Сколько литров электролита в аккумуляторе 60 ампер: Сколько электролита в аккумуляторе? Разберем объемы вариантов от 55 до 190 Ампер-часов

Аккумуляторы групп 4D, 6D и 8D Характеристики и характеристики

Аккумуляторы групп 4D, 6D и 8D представляют собой большие аккумуляторы с максимальными размерами (Д x Ш x В):

— Батареи 4D: 20 3 /4 x 8 3/4 x 9 7/8 дюйма (527 x 222 x 250 мм),

— батареи 6D: 20 3/4 x 10 x 10 1/4 дюйма (527 x 254 x 260),

— Батареи 8D: 20 3/4 x 11 1/8 x 9 7/8 дюймов (527 x 283 x 250 мм).

Мы подчеркиваем эти «максимальные размеры», поскольку некоторые батареи группы 8D BCI ближе к группе 6D или группе 4D, но они по-прежнему обозначены как группа батарей 8D и т. п.

При замене батареи (или батарей) всегда проверяйте химический состав батареи, емкость, характеристики разряда, а также ее фактические размеры.

Из-за разных размеров и химического состава батареи 4D, 6D и 8D различаются по весу (~45–190 фунтов), 20-часовая емкость (200–400 Ач), резервная емкость (RC; 400–960 минут), значения CCA (~1350–2250 А, если разрешено), значения MCA (~1700–2700 А, если разрешено), количество циклов зарядки/разрядки и т.д. Но и по цене они тоже различаются.

Примечание: некоторые батареи глубокого разряда 4D, 6D и 8D, хотя и большие и мощные, предназначены только для (относительно) слаботочных приложений разряда и даже не упоминают их значения CA/MCA — не используйте их как пусковые батареи, за исключением относительно небольших двигателей. Большинство литиевых батарей на основе литий-железо-фосфатной химии имеют очень малый вес, высокую емкость, но ток разряда обычно ограничен 1C, а ток 2-3C допускается только в течение нескольких секунд (даже это может быть проблемой).

В следующей таблице перечислены наиболее популярные группы батарей 4D, 6D и 8D с их наиболее важными характеристиками и характеристиками:

Модель	Тип батареи Химия	Емкость (Ач) RC (мин)	ССА ССА	Вес (фунты/кг) Обзор
Айсипов PDAC-12200	Глубокий цикл LiFePO 4	200 ~480	100А прод.	58 фунтов; 26,3 кг —
АИМС LFP12V200B	Глубокий цикл LiFePO 4	200 ~480	350 А 10 с	56,5 фунтов; 25,6 кг Обзор
Подбородки 12V200Ah	Глубокий цикл LiFePO 4	200 ~480	200А прод. 600А 5с	49,4 фунта; 22,4 кг —
Подбородки 12V300Ah	Глубокий цикл LiFePO 4	300 ~720	200А прод. 600А 5с	67,3 фунта; 30,5 кг Обзор
Подбородки 12V400Ah	Глубокий цикл LiFePO 4	400 ~960	250А прод. 750А 5с	86,4 фунта; 39,2 кг —
ЧИНС 24В 150Ач	Глубокий цикл LiFePO 4	150 Ач при 24 В ~360	150А прод. 450А 5с	68,4 фунта; 31 кг —
ПОДБОРНИКИ 24V200Ah	Глубокий цикл LiFePO 4	200 Ач при 24 В ~480	600А 5с	97 фунтов; 44 кг Обзор
Конкорд PVX2580L	Глубокий цикл AGM	258 480 (при 29,5 А)	—	159 фунтов; 72,1 кг —
Дека 8A4D	Глубокий цикл AGM	198 380	1110 —	129 фунтов; 58,5 кг —
Дека 8A8D	Глубокий цикл AGM	245 517	1450 —	158 фунтов; 71,6 кг —
ExperPower EP12200	Глубокий цикл LiFePO 4	200 ~480	200А 3с	48,3 фунта; 21,9 кг Обзор
ExpertPower EP24100	Глубокий цикл LiFePO 4	100 Ач при 24 В ~240	95А прод. 150 А 3 с	47,9 фунта; 21,7 кг —
ExpertPower EXP200	Глубокий цикл AGM	200 —	— —	132,3 фунта; ~60 кг —
ExpertPower EXP200-гель	Глубокий цикл Гель	200 —	— —	132,7 фунта; 60,1 кг —
FlyPower 12 В 200 Ач	Глубокий цикл LiFePO 4	200 ~480	200А прод. ~400А 3-5с	47,5 фунтов; 21,5 кг —
Fly Power 36V60Ah	Глубокий цикл LiFePO 4	60 Ач при 36 В ~144	60А прод. 120 А 3-5 с	— —
Fly Power 36V80Ah	Глубокий цикл LiFePO 4	80 Ач при 36 В ~192	80А прод. 160 А 3-5 с	— —
Fly Power 36V100Ah	Глубокий цикл LiFePO 4	100 Ач при 36 В ~240	100А прод. 200А 3-5с	— —
Полная река DC260-12	Глубокий цикл AGM	260 578	1525 1830	170,6 фунта; ~77 кг —
GreenLife GL260-260AH	Глубокий цикл LiFePO 4	260 624	— —	80 фунтов; 36,24 кг —
ДЖИТА 12V200Ач	Глубокий цикл LiFePO 4	200 ~480	200А прод.	48,9 фунта; 22,2 кг —
ДЖИТА 12V300Ач	Глубокий цикл LiFePO 4	300 ~720	200А прод.	59,5 фунтов; 27 кг Обзор
ДЖИТА 12V400Ач	Глубокий цикл LiFePO 4	400 ~960	200А прод. 400А 5с	83,7 фунта; 37,9 кг —
Джита 24V200Ач	Глубокий цикл LiFePO 4	200 Ач при 24 В ~480	200А прод.	83,7 фунта; 37,9 кг —
Кепворт 12V200Ач	Глубокий цикл LiFePO 4	200 ~480	160-200А прод.	46,4 фунта; 21,0 кг —
Кепворт 36V60Ah	Глубокий цикл LiFePO 4	60 Ач при 36 В ~144	48-60А прод.	46,2 фунта; 20,9 кг —
Кепворт 36V80Ah	Глубокий цикл LiFePO 4	80 Ач при 36 В ~192	64-80А прод.	56,5 фунтов; 25,6 кг —
Кепворт 36V100Ач	Глубокий цикл LiFePO 4	100 Ач при 36 В ~240	80-100А прод.	69,7 фунта; 31,6 кг —
Кепворт 36V120Ah	Глубокий цикл LiFePO 4	120 Ач при 36 В ~288	96-120А прод.	82,9 фунта; 37,6 кг —
Спасательный круг GPL-4DL	Глубокий цикл AGM	210 390	1100 1360	124 фунта; 56,2 кг —
Спасательный круг GPL-8DL	Глубокий цикл AGM	255 550	1350 1675	156 фунтов; 70,8 кг —
LiTime (ампер-время) 12 В 200 Ач Плюс	Глубокий цикл LiFePO 4	200 ~480	200А прод. 400А 5с	52,3 фунта; 23,7 кг Обзор
LiTime (ампер-время) 12 В 230 Ач Плюс	Глубокий цикл LiFePO 4	230 ~550	200А прод.	45,29 фунта; 20,5 кг Обзор
LiTime (ампер-время) 12 В 300 Ач Плюс	Глубокий цикл LiFePO 4	300 ~720	200А прод. 400А 5с	63 фунта; 28,54 кг Обзор
LiTime (ампер-время) 12 В 400 Ач Плюс	Глубокий цикл LiFePO 4	400 ~960	250А прод. 750А 5с	86,2 фунта; 39,1 кг Обзор
LiTime (ампер-время) 24 В 100 Ач	Глубокий цикл LiFePO 4	100 Ач при 24 В ~240	280А 5с	47,4 фунта; 21,5 кг Обзор
Потери 12V200Ah	Глубокий цикл LiFePO 4	200 ~480	100А прод.	46 фунтов; 20,9 кг —
Потери 12V300Ah	Глубокий цикл LiFePO 4	300 ~720	200А прод.	72 фунта; 32,6 кг —
Потери 12V400Ah	Глубокий цикл LiFePO 4	400 ~960	200А прод.	95 фунтов; 43 кг —
Потери 24V200Ah	Глубокий цикл LiFePO 4	200 Ач при 24 В ~480	200А прод.	96 фунтов; 43,5 кг —
Могучий Макс ML4D	Глубокий цикл AGM	200 —	324A 15 мин	114,6 фунта; 52 кг Обзор
Могучий Макс ML4D-LI	Глубокий цикл LiFePO 4	200 ~480	—	48 фунтов; 21,8 кг —
Могучий Макс ML8D	Глубокий цикл AGM	250 600 (при 24,5 А)	162,5 А 1 ч	159 фунтов; 72,0 кг Обзор
Мозеуорт 36V100Ah	Глубокий цикл LiFePO 4	100 Ач при 36 В ~240	—	— —
АЭС НПГ12-200Ач	Глубокий цикл Gell-Cell	200 —	— —	137,8 фунтов; 62,1 кг —
Пионергия 12В200Ач	Глубокий цикл LiFePO 4	200 ~480	200А прод.	46,1 фунта; 20,9 кг —
Пионергия 12В300Ач	Глубокий цикл LiFePO 4	300 ~720	200А прод.	71,2 фунта; 32,3 кг —
Power Queen 12V200Ah	Глубокий цикл LiFePO 4	200 ~480	100А прод.	48,28 фунта; 21,9 кг —
Power Queen 12V300Ah	Глубокий цикл LiFePO 4	300 ~720	200А прод.	62,8 фунта; 28,5 кг —
PowerStar PS200-12	Глубокий цикл AGM	200 —	— —	135 фунтов; 61,2 кг —
Реноги РБТ200ГЕЛ12-Г1	Deep Cycle Hybrid Gel-Cell	200 8 ч при 22,9 А	118А 1ч	127,9 фунта; ~58 кг Обзор
Renogy RNG-BATT-AGM12-200	Глубокий цикл AGM	200 8 ч при 23 А	350 А 15 мин 121 А 1 ч	129 фунтов; 58,5 кг Обзор
Renogy RNG-BATT-GEL12-200	Deep Cycle Gel-Cell	200 —	362A 15 мин 127A 1 ч	128 фунтов; 58,0 кг Обзор
Сила крика 12 В 200 Ач	Глубокий цикл LiFePO 4	200 ~480	200А прод.	48,5 фунтов; 22 кг —
Сила крика 36V80Ah	Глубокий цикл LiFePO 4	80 Ач при 36 В ~192	80А прод. Перенапряжение 160 А (с?)	57,2 фунта; 25,9 кг —
Сила крика 36V100Ah	Глубокий цикл LiFePO 4	100 Ач при 36 В ~240	100А прод. Перенапряжение 200 А (с?)	70,5 фунтов; 31,94 кг —
Сила крика 48V80Ah	Глубокий цикл LiFePO 4	80 Ач при 48 В ~192	80А прод.	77 фунтов; 34,9 кг —
Sun Xtender PVX-2580L	Глубокий цикл AGM	258 480 (@29,5A)	— —	159 фунтов; 72,1 кг —
УПГ 45965 УБ4Д	Глубокий цикл AGM	200 ~600 (~20А)	— —	114,6 фунта; 52 кг —
УПГ 45964 UB8D	Глубокий цикл AGM	250 600 (@23. 2A)	— —	154 фунта; 70 кг —
Ватрер 12В 200Ач	Глубокий цикл LiFePO 4	200 480	100А прод.	48,5 фунтов; 22 кг —
ВМАКСТАНКС MR197-200	Глубокий цикл AGM	200 450	— 1400	112 фунтов; ~51 кг Обзор
ВМАКСТАНКС СТР4Д-200	Глубокий цикл AGM	200 470	1250 1670	130 фунтов; ~59 кг Обзор
ВМАКСТАНКС XTR8D-310	Глубокий цикл AGM	310 690	1200 1550	170 фунтов; 77,0 кг —
Вайзе TPLI-12200AH	Глубокий цикл LiFePO 4	200 ~480	100А прод. 200А 3с	27,6 (?) фунтов; 12,5(?) кг Обзор
Вайзе TPLI-12300AH	Глубокий цикл LiFePO 4	300 ~720	200А прод. 400 А 3 с	60,5 фунтов; 27,4 кг Обзор
Вингда В200-12В200АХ	Глубокий цикл LiFePO 4	200 ~480	100А прод.	48,9 фунта; 22,15 кг —
Вингда В300-12В300АХ	Глубокий цикл LiFePO 4	300 ~720	200А прод.	70,54 фунта; 31,95 кг —
Зум 12V200Aч	Глубокий цикл LiFePO 4	200 ~480	200А прод.	49,6 фунта; 22,5 кг Обзор
Зум 12V300Aч	Глубокий цикл LiFePO 4	300 ~720	200А прод.	62,83 фунта; 28,5 кг —

Примечание: Партнерские ссылки Amazon в таблице (столбец «Модель») открываются в новых окнах, не стесняйтесь проверять их на наличие самых последних предложений и цен.

Как видно, батареи групп 4D, 6D и 8D — это большие и прочные батареи, которые могут легко накапливать и отдавать большое количество энергии, способной причинить вред и причинить вред людям и животным.

Большинство этих аккумуляторов снабжены ручками для переноски, что звучит довольно удобно, но ИМХО, свинцово-кислотные аккумуляторы 4D, 6D и 8D должны носить не менее двух взрослых, привыкших к физическому труду — серьезно, люди получают травмы при попытке «просто немного пошевелить» или что-то в этом роде.

Аккумуляторы групп 4D, 6D и 8D обычно обозначаются как «глубокий цикл» или «двойного назначения», в то время как начальные аккумуляторы групп 4D, 6D и 8D очень редки, если вообще присутствуют, из-за достижений в области гелевых батарей. Клеточные/AGM аккумуляторы.

Некоторые производители маркируют свои модели как «глубокий цикл» и указывают свои значения CCA/MCA, которые в некоторых случаях даже лучше, чем значения CCA/MCA некоторых моделей «двойного назначения».

Но, как и все в жизни, за выступления приходится платить определенную цену.

Цены могут значительно различаться, но также различаются гарантии, количество поддерживаемых циклов, относительная емкость, CCA/MCA и другие значения.

Свинцово-кислотные и литиевые батареи 4D, 6D и 8D

Большинство свинцово-кислотных аккумуляторов 4D, 6D и 8D представляют собой аккумуляторы AGM SLA , с несколькими моделями Gel-Cell SLA .

Литий-железо-фосфатные Аккумуляторы 4D, 6D, 8D становятся все более и более популярными, особенно в тех случаях, когда аккумуляторы должны поддерживать большое количество циклов зарядки/разрядки, где большое значение имеет вес аккумуляторов и т.п.

Наиболее важные различия между свинцово-кислотными и LiFeP0 ₄ аккумуляторами:

— Глубина разряда: , когда свинцово-кислотные аккумуляторы снижаются до 80-100% DoD, количество поддерживаемых циклов зарядки/разрядки уменьшается до 200-400 циклов . А когда они разрядятся, настоятельно рекомендуется быстро их зарядить, чтобы предотвратить потерю емкости.

С другой стороны, когда батареи LiFePO4 разряжены до 80-100% DoD, они выдерживают 2000-4000+ циклов зарядки/разрядки , и это огромная разница.

Чтобы увеличить количество циклов зарядки/разрядки свинцово-кислотных аккумуляторов, их DoD должен поддерживаться на уровне около 50% — это увеличивает количество циклов зарядки/разрядки, но также снижает фактическую емкость аккумулятора (или Аккумуляторная батарея).

— Потеря емкости при высоком токе разряда: емкость батарей обычно указывается для 20-часового разряда. Однако при разряде свинцово-кислотных аккумуляторов более сильными токами, например, 1С или подобными, их фактическая емкость падает до 50-70% от номинальной емкости.

Литиевые батареи также испытывают потерю емкости при увеличении тока разряда, но не более чем на несколько процентов.

Это приводит к значительному повышению энергоэффективности литиевых батарей.

— Вес аккумуляторов: свинцово-кислотные аккумуляторы обычно в 2-3 раза тяжелее литиевых аккумуляторов той же 20-часовой емкости. Но, как было сказано ранее, по мере увеличения разрядного тока свинцово-кислотные аккумуляторы теряют емкость. Кроме того, чтобы продлить срок их службы, рекомендуется разряжать их до 50% DoD (или, возможно, до 70-80% DoD). Поскольку с литиевыми батареями таких проблем нет, литиевые батареи на самом деле в 3-5 раз легче свинцово-кислотных, а это большая разница!

— Особенности/проблемы безопасности: свинцово-кислотные аккумуляторы безопасны по своей конструкции — не злоупотребляйте ими (слишком сильно), обслуживайте их должным образом, и они прослужат Вам долгие годы (если только они не будут часто перезаряжаться). — в таком случае несколько месяцев — это все, что могут выдержать свинцово-кислотные аккумуляторы).

С другой стороны, литиевые батареи могут легко перегреться, они могут загореться и даже взорваться при неправильном использовании.

Чтобы избежать таких проблем, литиевые батареи оснащены встроенными системами управления батареями (BMS), которые защищают их от перезарядки, чрезмерной разрядки, высоких и низких температур, коротких замыканий и т.п.

— Максимальный ток разряда: Максимальный ток разряда свинцово-кислотных аккумуляторов зависит от внутреннего сопротивления аккумулятора и может быть огромным. Однако нормальные разрядные токи намного ниже.

Максимальный ток разряда литиевых батарей ограничивается BMS и обычно составляет около 1C для максимального непрерывного тока разряда и 2-3C в течение нескольких секунд (если разрешено).

Таким образом, несмотря на то, что сильные разрядные токи уменьшают реальную емкость свинцово-кислотных аккумуляторов, в случае сбоя или чего-то подобного в электрической системе BMS может временно или навсегда отключить литиевый аккумулятор, в то время как свинцово-кислотные аккумуляторы будут продолжать работать. питать электрическую систему.

— Зарядные устройства: литиевые батареи следует заряжать с помощью зарядных устройств или контроллеров заряда, предназначенных для литиевых батарей или имеющих режимы зарядки для литиевых батарей. При зарядке свинцово-кислотных аккумуляторов рекомендуется заряжать их с помощью передовых зарядных устройств, которые сначала анализируют аккумулятор и регулируют зарядку в соответствии с состоянием аккумулятора.

— Время зарядки: в зависимости от типа батареи (мокрая/залитая, AGM, гелевая) свинцово-кислотные батареи можно зарядить за 5-10 часов, в то время как большинство литиевых батарей можно полностью зарядить за 1-2 часа, рекомендуется 2-5 часов.

— Техническое обслуживание: литиевые батареи не требуют обслуживания, в отличие от свинцово-кислотных батарей.

— Положение: литиевые батареи могут работать в любом положении, в то время как свинцово-кислотные батареи должны располагаться вверх дном (влажные/залитые водой), хотя некоторые модели (AGM, Gel-Cell) могут работать и в положении на боку.

— Последовательное/параллельное соединение: при последовательном и/или параллельном соединении аккумуляторов очень важно использовать аккумуляторы одной модели, одного производителя, желательно из одной партии.

Но в то время как свинцово-кислотные батареи могут свободно соединяться последовательно и/или параллельно, литиевые батареи могут соединяться последовательно и/или параллельно только в том случае, если это прямо разрешено их производителем.

В большинстве случаев большие литиевые батареи допускают соединения 4S4P — до 4 батарей последовательно и/или до 4 батарей параллельно, что позволяет некоторым моделям создавать аккумуляторные блоки с номинальным напряжением 51,2 В и емкостью более 1600 Ач! Такие аккумуляторные блоки могут быть дорогими, но они могут обеспечивать питанием большие дома на колесах или дома в течение длительного времени во время отключений электроэнергии, чрезвычайных ситуаций или просто при отключении от сети…

— Цена батареи или аккумуляторной батареи: изначально литиевые батареи стоят дороже, чем свинцово-кислотные батареи, но в долгосрочной перспективе они дешевле, что позволяет сэкономить много денег в приложениях, которые часто перезаряжаются и где батареи разряжается относительно сильным током.

Конечно, между свинцово-кислотными и литиевыми батареями есть и другие отличия, но эти самые важные.

Аккумуляторы 4D, 6D и 8D в качестве автономных аккумуляторов

Аккумуляторы 4D, 6D и 8D очень часто используются в автономных приложениях для питания домов, жилых автофургонов и аналогичных объектов и транспортных средств, когда питание от сети отсутствует.

Из-за своих преимуществ перед свинцово-кислотными батареями литиевые батареи глубокого разряда все чаще используются для питания домов, жилых автофургонов и т. п. во время отключений электроэнергии, в чрезвычайных ситуациях или просто при отключении от сети.

Поскольку лучшие литиевые аккумуляторы поддерживают соединения до 4S4P, довольно легко создавать большие, хотя и изначально дорогие аккумуляторные блоки.

Например, аккумуляторный блок, состоящий из аккумуляторов 16 Ampere Time 12V 300Ah (ссылка Amazon, открывается в новом окне), имеет номинальное напряжение 51,2V, емкость 1200Ah и весит всего 1008 фунтов (~457 кг) — мы говорим «только», потому что свинцово-кислотный аккумулятор, способный хранить ~ 61 кВтч энергии, был бы просто слишком тяжелым для любого транспортного средства.

Примечание: Аккумулятор Lossigy 12 В 400 Ач (ссылка на Amazon, открывается в новом окне) поддерживает соединения 4S10P и может использоваться для создания аккумуляторных блоков еще большего размера!

Конечно, такие большие аккумуляторные блоки используются нечасто, но они просто показывают, насколько могут отличаться AGM/Gel и литиевые аккумуляторы.

Аккумуляторы 4D, 6D и 8D в качестве резервных аккумуляторов погружных насосов

Резервные аккумуляторы погружных насосов обычно представляют собой батареи группы 31 BCI, но некоторые пользователи предпочитают резервные системы погружных насосов на основе более крупных аккумуляторов.

Резервные батареи погружных насосов должны быть надежными батареями, способными выдерживать годы работы в режиме ожидания, в ожидании отключения электричества или аварийной ситуации.

Хотя могут использоваться как свинцово-кислотные, так и литиевые батареи, резервные батареи для погружных насосов не обязательно должны быть сверхлегкими батареями и не должны поддерживать сверхбольшое количество циклов зарядки/разрядки.

Но резервные аккумуляторные батареи погружных насосов должны обеспечивать электроэнергию даже при сильных скачках напряжения — электродвигатели, питающие погружные насосы, изначально могут потреблять довольно большие токи, даже большие, чем заявлено их производителем (неудивительно, если/когда эти двигатели не тестировались в течение более длительного периода времени).

Таким образом, если Вы ищете надежный резервный аккумулятор для большого водоотливного насоса, выберите аккумулятор AGM или Gel-Cell 4D, 6D или 8D.

Например, батарея Renogy 12V 200Ah AGM (ссылка на Amazon, открывается в новом окне) весит 129 фунтов (~58,5 кг), поддерживает до 600 циклов зарядки/разрядки при глубине разряда до 50%, имеет срок службы в режиме ожидания ~10 лет (77°F, 25°C), относительно низкая скорость саморазряда (<3% в месяц, при 77°F/25°C), может обеспечить до 2000 ампер в течение 5 секунд и поддерживает максимальную зарядку ток 60 ампер.

Очевидно, что он намного тяжелее, чем аналогичные литиевые аккумуляторы, но при необходимости может обеспечить большой ток, очень хорошо принимает заряд (для AGM-аккумулятора), имеет очень длительный срок службы в режиме ожидания и т. д.

The Best 4D, Аккумулятор глубокого разряда 6D и 8D — выберите правильный

Принимая во внимание все сказанное, трудно выбрать «лучший» по одной очень простой причине — у людей разные потребности и требования, и поэтому им нужны разные батареи.

Чтобы узнать больше об этих батареях, ознакомьтесь с нашими статьями:

— Какая литиевая батарея на 12 В лучше?

— лучшие литиевые батареи для троллинговых моторов 12 В и 24 В

— литиевые батареи 100 Ач — батареи 12 В, 24 В, 36 В и 48 В Инвертор мощности

— Литиевые аккумуляторы для гольф-каров 48 В

— Литиевые аккумуляторы 200 Ач — модели 12 В, 24 В, 36 В и 48 В

— Лучшие литиевые аккумуляторы глубокого цикла 12 В 300 Ач и 400 Ач

или ознакомьтесь с нашими статьями и руководствами.

Если Вы ищете большие свинцово-кислотные аккумуляторы, рассмотрите модели Renogy, Mighty Max, VMAXTANKS и аналогичных брендов.

А если Вы ищете большие литиевые батареи, рассмотрите модели от Ampere Time, Chins, Lossigy, Jita, Zooms и им подобных брендов.

Примечание: некоторые бренды даже не знают, как правильно пишется их название на английском языке, но они производят хорошие аккумуляторы 😉

Кратко: Аккумуляторы многих брендов производят аккумуляторы AGM, Gel-Cell и литиевые группы 4D, 6D, 8D, которые используются в различных приложениях, включая морские, автомобильные, RV, резервные, медицинские системы и системы безопасности и т. д.

Тем не менее, существует несколько моделей с выдающимися характеристиками, поэтому выбирайте их в соответствии со своими потребностями и предпочтениями.

Проточные аккумуляторы и автомобили: сложная история любви

Гаэль Моурога — кандидат наук в ETH Zürich, работающий над органическими проточными окислительно-восстановительными батареями. Он был тесно связан с несколькими стартапами в области проточных аккумуляторов, включая Jena Batteries GmbH в Германии, KemiWatt во Франции, PinFlow в Чехии и Elestor BV в Нидерландах.

1. Проточные батареи можно наполнять как бензобаки, но из-за низкой плотности энергии и мощности их сложно использовать для обеспечения мобильности.

2. Мы изучаем некоторых людей, которые все равно пытаются: но все выглядит не очень хорошо по сравнению с бортовым литий-ионным аккумулятором.

3. Пока не исключайте аккумуляторы Flow, так как быстрая зарядка увеличивает нагрузку на сеть.

4. Здесь могут проявить себя проточные батареи, чтобы снизить нагрузку на сеть, предоставив стационарное хранилище для зарядных устройств.

Идея, которая время от времени всплывает на поверхность для преодоления этой трудности, состоит в том, чтобы заменить обычные литий-ионные батареи, используемые в электромобилях, батареями с окислительно-восстановительным потенциалом (RFB): в RFB активные материалы растворяются в жидком электролите, а не вставлены в твердые электроды, чтобы можно было заполнить аккумулятор свежим электролитом, что делает весь процесс более похожим на заправку бака, а не на подключение аккумулятора к розетке.

В связи с этим в прошлом различные новостные агентства окрестили проточные батареи «изменением правил игры для электромобилей» или «сумасшедшей мечтой, которая уже не такая уж сумасшедшая». К сожалению, в этих статьях содержится очень мало подробностей о том, как на самом деле будет работать транспортное средство с проточной батареей. Как исследователь проточных батарей, я думал, что смогу предоставить глубокий количественный анализ идеи.

Базовые предположения

Предположим, что:

• Среднее потребление энергии на единицу расстояния E_d автомобиля составляет 140 Втч на километр

• Теоретическая плотность энергии бензина например равна 10 кВтч на литр

• КПД η среднего двигателя внутреннего сгорания составляет около 20%

• Средний литий-ионный аккумулятор имеет номинальное напряжение U_b 3,7 В и емкость A_b 4 Ач, что должно соответствовать теоретической плотности энергии e_b примерно 400 Втч на литр.

В автомобиле с ДВС тяга обеспечивается за счет сгорания бензина в камере сгорания, где механическая работа извлекается из тепловой работы с заданным КПД η . Запас хода автомобиля D зависит от объема V баков, в которых хранится бензин по соотношению:

, где e_g — теоретическая плотность энергии бензина, а E_d — потребление энергии транспортным средством на единицу расстояния. Следовательно, исходя из наших базовых предположений, приведенных выше, с баком на 55 л вы сможете проехать около 785 км, прежде чем потребуется заправка, что соответствует минимальному пробегу в 760 км (490 миль), рекламируемому большинством автомобилей с ДВС.

Электромобиль немного отличается, так как механическая работа производится путем преобразования электрической работы через магнитное поле. Грубо говоря, общая электрическая работа зависит от комбинации выходного напряжения и тока батареи, где напряжение складывается пропорционально количеству ячеек, соединенных последовательно, а ток — количеству ячеек, соединенных параллельно. Следовательно, чем больше ячеек соединено последовательно, тем выше напряжение, а чем больше ячеек соединено параллельно, тем выше емкость и, следовательно, дальность действия.

Например, батарея Tesla Model S состоит из 16 последовательно соединенных модулей, каждый модуль состоит из 6 последовательно соединенных групп, а каждая группа состоит из 74 параллельно соединенных ячеек. Принимая наши базовые предположения о литий-ионных элементах, это должно составить общее напряжение U_tot в 355,2 В и общую емкость A_tot в 269 Ач. Запас хода электромобиля определяется по формуле, аналогичной формуле автомобиля с ДВС

. Принимая во внимание КПД η , равный 90%, для электромобиля получается расчетный запас хода 614 км (381 миля), что все еще меньше, чем у автомобилей с ДВС. но выше минимального диапазона, прогнозируемого Castrol.

Однако этот диапазон предполагает состояние 100% заряда (SoC) аккумулятора, которое может быть достигнуто только примерно через час зарядки. 31-минутная зарядка даст около 75% SoC, что составляет около 460 км: чуть ниже критической точки, предсказанной Castrol.

Что, если бы мы могли наполнить эти батареи жидкостью? Давайте посмотрим, где все может быть сложно.

Начнем с того, что транспортное средство с проточным аккумулятором будет концептуально промежуточным между транспортным средством с ДВС и транспортным средством с литий-ионным аккумулятором: баки с электролитом будут содержать электролит, отвечающий за запас хода, точно так же, как бензин в транспортном средстве с ДВС, который будет перекачивается к силовому компоненту (пористый угольный электрод) для производства электрической работы. Затем электрический двигатель будет преобразовывать электрическую работу силового компонента в механическую, как в литий-ионном автомобиле. Поскольку мы используем электрический двигатель, нам нужно разместить несколько ячеек последовательно, чтобы получить достаточное напряжение, и несколько параллельно, чтобы получить достаточный ток.

Здесь начинаются серьезные ограничения: если наша химия водная, мы ограничивается номинальным напряжением ячейки U_c около 1,4 В, иначе начинаем электролиз воды на электродах. Это означает, что нам нужно разместить около 270 ячеек последовательно, тогда как для Model S нужно было всего около 100 . Расчет параллельных ячеек немного менее прямолинеен (мне потребуются предположения о плотности тока, рабочих токах и т. д.), но в целом можно с уверенностью предположить, что компонент мощности нашей проточной батареи должен занимать не меньше места и веса, чем все литий-ионные элементы, особенно с учетом трубок и насосной системы.

Но мы еще не учли танки! Мы только что учли силовой компонент («двигатель»), но нам также нужно обеспечить запас хода для нашего автомобиля с проточной батареей. Плотность энергии электролита определяется следующим расчетом:

Где n — количество обмененных электронов в реакции, F — постоянная Фарадея, c — концентрация активных частиц в нашем электролите и U_c — напряжение ячейки.

Для типичной проточной ванадиевой батареи напряжение элемента U_c составляет около 1,23 В, концентрация c в предельном резервуаре составляет около 3 моль/л, а реакции демонстрируют перенос одного электрона ( n =1) , поэтому мы получили бы простую теоретическую плотность энергии e_e , равную 100 Втч/л.

Помните, что нам нужно принять во внимание эффективность преобразования η : для проточных аккумуляторов, поскольку нам нужно прокачивать вокруг них жидкость, обычно ниже, чем для литий-ионных, около 75%, что соответствует 75 Втч/л. практическая плотность энергии (и это довольно оптимистичный расчет по сравнению с другими сообщаемыми значениями).

Для сравнения: литий-ионные элементы обеспечивают практическую плотность энергии около 360 Втч/л, в то время как бензин обеспечивает практическую плотность энергии 2 кВтч/л (исходя из моих базовых предположений).

Чтобы преодолеть 470 км (291 милю), нам потребуются два резервуара объемом не менее 877 л каждый .

За исключением того, что автомобиль будет весить две дополнительные тонны по сравнению с моим базовым предположением о расходе автомобиля, поэтому расход на км будет намного выше, поэтому требуемый объем бака также увеличится и т. д.

В заключение можно с уверенностью сказать, что с моими предположениями выше, кажется невозможным спроектировать работающий аккумуляторный автомобиль.

Итак, в чем заключалась идея европейского проекта, финансируемого по этой теме? И как компании, рекламирующие автомобили с проточными батареями, преодолевают ограничения, изложенные выше?

Чтобы узнать больше, я связался с Йенсом Ноаком, инженером Fraunhofer ICT и адъюнкт-профессором UNSW, хорошим другом Марии Скиллас-Казакос, изобретателя ванадиевой проточной батареи.

Основная идея тогда заключалась в том, чтобы избавиться от неголита, резервуара, который обычно ограничивает емкость. По сути, мы хотели спроектировать топливный элемент, в котором вы заменяете резервуар с водородом на резервуар с жидким ванадием.

Действительно, это имело бы большой смысл, так как избавилось бы от двух больших резервуаров (один для хранения свежего электролита, а другой для слива использованного электролита) и привело бы к значительному увеличению объема. Это также может помочь повысить плотность тока и, следовательно, плотность мощности отдельных ячеек.

Согласно нашим предварительным расчетам, можно было достичь плотности энергии около 170 Втч/л, поэтому мы хотели посмотреть, как далеко мы сможем продвинуться на практике, возможно, прокладывая путь к будущим усовершенствованиям химических элементов проточных батарей, которые могут позволить приложения для мобильности на короткие расстояния, такие как автобусы. Расширение пределов энергии и плотности мощности всегда интересно с академической точки зрения, так как вы можете найти приемы, которые могут оказаться полезными в других приложениях. В конечном итоге, если я правильно помню, мы получили около 80 Втч/л, что было достаточно для питания тележки для гольфа».

На самом деле такая работа вызвала большой оптимизм в отношении гибридных технологий, когда жидкость, хранящаяся в резервуаре, вступает в реакцию с газом, либо хранящимся в газовом резервуаре, как в технологии от Elestor BV в Нидерландах, либо открытым с наружным воздухом, как в случае технологии цинк-воздух, которая исследовалась в моем собственном проекте FlowCamp.

Но, тем не менее, значения, достигнутые этими системами, очень и очень далеки от возможности создания электромобилей с проточными батареями. Большинство компаний, производящих проточные батареи, рекламирующие высокую плотность энергии, нацелены на рынок стационарных аккумуляторов за счетчиком.

Так как же компаниям, рекламирующим автомобили с проточными аккумуляторами, удается преодолевать эти проблемы?

Начнем с IFbattery, компании, основанной в 2019 году Университетом Пердью, которая освещалась в отчетах Green car под заголовком «Проточная батарея для электромобилей заявляет о запасе хода 300 миль» или других китайских новостных агентствах.

Итак, как это работает?

В нем используется вода, этанол и соли, а также алюминиевый или цинковый анод. Электрический заряд в жидком катоде-электролите истощается по мере использования (как и в любой проточной батарее). Химическая реакция производит электричество и водород. Затем водород собирается в баках низкого давления и подается в небольшой топливный элемент для выработки дополнительной электроэнергии для двигателя 9.1465

Я немного озадачен утверждением, что можно производить как электричество, так и водород энергетически выгодным способом: когда я обычно использую проточные батареи в своей лаборатории, я хочу, чтобы напряжение не превышало 1,7 В, в противном случае вода будет расщеплена на водород и кислород (электролиз воды, о котором я упоминал ранее), что приведет к образованию пузырьков газа, повышающих омическое сопротивление системы. Как следствие, вся энергия, которую мы вкладываем в систему, преобразуется в тепло, а не в химическую энергию.

Окислительно-восстановительные двухпоточные батареи, позволяющие как хранить энергию, так и производить водород, существуют, но они подразумевают использование отдельных окислительно-восстановительных электролизных резервуаров, в которых выделение водорода и кислорода происходит контролируемым образом. Медиаторы окислительно-восстановительного потенциала должны обладать особыми свойствами и обычно намного сложнее, чем простые алюминиевые или цинковые аноды, как указано выше.

Эта система вырабатывает водород по мере необходимости, поэтому вы можете хранить безопасный водород при давлении 20 или 30 фунтов на квадратный дюйм вместо 10 000

Основной причиной, по которой автомобили на топливных элементах хранят водород при высоком давлении, является получение топлива с высокой плотностью энергии. Производство водорода по мере необходимости означает, что вам нужно носить с собой воду для производства водорода, что… звучит очень неэффективно.

Одним из самых больших недостатков большинства аккумуляторов является пробой мембраны. У нас нет мембраны

Это меня еще больше удивляет, так как основная проблема безмембранных проточных батарей — компромисс между мощностью и сроком службы: цель мембраны — эффективно разделить электроды, позволяя ионам пройти, чтобы включить электрохимические реакции. Когда вы избавляетесь от мембраны, вы либо сильно ограничены скоростью, с которой вы можете заряжать аккумулятор, либо у вас высокая деградация из-за пересечения и смешивания активных частиц.

Из недавней обзорной статьи, опубликованной в журнале Advanced science

При скорости потока 10 мл/мин плотность тока может достигать 3 мА/см2

, что находится на верхнем уровне плотности тока, указанной в обзор. Чтобы представить эту цифру в перспективе, батареи, которые я использую в своей лаборатории, обычно работают при 100 мА/см2 при номинальном напряжении около 1 В, что приводит к низкой плотности мощности около 100 мВт/см2, что не подходит для портативных приложений. Безмембранные проточные батареи были бы как минимум на один (если не на два-три) порядка ниже, не говоря уже о проблемах с деградацией. Это делает следующее предложение от IFBattery удивительным:

Сейчас мы находимся в точке, когда мы можем генерировать много энергии. Батарея, подобная этой, может дать больше энергии, чем вы могли себе представить. Скорее всего, он основал IFBattery, потому что думал, что переход на товарные потоковые батареи принесет прибыль. Это ОЧЕНЬ обычное дело для академиков […] Этот единственный пресс-релиз, по сути, является их уходом […] Пресс-релиз кричит об этом, с чрезмерными заявлениями и вдохновляющими линиями, такими как возможность революционизировать аккумуляторные (и, как ни странно, гибридные) автомобили. . Конечно. […] Это тупиковая технология для мобильных приложений, и вся индустрия проточных аккумуляторов знает об этом. Вот почему его не финансируют и не покупают известные компании по производству проточных батарей.

Я хотел бы иметь доступ к большему количеству контента от самих исследователей Purdue, но их публикации, похоже, находятся под своего рода эмбарго.

Другая компания, NanoFlowCell, базирующаяся в Лихтенштейне, утверждает, что создала транспортные средства с проточной батареей. На этот раз система выглядит не гибридом газ/жидкость, а скорее полностью жидкой, как теоретическая система, которую я представлял ранее.

Недавно они были на автосалоне в Женеве и были освещены в статье 2021 года в autoevolution, так что давайте посмотрим на претензии:

Все дело в подаче электрического напряжения 48 В для приведения в действие четырех электродвигателей, способных вместе развивать около 136 л.с. (4 x 25 кВт). Максимальная скорость Quantino составляет 200 км/ч (124 миль/ч), а запас хода должен достигать около 1000 км, что звучит как песня на прощание даже для самых экономичных турбодизелей. Поскольку потенциал электролитической жидкости внутри топливного элемента уменьшается, два резервуара (положительно и отрицательно заряженная жидкость) обеспечивают новые ресурсы. Этот процесс питания был решен гравитационным путем. Нейтрализованные жидкости выбрасываются в два других бака.

Предложение « Процесс подачи был решен гравитационным путем» звучит удивительно: как я упоминал ранее, пузырьков газа следует избегать любой ценой, чтобы не допустить повышения омического сопротивления силового компонента, который рассеивается много энергии через тепло. Вот почему мы обычно перекачиваем жидкости снизу вверх, чтобы избежать пузырьков газа. Кроме того, тот факт, что нейтрализованные жидкости выбрасываются в два других резервуара, означает, что вам потребуется в общей сложности 4 резервуара. Это звучит как большой объем для автомобиля.

Заявленная дальность в 1000 км звучит неплохо, но как именно они достигли подходящей плотности энергии?

Мне удалось найти статью в блоге с немного большей информацией об их электролите, би-ионе

Состав этой молекулы (электролита) и ее концентрация в растворе обеспечивает плотность энергии, которая исключительно высока для электролита. растворы (> 600 Втч/л)

Согласно моей предыдущей формуле:

Для водной жидкости U_c будет ограничено 1,4 В (вспомните выделение водорода, о котором я упоминал ранее), поэтому нам нужна неслыханная концентрация 22 моль/л для переноса одного электрона.

Может, их технология неводная? В этом случае они могли бы иметь более высокое рабочее напряжение (без выделения водорода из-за отсутствия в системе Н3О), скажем, 4 В, что снизило бы требуемую концентрацию примерно до 7 моль/л , что составляет (к насколько мне известно) до сих пор неслыханно в области неводной химии. Возможно, у них также есть более чем одноэлектронный перенос? В этом случае все еще остается много проблем, которые необходимо решить: вязкость, срок службы, проводимость, чувствительность к кислороду (герметизировать автомобиль звучит сложно) и т. д., которые способствуют снижению эффективности системы и, следовательно, «эффективной» плотности энергии.

Даже если предположить, что объявленное значение соответствует 100% эффективности , при заявленном диапазоне 1000 км нам все равно потребуется 234 л бииона в каждом резервуаре. Умножьте на четыре, чтобы учесть резервуары, в которых хранится выброшенное топливо.

Вы можете взглянуть на концептуальный вид NanoFlowCell Quant F. Выглядит очень красиво, но где разместить баки >1000 л, насосную систему и силовые компоненты?

По словам Йенса Ноака из Fraunhofer ICT

У меня был друг, который на самом деле посетил их на женевской конвенции и зашел в машину. Она сказала, что не было видно ни насосов, ни трубок, ни дополнительного места для резервуаров. Ничего такого, что выглядело бы неуместно в обычной машине.

Еще несколько статей посвящены полемике вокруг NanoFlowCell, включая ветку Reddit, страницу Rational Wiki на NanoFlowCell или статью в блоге.

Вообще-то да!

Вероятно, не в самих автомобилях, но несколько компаний нацелены на рынок зарядных станций для электромобилей, что звучит гораздо более многообещающе.