накапливает электрическую энергию, разряжаясь, отдает ее потребителю. 

Первый аккумулятор (прототип современного свинцово-кислотного) был создан в 1860 г. Гастоном Планте и представлял собой две свинцовые полосы, разделенные пористым изолятором и помещенные в раствор серной кислоты. Выполненный по такой схеме единичный аккумуляторный элемент способен обеспечивать напряжение на выходе около 2 вольт. Емкость такого аккумулятора была невелика, и рабочие характеристики достигались только после многократных зарядно-разрядных циклов. Аккумулятор, аналогичный по своей конструкции современному, был создан в 1881 г. Пластины в нем представляли собой пакеты свинцовых решеток с запрессованной в них активной массой — пастой двуокиси свинца. Точно также и в современном свинцово-кислотном аккумуляторе активными веществами являются свинец и двуокись свинца, а электролитом — водный раствор серной кислоты. 

Положительно заряженная пластина (электрод) представляет собой свинцовую решетку с активной массой из двуокиси свинца (PbO

2), а электрод со знаком минус — решетку с активной массой из губчатого свинца (Pb). Во избежание возникновения короткого замыкания между пластинами, их разделяют пористыми сепараторами из изоляционного материала. Собранные блоки помещаются в корпус и заливаются электролитом (раствором серной кислоты плотностью 1.27-1.29 г/см³). 

Если к аккумулятору подключить нагрузку, то свинцовые пластины с активной массой, электролит и нагрузка образуют замкнутую цепь. Внутри аккумулятора начинается химическая реакция, в результате которой активная масса обоих электродов начнет менять первоначальный состав, преобразуясь из губчатого свинца и его двуокиси в сернокислый свинец (сульфат свинца PbSO₄), а плотность электролита начинает падать. В итоге, в цепи образуется направленное движение ионов, и течет электрический ток. Такой процесс представляет собой разряд аккумулятора. При подключении к аккумулятору внешнего источника тока начинается обратный процесс — заряд. При заряде активная масса пластин восстанавливает свой первоначальный состав, плотность электролита растет. Эти химические процессы можно описать следующими уравнениями:

 

---

 

1 – отpицательная пластина;  2 – сепаpатоp;  3 – положительная пластина;  4 – пpедохpанительная сетка;  5 – баpетка;  6 – штыpь;  7 – моноблок;  8 – уплотнительная мастика;  9 – положительный вывод;  10 – пpобка наливного отвеpстия;  11 – межэлементная пеpемычка;  12 – кpышка;  13 – отpицательный вывод

— на положительной пластине:  PbO2 + H2SO4 = PbSO4+ H2O + 2e  — на отрицательной пластине:  Pb + H2SO4 = PbSO4+ H2 — 2e

---

Батареи первого поколения — батареи с жидким электролитом

Активной массой положительного электрода обычной батареи служит двуокись свинца, отрицательного — чистый свинец, а электролитом — водный раствор серной кислоты. При разряде батареи активные массы пластин вступают в химическую реакцию с электролитом, вырабатывая электрический ток. При этом они преобразуются в сульфат свинца, а в электролит выделяется вода. При заряде происходит обратный процесс. 

Для повышения твердости и коррозионной стойкости электродов свинцовые решетки, удерживающие активную массу, сначала легировали добавками сурьмы и мышьяка. Но сурьма способствует повышенному расходу воды и снижению ЭДС аккумуляторной батареи в процессе эксплуатации. Такое неудобство, как необходимость обслуживания классических батарей, заставила производителей искать способы упрощения эксплуатации. Сначала было снижено содержание сурьмы в пластинах, затем из отрицательных пластин сурьму вытеснил кальций. Гибридные АКБ продолжали требовать долива воды, но уже гораздо реже. Применение кальция в положительных пластинах привело к появлению батарей, теоретически не требующих долива на протяжении всего срока эксплуатации. Однако, кальциевые батареи имеют другой недостаток: они плохо переносят глубокие разряды. Чтобы повысить устойчивость АКБ к глубоким разрядам, в свинцово-кальциевый сплав положительных пластин стали добавлять серебро (Ag). Так возникли самые распространенные на сегодняшний день необслуживаемые АКБ.

Батареи второго поколения — герметизированные гелевые батареи (Gelled Electrolite)

В таких батареях кислотный электролит находится в гелеобразном состоянии благодаря добавлению в него соединений кремния. Гелевый электролит позволяет добиться полной герметичности батареи, так как все газовыделение происходит внутри сильно развитой системы пор в массе геля. Это решает проблему необслуживаемости АКБ. 

Однако аккумуляторы с загущенным электролитом имеют несколько худшие нагрузочные характеристики по сравнению с классическими АКБ: большие токи с них снять сложнее из-за более высокого внутреннего сопротивления. Батареи с жидким электролитом лучше работают при высоких токах нагрузки при коротких режимах. Кроме того, гелевые батареи критичны к температуре окружающей среды и стабильности зарядного напряжения. Для их подзаряда нужно использовать зарядные устройства, обеспечивающие нестабильность напряжения заряда не хуже +/- 1% для предотвращения обильного газовыделения. 

Батареи типа GEL наиболее устойчивы к глубоким разрядам и не нуждаются в обслуживании в течение всего срока службы при нормальных условиях эксплуатации. Но при их нарушении происходит быстрое старение батареи.

Батареи третьего поколения — герметизированные батареи с абсорбированным сепараторами электролитом AGM (Absorptive Glass Mat)

AGM-технология вновь вернулась к жидкой кислоте, но теперь электролит удерживается в порах сепаратора из ультратонких стеклянных волокон, размещенных между электродами. Такой сепаратор представляет собой пористую систему, в которой каппилярные силы удерживают электролит. При этом количество электролита дозируется так, чтобы мелкие поры были заполнены, а крупные оставались свободными для свободной циркуляции газов. Принцип рециркуляции такой же, как у гелевых АКБ: блуждая по порам сепаратора, газы успевают «вернуться» в электролит, не покидая корпус аккумулятора. Таким образом, AGM батареи также не требуют обслуживания в течение всего срока эксплуатации. 

Конструкция AGM батарей позволяет не только герметизировать корпус, но и сохранить работоспособность батареи даже в случае повреждений наружной оболочки. Они нечувствительны к колебаниям температуры, долговечны и виброустойчивы. 

Но главное преимущество таких батарей — в стойкости к глубоким разрядам. Происходит это за счет повышенной плотности сборки блока пластин и удержания активной массы. Электролит «связан», и разряд аккумулятора не сопровождается его выпариванием с последующим окислением пластин, как это случается с традиционными АКБ. 

Но, как и гелевые, AGM батареи чувствительны к превышению зарядного напряжения, только причиной здесь является существенно меньшее количество электролита в них. Поэтому единственным условием для длительной эксплуатации такого рода аккумуляторов является правильный выбор зарядного устройства.

Источник: https://www.ap52.ru/content/battery.html

Как классифицируются автомобильные аккумуляторы, по каким типам и признакам, читайте на нашем сайте http://www.vk-sto.by/blog/klassifikacija_avtomobilnykh_akkumuljatorov/2019-11-06-35

Про восстановление АКБ и способы http://www.vk-sto.by/blog/vosstanovlenie_akb_svoimi_rukami/2019-11-07-36

Виды и использование аккумуляторов электромобилей

«Хорватский Маск» Мате Римак считает АКБ главной проблемой экологически чистого транспорта. Ему можно доверять, ведь фирма Rimac Automobili выпускает самый быстрый гиперкар планеты Concept Two. Сегодня конструкторы всех стран активно ищут оптимальный аккумулятор на электромобиль. То есть безопасный, дешевый, долговечный, с быстрой зарядкой и высокой плотностью энергии.

Максимальный крутящий момент современные электродвигатели обеспечивают с первой же секунды, достаточно компактны, отлично управляются. Но источники питания экологически чистого транспорта пока еще несовершенны и слишком дороги для массового покупателя. Окончательная победа электрокаров над автомобилями с ДВС настанет только тогда, когда их стоимость уравняется.

Что представляют из себя аккумуляторы для электромобилей

АКБ — самая большая, тяжелая и дорогая деталь машины. В большинстве случаев она располагается в днище, занимает практически всю его площадь, весит до полутонны. Батареи для электромобилей состоят из нескольких тысяч ячеек разного вида. У компании Tesla, например, они цилиндрические, напоминающие батарейки типа АА.

В Nissan Leaf ячейки собраны в пакеты, заключенные в отдельные коробчатые корпуса. Аккумулятор для электромобиля вырабатывает большую мощность, сильно греется и поэтому требует собственной системы охлаждения, лучше всего жидкостного.

Литий-ионные АКБ

Большинство современных е-карс оснащено источниками энергии данного типа. За их совершенствование, кстати, была присуждена Нобелевская премия по химии 2019 года. Чистый литий в конструкции отсутствует, он слишком активен и, как следствие, пожаро- и взрывоопасен.

В современных источниках энергии используется его соединение с кобальтом. При зарядке ионы лития перемещаются по электролиту в угольный анод из катода, под нагрузкой происходит обратный процесс. Однако катод не восстанавливается полностью, в нем накапливаются окислы, и емкость батареи падает. Ее уменьшение на 30 % считается полной потерей работоспособности. В зависимости от интенсивности эксплуатации на это требуется 2–5 лет, или 500–1000 циклов заряда-разряда.

Достоинства литий-ионных АКБ:

• Плотность накопленной энергии — до 400 Втч/кг.
• Достигаемое напряжение выше, чем у других типов АКБ.
• Саморазряд не более 6 % в месяц и 20 % в год.
• Нет «эффекта памяти», вследствие чего отпадает необходимость «тренировки» аккумулятора несколькими циклами перезарядок.
• До 1000 циклов перезаряда.
• Срок эксплуатации — до 10 лет.

Литий-ионные АКБ

Недостатки литий-ионных АКБ:

• Узкий температурный диапазон от –20 до +50 °C. На морозе резко падает емкость, при жаре работа АКБ нестабильна.
• Опасность пожара и взрыва при авариях, ударах, разгерметизации ячеек.

Литий-полимерные АКБ

Проблемы с безопасностью ликвидируются заменой жидкого электролита на негорючий и невзрывоопасный полиэтиленоксид. До недавнего времени главным недостатком этой технологии было малое число циклов перезаряда. Но добавление в полимер нановолокон оксида алюминия повышает этот показатель до 300, что уже сравнимо с литий-ионными. Аккумуляторы такого типа стоят в электрокарах Hyundai Ionic Electric и Kia Soul EV.

Литий-железо-фосфатные АКБ

Они отличаются от классических материалом катода. Вместо кадмиевой соли лития используется его соединение с железом и фосфором. Их преимущества таковы:

• длительный срок службы;
• стабильность напряжения вплоть до полного разряда;
• высокий ток разряда;
• экологическая безопасность вследствие отсутствия ядовитого кадмия;
• температурная устойчивость.

Подобные источники широко используются в электропогрузчиках, тягачах, электробусах, например, китайском BYD K9.

Литий-никель-марганец-кобальт-оксидные АКБ

Материалом катода служит сплав упомянутых в названии металлов. Эти батареи имеют следующие особенности:

• высокое напряжение элемента — 4,3 В;
• более 1000 циклов перезаряда;
• плотность энергии — 200 Втч/кг.

Данные накопители энергии сравнительно дешевы, поэтому часто используются в тяжелой технике. На них же построена силовая установка гиперкаров Concept One, S и Two компании Rimac Automobili.

Перспективные разработки современных аккумуляторов для электромобилей

Изготовители литий-ионных источников энергии непрерывно их совершенствуют и сегодня добились высокого уровня эксплуатации. Компания Tesla, например, анонсировала свои новые элементы питания, которые в 5 раз более емки, чем нынешние, и в 6 раз мощнее. К 2030 году планируется переход на них всей продукции фирмы.

Алюминий-ионные АКБ

Анод этого источника питания алюминиевый, катод из графитовой пены, электролитом служит невоспламеняющийся раствор солей. Главное преимущество технологии — полная безопасность. Разработчики доказывают это, пробивая корпус гвоздями: жидкость просто вытекает без огня и взрыва. Кроме того, зарядка занимает несколько минут и количество перезарядок достигает 7,5 тысяч. Корпус гибкий и полимерный, конструкция весьма многообещающая.

Литий-серные АКБ

Широкому внедрению данной технологии мешало низкое число циклов перезаряда. Но уже предложены конструкции катодов с высоким содержанием серы, допускающие до 1 тыс. циклов и запас хода до 2 тыс. км.

Литий-серные АКБ

Металл-воздушные АКБ

Электричество порождается взаимодействием алюминия и кислорода в присутствии серебряного катализатора. Электролит — обыкновенная вода. Зарядка осуществляется на специальном оборудовании с заменой пластин. Потенциально такой источник способен обеспечить запас хода 1 тыс. км.

Компания Citroen испытывает гибридную силовую установку на модели C1, состоящую их литий-ионного и алюминиево-воздушного источников энергии. Южнокорейский вариант конструкции совсем не заряжается, отработанная пластина просто заменяется на новую, обеспечивающую 700 км пробега. Снятая деталь идет в переплавку, не загрязняя окружающую среду.

Перечисленные конструкции не исчерпывают перспективные направления развития источников питания. Впереди доводка до коммерческих образцов кремний-графитовых, графеновых и твердотельных аккумуляторов для электромобиля.

Как продлить срок службы АКБ

Простые правила эксплуатации продлят жизнь самой дорогого элемента конструкции электрокара:

• Зарядку нужно делать перед поездкой и не оставлять машину долго без дела. Долгий простой приносит больше вреда, чем интенсивная эксплуатация.
• Не доводите заряд до уровня 100 % и не разряжайте ниже 20 %. Это оптимальные щадящие границы ее эксплуатации.
• Скоростные зарядные устройства уменьшают срок службы. Как можно чаще пользуйтесь домашней сетью через бортовое устройство. Желательно делать это в теплом гараже, особенно зимой.

Эти советы касаются прежде всего литий-ионных источников, другие технологии имеют свои особенности эксплуатации.

Проблема замены

Рано или поздно потребуется замена АКБ, но пока что комплексно решила эту задачу только китайская компания Nio. Перезарядка осуществляется так: машину ставят в специальный бокс, извлекают автоматическим манипулятором старую АКБ и вставляют новую, уже заряженную. Жаль, но проделать этот номер возможно только с электрокарами, произведенными упомянутой компанией; за пределами Поднебесной такой сервис недоступен. Аналогичную идею замены батареи пыталась внедрить Тесла, однако переключилась на развитие сети зарядок Supercharger.

Производители источников электропитания

На этом рынке доминируют азиатские компании. Объяснение простое — в Китае находятся крупнейшие в мире залежи солей лития и редкоземельных металлов, в частности кадмия. Их добыча и переработка — очень грязное производство, но в Поднебесной долго не существовало экологического законодательства, а рабочая сила стоила дешево.

Например, CATL, то есть Contemporary Amperex Technology, снабжает не только китайские компании, но и BMW, Volkswagen, Daimler, Volvo, Toyota, Honda. Импортные электромобили получали субсидии при ввозе в страну, только если были оснащены китайскими АКБ. Второе место по объему производства занимает BYD, принадлежащая Уоррену Баффету. Большая часть ее продукции используется в ее собственных электрокарах и электробусах.

АКБ для Tesla Motors, Toyota, Honda и Ford Motor поставляет японская компания Panasonic. Ее заводы разбросаны по всему миру, в том числе и Китаю. Южная Корея представлена компанией LG. Ее продукцией комплектуются е-керс компаний Ford, Renault, Hyundai, Volkswagen, Volvo и Tesla.

Конкуренцию ей составляет инновационная Samsung SDI, дочерняя фирма суперкорпорации Samsung Electronics. Открылся собственный завод компании Tesla, разумеется, самый большой в мире. Гегемония азиатских производителей наконец-то поколеблется.

Замена АКБ электромобиля

Пока что большинство е-карс оснащены литиево-ионными батареями, выдерживающими до 1 тыс. перезарядок. Если пополнять энергию каждый день, то через неполные три года емкость аккумулятора и запас хода заметно упадут, еще через три он просто перестанет воспринимать заряд. Эта проблема неизбежно встанет перед каждым владельцем электрокара. Как ее решить?

Заменить АКБ на электромобиле непросто. Мало того, что она весит несколько центнеров и надежно закреплена под днищем, но подключение не ограничивается сменой разъема. Нужно еще и настроить программное обеспечение, пройти согласование и регистрацию в системе управления, возможно, понадобятся новые драйверы, ведь технологии меняются достаточно быстро. Поэтому осуществить полную замену своими силами для рядового водителя — задача неподъемная.

Если же владелец все же решится сделать это самостоятельно, его ждут другие трудности. Цена нового источника питания может составлять до половины стоимости машины. Но в конструкции большинства из них предусмотрена возможность частичной замены блоков, что существенно упрощает и удешевляет операцию. В Интернет-магазинах и на форумах часто предлагают купить восстановленные или бывшие в употреблении модули.

Замена аккумулятора электромобиля Nissan Leaf

Новая батарея Nissan Leaf до начала эпидемии коронавируса стоила около 6500 долларов США, б/у — около 3000. Цена замены батареи Nissan Leaf — еще 400–500 долларов. Но в Россию и Украину этот электрокар официально пока не поставляется, хотя и сертифицирован. Значит, придется ждать поставки из-за рубежа как минимум две недели. А в нынешних условиях карантина сроки непредсказуемы, да и цена тоже. Но есть способ отремонтировать АКБ быстрее и дешевле.

Замену батареи Nissan Leaf не обязательно производить целиком. Она модульная и состоит из 48 ячеек, соединенных в 4 блока с манганат-литиевыми положительными электродами и графитовыми отрицательными. Состояние каждого элемента можно проконтролировать через приложение Leaf SPY для смартфона или планшета на Android или iOS.

Подключение к системе управления электрокара происходит через Wi-Fi или Bluetooth при помощи специального OBD-адаптера. На экране наглядно показывается состояние каждой ячейки. Менять нужно только потерявшие емкость, а это гораздо дешевле, ведь одна стоит около 150 долларов. Но для замены ячеек батареи Ниссан Лиф для все равно придется обращаться в СТО, ведь демонтировать придется всю АКБ.

На сайте E-razborka можно купить батарею на Ниссан Лиф мощностью 24 кВт за 3110 долларов, одну ячейку — за 90. Китайская батарея на Ниссан Лиф 40 кВт для модели 2018 года стоит 9000 долларов, предложений по ячейкам сегодня нет. К этой сумме нужно добавить стоимость доставки из Украины и цену работы.

На российском сайте Baza.drom б/у АКБ Nissan Leaf в сборе стоит 2020 долларов, одна ячейка — 94. Но их предлагают только полным комплектом из 48 штук за 4500.

Замена АКБ на электромобиле Tesla

В недавнем интервью Илон Маск заявил, что Tesla Model 3, младшая модель компании, обладает надежностью тяжелого грузовика. То есть рассчитана на пробег около 1,5 млн км без критических поломок. Ресурс батареи Тесла составляет 1500 циклов перезаряда и в среднем обеспечивает запас хода 600 тыс. км. Мало того, компания снизила стоимость замены модулей батареи Тесла, потерявших емкость, до 5–7 тыс. долларов. Неисправные ячейки меняются на рабочие, и обновленный источник электроэнергии используется для других целей, например, как накопитель энергии для солнечных батарей.

Сегодня в новых батареях Тесла используются элементы Tesla 2170 где накапливается на 30 % больше энергии, чем ранее. Конструктивно накопитель емкостью 85 кВтч, например, состоит 7104 пальчиковых ячеек, собранных в 16 модулей, мощность каждого — 5,3 кВтч. В каждом модуле 444 элемента, схема их соединения запатентована. Они расположены под днищем, и для демонтажа необходим специальный подъемник, поддерживающий корпус под колеса. Обычный погрузчик может повредить корпус лапами.

Для питания систем управления служит дополнительный 12-вольтовый источник. Его можно поменять без специальной техники, хотя добраться к месту установки нелегко. Только квалифицированный ремонтник знает, где он находится у каждой конкретной модели. Понятно, что не стоит экспериментировать даже опытному владельцу электромобиля, нужно довериться специалистам.

Цена одного нового модуля тесловского накопителя энергии колеблется в достаточно широких пределах. Например, украинская компания ELMOB предлагает их по 1200 долларов США и с доставкой за 3 месяца. Особенности разных трудностей, возникающих в работе, прекрасно показаны в видеоролике киевской компании Teslaservice. Посмотрите и поймете, почему ремонтники избегают заранее рассказывать о цене замены батареи Тесла.

Подводим итоги

Источники энергии е-карс — сложные и дорогие агрегаты. И хотя литий ионные аккумуляторы для электромобиля купить сегодня не проблема (форумы и сайты объявлений полны предложений типа «продам батарею Ниссан Лиф»), но предугадать степень их износа невозможно.

А вот замена батареи Тесла своими руками в обычном гараже вряд ли возможна. После включения система управления может просто не признать новый аккумулятор. Придется перешивать программное обеспечение в специализированном СТО за отдельные деньги.

Мало того, появляется проблема утилизации. Что делать с несколькими тысячами литий-ионных элементов, отравляющими окружающую среду? В Москве и некоторых других городах крупных городах бывшего СССР уже открыты пункты их сдачи, но в других городах они пока редки.

Вывод прост и очевиден. Руководствуйтесь простыми правилами, продлевающими срок службы АКБ. Не пытайтесь ее заменять или восстанавливать своими силами, не обращайтесь к «народным умельцам», делайте это только в сервисных центрах. Понесенные затраты окупаются стоимостью эксплуатации. Последние новости на эту тему читайте на сайте или нашем канале в «Телеграм».

Поделиться ссылкой:

Понравилось это:

Нравится Загрузка…

Виды и типы аккумуляторных батарей — подробно!

Категория: Поддержка по аккумуляторным батареям

Опубликовано 25.06.2015 19:00

Автор: Abramova Olesya

Аккумуляторная батарея – это источник постоянного тока, который предназначен для накопления и хранения энергии. Подавляющее число типов аккумуляторных батарей основано на циклическом преобразовании химической энергии в электрическую, это позволяет многократно заряжать и разряжать батарею.

Еще в 1800 году Алессандро Вольта произвел поразительное открытие, когда опустил в банку, наполненную кислотой, две металлические пластины – медную и цинковую, после чего доказал, что по соединяющей их проволоке протекает электрический ток. Спустя более чем 200 лет, современные аккумуляторные батареи продолжают производить на основе открытия Вольта.

Рисунок 1. Вольтов столб из шести элементов.	Рисунок 2. Алессандро Джузеппе Антонио Анастасио Вольта

Со времени изобретения первого аккумулятора прошло не больше 140 лет и сейчас сложно представить современный мир без резервных источников питания на основе батарей. Аккумуляторы применяются всюду, начиная с самых безобидных бытовых устройств: пульты управления, переносные радиоприемники, фонари, ноутбуки, телефоны, и заканчивая системами безопасности финансовых учреждений, резервными источниками питания для центров хранения и передачи данных, космической отраслью, атомной энергетикой, связью и т. д.

Развивающийся мир нуждается в электрической энергии столь сильно, сколько человеку нужен кислород для жизни. Поэтому конструкторы и инженеры ежедневно ведут работу по оптимизации имеющихся типов аккумуляторов и периодически разрабатывают новые виды и подвиды.

Основные виды аккумуляторов приведены в таблице №1.

Тип	Применение	Обозначение	Рабочая температура, ºC	Напряжение элемента, В	Удельная энергия, Вт∙ч/кг
Литий-ионный (Литий-полимерный, литий-марганцевый, литий-железно-сульфидный, литий-железно-фосфатный, литий-железо-иттрий-фосфатный, литий-титанатный, литий-хлорный, литий-серный)	Транспорт, телекоммуникации, системы солнечной энергии, автономное и резервное электроснабжение, Hi-Tech, мобильные источники питания, электроинструмент, электромобили и т.д.	Li-Ion (Li-Co, Li-pol, Li-Mn, LiFeP, LFP, Li-Ti, Li-Cl, Li-S)	-20 … +40	3,2-4,2	280
никель-солевой	Автомобильный транспорт, Ж\Д транспорт, Телекоммуникации, Энергетика, в том числе альтернативная, Системы накопления энергии	Na/NiCl	-50 … +70	2,58	140
никель-кадмиевый	Электрокары, речные и морские суда, авиация	Ni-Cd	–50 … +40	1,2-1,35	40 – 80
железо-никелевый	Резервное электропитание, тяговые для электротранспорта, цепи управления	Ni-Fe	–40 … +46	1,2	100
никель-водородный	Космос	Ni-h3		1,5	75
никель-металл-гидридный	электромобили, дефибрилляторы, ракетно-космическая техника, системы автономного энергоснабжения, радиоаппаратура, осветительная техника.	Ni-MH	–60 … +55	1,2-1,25	60 – 72
никель-цинковый	Фотоаппараты	Ni-Zn	–30 … +40	1,65	60
свинцово-кислотный	Системы резервного питания, бытовая техника, ИБП, альтернативные источники питания, транспорт, промышленность и т.д.	Pb	–40 … +40	2, 11-2,17	30 – 60
серебряно-цинковый	Военная сфера	Ag-Zn	–40 … +50	1,85	<150
серебряно-кадмиевый	Космос, связь, военные технологии	Ag-Cd	–30 … +50	1,6	45 – 90
цинк-бромный		Zn-Br		1,82	70 – 145
цинк-хлорный		Zn-Cl	–20 … +30	1,98-2,2	160 – 250

Таблица №1. Классификация аккумуляторных батарей.

Исходя из приведенных данных в таблице №1, можно прийти к выводу, что существует достаточно много видов аккумуляторов, отличных по своим характеристикам, которые оптимизированы для применения в разнообразных условиях и с различной интенсивностью. Применяя для производства новые технологии и компоненты, ученым удается достигать нужных характеристик для конкретной области применения, к примеру, для космических спутников, космических станций и другого космического оборудования были разработаны никель-водородные аккумуляторы. Конечно, в таблице приведены далеко не все типы, а лишь основные, которые получили распространение.

Современные системы резервного и автономного электропитания для промышленного и бытового сегмента основаны на разновидностях свинцово-кислотных, никель-кадмиевых (реже применяются железо-никелевый тип) и литий-ионных аккумуляторах, поскольку эти химические источники питания безопасны и имеют приемлемые технические характеристики и стоимость.

Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи

Этот тип является самым востребованным в современном мире по причине универсальных особенностей и невысокой стоимости. Благодаря наличию большого количества разновидностей, свинцово-кислотные аккумуляторы применяется в областях систем резервного питания, системах автономного электроснабжения, солнечных электростанций, ИБП, различных видах транспорта, связи, системах безопасности, различных видах портативных устройств, игрушках и т. д.

Принцип действия свинцово-кислотных батарей

Основа работы химических источников питания основана на взаимодействии металлов и жидкости – обратимой реакции, которая возникает при замыкании контактов положительных и отрицательных пластин. Свинцово-кислотные аккумуляторы, как понятно из названия, состоят из свинца и кислоты, где положительно заряженными пластинами является свинец, а отрицательно заряженными – оксид свинца. Если подключить к двум пластинам лампочку, цепь замкнется и возникнет электрический ток (движение электронов), а внутри элемента возникнет химическая реакция. В частности, происходит коррозия пластин батареи, свинец покрывается сульфатом свинца. Таким образом, в процессе разряда аккумулятора на всех пластинах будет образовываться налет из сульфата свинца. Когда аккумулятор полностью разряжен, его пластины покрыты одинаковым металлом – сульфатом свинца и имеют практически одинаковый заряд относительно жидкости, соответственно, напряжение батареи будет очень низким.

Если к батарее подключить зарядное устройство к соответствующим клеммам и включить его, ток будет протекать в кислоте в обратном направлении. Ток будет вызывать химическую реакцию, молекулы кислоты – расщепляться и за счет этой реакции будет происходить удаление сульфата свинца с положительных и отрицательных пластилин батареи. В финальной стадии зарядного процесса пластины будут иметь первозданный вид: свинец и оксид свинца, что позволит им снова получить разный заряд, т. е. батарея будет полностью заряжена.

Однако на практике все выглядит немного иначе и пластины электродов очищаются не полностью, поэтому аккумуляторы имеют определенный ресурс, по достижении которого емкость снижается до 80-70% от изначальной.

Рисунок №3. Электрохимическая схема свинцово-кислотного аккумулятора (VRLA).

Типы свинцово-кислотных батарей

• Lead–Acid, обслуживаемые – 6, 12В батареи. Классические стартерные аккумуляторы для двигателей внутреннего сгорания и не только. Нуждаются в регулярном обслуживании и вентиляции. Подвержены высокому саморазряду.

• Valve Regulated Lead–Acid (VRLA), необслуживаемые – 2, 4, 6 и 12В батареи. Недорогие аккумуляторы в герметизированном корпусе, которые можно использовать в жилых помещениях, не требуют дополнительной вентиляции и обслуживания. Рекомендованы для использования в буферном режиме.

• Absorbent Glass Mat Valve Regulated Lead–Acid (AGM VRLA), необслуживаемые – 4, 6 и 12В батареи. Современные аккумуляторы свинцово-кислотного типа с абсорбированным электролитом (не жидкий) и стекловолоконными разделительными сепараторами, которые значительно лучше сохраняют свинцовые пластины, не давая им разрушаться. Такое решение позволило значительно снизить время заряда AGM батарей, поскольку зарядный ток может достигать 20-25, реже 30% от номинальной емкости.

  Аккумуляторы AGM VRLA имеют множество модификаций с оптимизированными характеристиками для циклического и буферного режимов работы: Deep – для частых глубоких разрядов, фронт-терминальные – для удобного расположения в телекоммуникационных стойках, Standard – общего назначения, High Rate – обеспечивают лучшую разрядную характеристику до 30% и подходят для мощных источников бесперебойного питания, Modular – позволяют создавать мощные батарейные кабинеты и т. д.

  Рисунок №4. AGM VRLA аккумуляторы EverExceed.

• GEL Valve Regulated Lead–Acid (GEL VRLA), необслуживаниемые – 2, 4, 6 и 12В батареи. Одна из последних модификаций свинцово-кислотного типа аккумуляторов. Технология основана на применение гелеобразного электролита, который обеспечивает максимальный контакт с отрицательными и положительными пластинами элементов и сохраняет однообразную консистенцию по всему объему. Данный тип аккумуляторов требует «правильного» зарядного устройства, которое обеспечит требуемый уровень тока и напряжения, лишь в этом случае можно получить все преимущества по сравнению с AGM VRLA типом.

  Химические источники питания GEL VRLA, как и AGM, имеют множество подвидов, которые наилучшим образом подходят для определенных режимов работы. Самыми распространенными являются серии Solar – используются для систем солнечной энергии, Marine – для морского и речного транспорта, Deep Cycle – для частых глубоких разрядов, фронт-терминальные – собраны в специальных корпусах для телекоммуникационных систем, GOLF – для гольф-каров, а также для поломоечных машин, Micro – небольшие аккумуляторы для частого использования в мобильных приложениях, Modular – специальное решение по созданию мощных аккумуляторных банков для накопления энергии и т. д.

  Рисунок №5. GEL VRLA аккумулятор EverExceed.

   

   

   

• OPzV, необслуживаемые – 2В батареи. Специальные свинцово-кислотные элементы типа OPZV произведены с применением трубчатых пластин анода и сернокислотным гелеобразным электролитом. Анод и катод элементов содержат дополнительный металл – кальций, благодаря которому повышается стойкость электродов к коррозии и увеличивается срок службы. Отрицательные пластины – намазные, эта технология обеспечивает лучший контакт с электролитом.

  Аккумуляторы OPzV устойчивы к глубоким разрядам и обладают длительным сроком службы до 22 лет. Как правило, для изготовления подобных элементов питания применяются только лучшие материалы, чтобы обеспечить высокую эффективность работы в циклическом режиме.

  Применение OPzV аккумуляторов востребовано в телекоммуникационных установках, системах аварийного освещения, источниках бесперебойного питания, системах навигации, бытовых и промышленных системах накопления энергии и солнечной электрогенерации.

  
  Рисунок №6. Строение OPzV аккумулятора EverExceed.

• OPzS, малообслуживаемые – 2, 6, 12В батареи. Стационарные заливные свинцово-кислотные аккумуляторы OPzS производятся с трубчатыми пластинами анода с добавлением сурьмы. Катод также содержит небольшое количество сурьмы и представляет собой намазной решетчатый тип. Анод и катод разделены микропористыми сепараторами, которые предотвращают короткое замыкание. Корпус аккумуляторов выполнен из специального ударопрочного, устойчивого к химическому воздействию и огню прозрачного пластика, а вентилируемые клапаны относятся к пожаробезопасному типу и обеспечивают защиту от возможного попадания пламени и искр.

  Прозрачные стенки позволяют удобно контролировать уровень электролита при помощи отметок минимального и максимального значения. Специальная структура клапанов дает возможность без их снятия доливать дистиллированную воду и промерять плотность электролита. В зависимости от нагрузки, долив воды осуществляется раз в один – два года.

  Аккумуляторные батареи типа OPzS обладают самыми высокими характеристиками среди всех других видов свинцово-кислотных батарей. Срок службы может достигать 20 – 25 лет и обеспечивать ресурс до 1800 циклов глубокого 80% разряда.

  Применение подобных батарей необходимо в системах с требованиями среднего и глубокого разряда, в т.ч. где наблюдаются пусковые токи средней величины.

  Рисунок №7. OPzS аккумулятор Victron Energy.

Характеристики свинцово-кислотных аккумуляторов

Анализируя приведенные в таблице №2 данные, можно прийти к выводу, что свинцово-кислотные аккумуляторы обладают широким выбором моделей, которые подходят для различных режимов работы и условий эксплуатации.

Тип	LA	VRLA	AGM VRLA	GEL VRLA	OPzV	OPzS
Емкость, Ампер/час	10 – 300	1 – 300	1 – 3000	1 – 3000	50 – 3500	50 – 3500
Напряжение, Вольт	6, 12	4, 6, 12	2, 4, 6, 12	2, 6, 12	2	2
Оптимальная глубина разряда, %		30	<40	<50	<60	<60
Допустимая глубина разряда, %		<75	<80	<90	<90	<100
Циклический ресурс, D.O.D.=50%		<250-300	<1000	<1400	<3200	<3300
Оптимальная температура, °С	0 … +45	+15 … +25	+10 … +25	+10 … +25	0 … +30	0 … +30
Диапазон рабочих температур, °С	–50 … +70	–35 … +60	–40 … +70	–40 … +70	–40 … +70	–40 … +70
Срок службы, лет при +20°С	<7	<7	5 – 15	8 – 15	15 – 20	17 – 25
Саморазряд, %	3 – 5	2 – 3	1 – 2	1 – 2	1 – 2	1 – 2
Макс. ток заряда, % от емкости	10 – 20	20 – 25	20 – 30	15 – 20	15 – 20	10 – 15
Минимальное время заряда, ч	8 – 12	6 – 10	6 – 10	8 – 12	10 – 14	10 – 15
Требования к обслуживанию	3 – 6 мес.	нет	нет	нет	нет	1 – 2 года
Средняя стоимость, $, 12В/100Ач.	70 – 150	200 – 250	250 – 380	350 – 500	1000 – 1400	1500 – 3500

Таблица №2. Сравнительные характеристики по видам свинцово-кислотных

Что внутри батареи

Главная »Что внутри батареи?

Что внутри батареи?

Обычной батарее для выработки электричества необходимы 3 части:

• Анод — минус АКБ
• Катод — плюс аккумулятора
• Электролит — химическая паста, которая разделяет анод и катод и преобразует химическую энергию в электрическую.

Внутри каждой батареи есть восстанавливаемые ресурсы, независимо от ее типа

Возьмем, к примеру, одноразовую щелочную батарею.Это батареи неперезаряжаемого типа, которые бывают AAA, AA, C, D, 9 вольт и различных размеров кнопочных элементов.

В среднем батарея на 25% состоит из стали (корпуса). Знаете ли вы, что сталь можно перерабатывать бесконечно? Наш механический процесс позволяет восстановить 100% стали в каждой батарее для повторного использования.

Аккумулятор на 60% состоит из таких материалов, как цинк (анод), марганец (катод) и калий. Эти материалы — все элементы земли. Эта комбинация материалов на 100% восстанавливается и повторно используется в качестве питательных микроэлементов при производстве удобрений для выращивания кукурузы.

Остальные 15% по весу составляют бумага и пластик (этикетка и защитная крышка). Эти материалы отправляются на предприятие по переработке отходов для производства электроэнергии.

Утилизируя щелочные батареи в компании Raw Materials Company, вы можете быть уверены, что 100% каждой батареи используется повторно и никакие материалы не будут отправлены на свалку.

Вы живете в Онтарио, Канада?

Если да, то вы можете найти ближайший к вам магазин по переработке батарей.Просто введите свой почтовый индекс или название города в наш инструмент поиска. Если вы живете за пределами Онтарио, обратитесь в местный муниципалитет, чтобы найти ближайший пункт переработки.

---

Спасибо

Мы получили ваше сообщение и ответим вам в ближайшее время.

Быстрые ссылки

Для вашего удобства здесь приведены важные ссылки, относящиеся к этой странице.

Знаете ли вы?

Цинк — один из наиболее часто используемых металлов в мире.Приблизительно 30% цинка сегодня поступает из переработанных источников. Компания Raw Materials Company способна восстанавливать цинк из батарей, которые вы перерабатываете. Цинк, который мы получаем, затем повторно используется в качестве питательных микроэлементов в удобрениях для выращивания кукурузы для производства биотоплива.

Благодаря переработанным материалам RMC фермеры могут повысить урожайность более чем на 20 бушелей с акра. Это важно, учитывая наше растущее население и необходимость эффективного использования существующих сельскохозяйственных угодий.

Узнайте больше о нашей технологии и о том, как вместе мы превращаем отходы в ценный ресурс.

Как проверить время автономной работы наушников i12 TWS?

Наушники i12 TWS — это беспроводная Bluetooth-гарнитура с собственным аккумулятором на каждой гарнитуре. С одной стороны, об этом можно судить по световому индикатору наушников, а с другой стороны, устройства iOS и Android могут отображаться на телефоне. Теперь давайте узнаем!

Срок службы батареи i12 TWS

i12 TWS может слушать музыку в течение 4-5 часов или 10 дней в режиме ожидания одновременно после полной зарядки (1 час можно полностью зарядить), но если вы не Не знаю, как долго вы им пользуетесь, как узнать, нужно ли заряжать i12 TWS?

Проверьте состояние батареи с помощью i12 TWS

● Когда гарнитура i12 TWS находится в обычном режиме использования, ее светодиодный индикатор мигает синим.

● Когда используется гарнитура i12 TWS, если индикатор наушников горит красным, а не синим светом, это означает, что батарея разряжена и гарнитуру необходимо зарядить.

( Щелкните здесь, чтобы получить метод зарядки )

Проверьте состояние аккумулятора по телефону

О мощности i12 TWS можно судить не только по мигающим светодиодным индикаторам на самих наушниках, но и по мобильный телефон. (поддерживается как Android, так и iOS)

● Когда i12 TWS подключен к мобильному телефону, текущая мощность гарнитуры может отображаться в реальном времени в правом верхнем углу телефона.

● При низком уровне заряда гарнитуры символ питания отображается красным цветом, предлагая пользователю зарядить гарнитуру.

Разве это не просто? Просто возьмите i12 TWS и попробуйте!

Для клиентов Gearbest: Если вы приобрели у нас i12 TWS и по-прежнему испытываете проблемы после использования прошивки, не стесняйтесь обращаться к нам. Просто заполните тикет со своими вопросами в нашем центре поддержки и отправьте его нам.Мы сделаем все возможное, чтобы решить вашу проблему как можно скорее. Мы всегда рады помочь.

	● Более 300 000 товаров ● 20 различных категорий ● 15 местных складов ● Несколько ведущих брендов		● Глобальные варианты оплаты: Visa Express, MasterCard ● Принимаются PayPal, Western Union и банковский перевод ● Boleto Bancario через Ebanx (для Бразилии)
	● Незарегистрированная авиапочта ● Зарегистрированная авиапочта ● Строка приоритета доставка		● 45-дневная гарантия возврата денег ● 365-дневная гарантия на бесплатный ремонт ● 7-дневная гарантия по прибытии (DOA)

Найдите, какие приложения используют и разряжают аккумулятор на MacBook с OS X

Аккумуляторы

в MacBook Pro, MacBook и MacBook Air рассчитаны на много часов работы без подзарядки.К сожалению, иногда приложения мешают нашему замечательному времени автономной работы Mac, часто незаметно для пользователя, пока внезапно время их автономной работы резко не истощается. Хорошая новость заключается в том, что так быть не должно, потому что OS X предоставляет очень простой способ узнать, что именно использует батарею (ну, энергию), и вы можете предпринять любые действия, которые необходимо решить.

На MacBook Air, MacBook или MacBook Pro должна быть установлена ​​более новая версия OS X, чтобы эта опция отслеживания энергии была доступна в строке меню.Предполагая, что Mac является новым с современной версией OS X, вот как вы можете проверить, сколько разряжается батарея на любом портативном Mac . Чтобы быть ясным, это показывает, какие приложения потребляют энергию, что на портативном Mac может преобразовывать в то, что использует аккумулятор компьютера.

Мгновенно узнавайте, какие приложения потребляют батарею и энергию на Mac

Это предлагает быстрый взгляд на то, какие приложения активно потребляют энергию в OS X:

1. Потяните вниз элемент строки меню батареи из верхнего угла экрана и посмотрите раздел «Приложения, потребляющие значительную энергию» — пусть этот список заполнится, чтобы увидеть приложения, использующие аккумулятор и / или питание на Mac, вы затем можно будет принять меры, выполнив следующие действия:

• Для экономии заряда аккумулятора / энергии перейдите в указанное приложение, сохраните свою работу, затем закройте приложение или устраните действие, выполняющее действие в этом приложении (например, вкладка браузера или просмотр фильма)

Обратите внимание, что иногда вы нажимаете на строку меню, и индикатор энергии должен собирать данные за несколько секунд, прежде чем дать точный список того, какие приложения потребляют много энергии.

Как правило, лучшим решением является сохранение любых данных из приложений, перечисленных в разделе «Приложения, потребляющие много энергии», а затем выход из этих приложений. Это сохраняет ваши данные и работу, а затем закрывает приложение, которое разряжало батарею. Если указанное приложение является веб-браузером, как показано на снимке экрана, найдите активные вкладки или окна веб-браузера, в которых используются такие вещи, как Flash, анимация, видео или AJAX, и, если возможно, закройте их.

Конечно, иногда вы обнаружите, что «Приложение, использующее энергию» — это именно то, что вы используете, и поэтому мало что можете с этим поделать или не можете выйти, пока не выполните поставленную задачу.Если это так, вы можете обратиться к более конкретным советам по использованию аккумулятора, которые помогут продлить срок службы аккумулятора всех MacBook.

Стоит отметить, что при выборе приложения в меню батареи запускается Activity Monitor, который позволяет пользователям выполнять дополнительные расширенные действия, обычно выборочно убивая приложения или процессы.

В целях экономии энергии это лучше всего рассмотрено в другой статье, но если вам удобно закрывать приложения в OS X принудительно, вы, вероятно, уже знаете, что делать.Иногда просто выйти и перезапустить приложение достаточно, чтобы прекратить разрядку батареи.

Как уже упоминалось, эта функция ограничена современными версиями OS X, такими как Mavericks, OS X Yosemite и более новыми, и является одной из причин, по которой пользователи портативных Mac могут захотеть перейти на Mavericks, если они используют старую версию OS X, потому что она действительно может немного увеличить время автономной работы, предоставляя оперативную информацию.

Связанные

Практический опыт: «AirBattery» отслеживает время автономной работы AirPods при подключении к Android [Видео]

На рынке представлены десятки действительно беспроводных наушников, и некоторые из них отлично работают на Android.Однако по-настоящему конкурируют с AirPods от Apple не так много. С этой целью многие люди использовали AirPods с устройствами Android, хотя и с ограниченной функциональностью.

Одним из самых больших недостатков использования AirPods с Android по сравнению с iPhone, помимо отсутствия мгновенного сопряжения, является тот факт, что вы не можете должным образом увидеть время автономной работы. При подключении некоторые устройства сами показывают уровень заряда батареи в наушниках, но вы не сможете увидеть, заряжено ли одно из них больше, чем другое, или что доступно в чехле AirPods.

Очевидно, официального способа сделать это никогда не будет, но один сторонний разработчик придумал решение. Бесплатное приложение «AirBattery» способно считывать информацию о батарее на ваших AirPods при подключении к Android, как это показано на iOS.

Приложение довольно простое по дизайну. Открытие приложения или подключение AirPods вызовет пользовательский интерфейс, очень похожий на то, что можно увидеть на iOS, быстро покажет вам уровень заряда батареи каждого отдельного AirPod, а также корпуса.Если вы купите профессиональную версию (что вам обязательно нужно), вы откажетесь от рекламы, а также добавите уведомления для отображения той же информации.

Независимо от того, приобретете вы профессиональную версию или нет, AirBattery автоматически сообщит вам уровень заряда батареи, как только вы откроете футляр, и продолжит показывать уровень заряда, пока подключены сами AirPods.

В моем тестировании это приложение оказалось очень надежным и очень точным. Замена AirPods между моим Pixel 2 XL с AirBattery и моим iPad Pro показала те же результаты.Пока что приложение оказалось полезным, особенно в поездке, когда мне нужно было знать, сколько энергии доступно в моем случае, поскольку у меня под рукой был только один кабель Lightning.

Если вы хотите попробовать AirBattery, она доступна для бесплатной загрузки в Google Play.