Состав аккумуляторной батареи: плюсы и минусы, срок службы, маркировка и обслуживание

Содержание

плюсы и минусы, срок службы, маркировка и обслуживание

Автор Aluarius На чтение 9 мин. Просмотров 496 Опубликовано

Что такое гелевый аккумулятор

Гелевый аккумулятор – это свинцово-кислотный источник питания, в котором электролит между пластинами находится в абсорбированном, гелевом состоянии. В гелевом аккумуляторе электролит загущен силикагелем.

Такие аккумуляторы чрезвычайно прочны и универсальны. Аккумуляторы этого типа выделяют мало дыма и могут использоваться в местах, где отсутствует достаточная вентиляция.

Устройство и принцип работы

И гелевые, и AGM-технологии основаны на концепции свинцово-кислотной технологии, которая была открыта еще в 1869 году. За все эти годы основная технология свинцово-кислотных систем практически не изменилась: электролит является кислотным, а пластины изготовлены из свинца.

Справка! Когда они были впервые представлены, свинцово-кислотные батареи произвели революцию в концепции накопления энергии. Это были самые первые батареи с возможностью подзарядки. Хотя свинец был дорогим, базовая конструкция свинцово-кислотных батарей была пригодна для массового производства. Это позволило снизить расходы до уровня, доступного для многих приложений.

Использование тонких пластин означало, что его можно использовать для приложений, требующих сильных и быстрых скачков тока (пусковые электродвигатели в автомобилях), в то время как более толстая пластина делала его идеальным для применений с глубоким циклом (холодильники, силовое освещение и т. д.).

Разновидности аккумуляторов

Гелевые АКБ имеют тенденцию терять энергию быстрее, чем аккумуляторы AGM, особенно при более низких температурах. Это из-за гелеобразного тиксотропного состава батареи. Аккумуляторы AGM работают в экстремальных погодных условиях, что делает их пригодными для энергоемких зимних коммунальных служб, таких как снегоходы.

Когда дело доходит до глубины разряда (DoD), гелевые аккумуляторы используют кислоту лучше, чем аккумуляторы AGM. Кислота защищает пластины гелевых батарей, расширяя возможности их глубокого разряда. Тем не менее, гелевая батарея должна быть правильно заряжена, иначе это может привести к преждевременному выходу из строя. Шрам внутри желеобразного материала может создавать пакеты, которые разъедают пластины.

Каждый тип батареи имеет свое назначение и использование случай, так что давайте рассмотрим плюсы и минусы каждого.

В течение многих лет залитая свинцово-кислотная батарея была стандартом в солнечной промышленности. Этот тип батареи также используется в тележках для гольфа и вилочных погрузчиках. Они являются наиболее экономичными и долговечными из свинцово-кислотных аккумуляторов.

Герметичные свинцово-кислотные аккумуляторы

Герметичные свинцово-кислотные батареи очень похожи на затопленную версию, но нет доступа во внутренний отсек. Это означает, что вам не нужно добавлять дистиллированную воду. Электролит запечатан внутри, и его достаточно для того, чтобы аккумулятор проработал рассчитанное количество циклов.

Маркировка

Стандартная маркировка аккумуляторов:

Характеристики гелевых аккумуляторов

Обе категории, относящиеся к герметичным свинцово-кислотным батареям , батарея AGM (абсорбирующее матовое стекло) и гелевая батарея, часто ошибочно принимают за одно и то же. Обе батареи обладают схожими характеристиками, такими как возможности глубокого цикла , неразрывная конструкция, и обе могут использоваться в разных ориентациях. Аккумуляторы двух типов также известны своими низкими саморазрядами, низкими эксплуатационными расходами и устойчивостью к вибрации. Тем не менее, AGM и гель являются двумя совершенно разными типами батарей.

Иногда вы видите, что они называются VRLA (свинцово-кислотные аккумуляторы с регулирующим клапаном), потому что они имеют небольшой клапан, позволяющий выходить из газов, которые возникают во время зарядки.

Абсорбирующие батарейки из матового стекла являются наиболее популярными батареями VRLA, поскольку они могут работать в самых разных условиях. Электролит подвешен в тонком стекловолоконном мате, который расположен между свинцовыми пластинами. Это позволяет аккумулятору быть устойчивым к вибрации, что делает их отличным выбором для RV и других мобильных приложений.

Гелевая аккумуляторная батарея также может быть установлена в любой ориентации. Обычно их устанавливают по бокам для удобного размещения и подключения.

Гелиевый АКБ стоит дороже, чем затопленные свинцово-кислботные аккумуляторы, и они не служат так же долго. Но за эту дополнительную цену вы получаете роскошь, когда вам не нужно обслуживать батареи или иметь дело с тем большим количеством газа, которое выделяется на этапе зарядки. ИБП отлично совместимы с подобного рода аккумуляторами.

Параметры

Гелевые аккумуляторы являются самыми дорогими из аккумуляторов VRLA, но являются отличными кандидатами для проектов, которые требуют очень медленного глубокого разряда. Они также служат дольше при более высоких температурах, так что вы можете выбрать их, если вас беспокоит высокая температура окружающей среды в помещении, где находятся батареи.

Люди часто принимают гель за AGM, и это может повлиять на срок службы батареи. Гелевые аккумуляторы являются наиболее чувствительными из аккумуляторов VRLA, и очень важно, чтобы в вашем приложении использовались правильные параметры зарядки, когда у вас есть гелевые аккумуляторы, которые могут состоять из разных типов геля.

Срок службы

При сюблюдении всех условий эксплуатации и норм обслуживания, срок годности будет равен 5-7 годам.

Сферы применения

Аккумуляторы AGM используют специальный стеклянный коврик из тонких стеклянных волокон. Это разработано, чтобы поглотить электролиты между пластинами батареи.

Гелевые аккумуляторы , с другой стороны, используют специальный тип силикагеля, который удерживает электролиты вместе. Густая консистенция материала позволяет электронам свободно вытекать из пластин.

В этом посте мы сравниваем два типа батарей, чтобы понять, какой из них соответствует вашим потребностям. Эти две батареи классифицируются как свинцово-кислотные батареи с регулирующим клапаном (VRLA). Кислород, образующийся на положительных пластинах свинцово-кислотных батарей, поглощается отрицательными пластинами. В свою очередь, отрицательные пластины производят воду. Это помогает исключить тепло от химической реакции, производимой электролитами . Из-за этого пользователю не нужно поливать эти батареи, что делает их необслуживаемыми.

Преимущества и недостатки гелевых аккумуляторов

Гелевые аккумуляторы дороже, чем другие типы свинцово-кислотных аккумуляторов, поэтому они не идеальны за пределами небольшого количества конкретных солнечных приложений (в основном, с очень жарким климатом). Технология затмила другие типы батарей, которые были разработаны совсем недавно.

Плюсы и минусы

Рассмотрим гелевый аккумулятор, его плюсы и минусы с точки зрения практической пользы:

Плюсы батарей:

  1. Лучше всего подходит для применений с глубоким циклом, и их срок службы обычно составляет от 500 до 5000 циклов
  2. Бесплатная поддержка
  3. Поэтому минимальная коррозия совместима с чувствительным электронным оборудованием
  4. Прочный и виброустойчивый
  5. Очень безопасно, так как меньше риск ожогов серной кислотой
  6. Самая низкая цена за месяц (стоимость / месяцы жизни)
  7. Самая низкая цена за цикл (стоимость / жизненные циклы)

Минусы:

  1. Высокая начальная стоимость
  2. В случае перезарядки вода не может быть пополнена.
  3. Требуются специальные зарядные устройства и регуляторы.
  4. Горячие температуры могут отрицательно повлиять на кислоту, она может сильно повредить гель и может соскользнуть с пластин.

Чем отличается от обычного, от других видов

Аккумуляторы VRLA выпускаются в двух разных версиях: аккумуляторы AGM и гелевые аккумуляторы. В гелевой батарее определенные элементы – часто специфические смеси кремния – добавляются в кислоту батареи, превращая электролит в гелеобразное вещество, которое не может вытекать. Путем «сверления» каналов в геле газообразный кислород перемещается из положительной пластины в отрицательную пластину. Здесь он сталкивается с газообразным водородом и рекомбинирует в воду, выделяя энергию. Гелевые аккумуляторы имеют отличную емкость, но слегка повышенная кислотостойкость делает их менее пригодными для использования в качестве стартовых аккумуляторов. Они обладают высокой устойчивостью к чрезмерно глубокому разряду, сохраняя функцию даже при разряде батареи до 20% от ее номинальной емкости.

Обычный аккумулятор AGM сравнительно дешевле, чем gel аккумулятор но он имеет более длительный срок службы и при необходимости дает более мощный импульс. Эта батарея лучше всего работает в условиях высокой мощности, например, в спортивных автомобилях.

  • Залитые свинцово-кислотные батареи являются наиболее экономически выгодным вариантом, но требуют регулярного технического обслуживания, когда герметичные свинцово-кислотные батареи (AGM и гель) стоят дороже, но не требуют регулярного технического обслуживания.
  • Аккумуляторы AGM противостоят вибрации и могут выдерживать более высокие скорости зарядки / разрядки, а гелевые аккумуляторы могут выдерживать высокие температуры и лучше всего работают при медленном и глубоком разряде миносового контакта.

Аккумуляторы бывают разных форм и размеров. В солнечной промышленности для наших целей хорошо работают две батареи: свинцово-кислотные и литиевые, хоть они и могут существенно отличаться.

Как ведет себя при минусовых температурах

При низких (ниже 30 градусов) гель начинает хуже проводить ток и отдавать энергию. При резком нагреве может наблюдаться деструкция гелевой структуры, которая снижает срок службы аккумулятора.

Как обслуживать гелевый аккумулятор

Обслуживание гелевых аккумуляторов это восстановлению объема геля-электролита и заряда батареи. Несмотря на то, что поставщики не делают особенный упор на то, что в гелевых батареях происходит полная регенерация газов и они не поступают в атмосферу, утечка всё-таки присутствует. После использования батарею нужно правильно утилизировать.

Зарядное устройство

Хорошее зарядное устройство, допустим, Auto Welle AW05-1204, поддерживает заряд в несколько стадий, каждая из которых активируется в автоматическом режиме. Мультистудийный заряд позволяет держаться оптимальных параметров, которые зависят от заряда аккумулятора. Повышенная точность выходных параметров позвоялет обеспечить 100% заряд. Простые ЗУ работают в 2-3 этапа, в дорогих приборах заряд может производится в 5 и больше этапов.

Особенности зарядки

Низкокачественная зарядка аккумулятора может нести для него опасность. Например, превышение тока зарядки может привести к “усыханию” аккумулятора. По стандарту, гелевые АКБ считаются самодостаточными (не обслуживаются), так как держат воду в своих капсулах. Тем не менее при повышенном токе заряда могут проходить испарения через клапаны защиты. Отработанный аккумулятор сильно теряет свои характеристики.

Проверка работоспособности

Рекомендуется выполнить тестовый запуск в объеме 30-40 процентов от планируемой нагрузки. Чтобы убедиться в рациональность выбора нагрузки для теста, лучше обратиться к инструкции и уточнить данные там.

Замена электролита

Замена электролита производится только в мастерских и профессиональных сервисных центрах. Самостоятельная замена, которая часто кажется пользователям легкой и незначительной, может окончиться взрывом аккумулятора и травмой.

Заключение

Аккумуляторы AGM превосходят типы гелей в отношении долговечности, долговечности и зарядки. Они также дешевле и работают в разных погодных условиях.

Гелевые батареи из-за их гелеобразного состава имеют меньший процент утечки по сравнению с батареями AGM.

Что такое аккумулятор?

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 (PbO2), 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.

Версия для печати

§42. Кислотные аккумуляторы | Электротехника

Принцип действия. Аккумулятором называется химический источник тока, который способен накапливать (аккумулировать) в себе электрическую энергию и по мере необходимости отдавать ее во внешнюю цепь. Накапливание в аккумуляторе электрической энергии происходит при пропускании по нему тока от

Рис. 158. Заряд (а) и разряд (б) аккумулятора

постороннего источника (рис. 158,а). Этот процесс, называемый зарядом аккумулятора, сопровождается превращением электрической энергии в химическую, в результате чего аккумулятор сам становится источником тока. При разряде аккумулятора (рис. 158, б) происходит обратное превращение химической энергии в электрическую. Аккумулятор обладает большим преимуществом по сравнению с гальваническим элементом. Если элемент разрядился, то он приходит в полную негодность; аккумулятор же. после разряда может быть вновь заряжен и будет служить источником электрической энергии. В зависимости от рода электролита аккумуляторы разделяют на кислотные и щелочные.

На локомотивах и электропоездах наибольшее распространение получили щелочные аккумуляторы, которые имеют значительно больший срок службы, чем кислотные. Кислотные аккумуляторы ТН-450 применяют только на тепловозах, они имеют емкость 450 А*ч, номинальное напряжение — 2,2 В. Аккумуляторная батарея 32 ТН-450 состоит из 32 последовательно соединенных аккумуляторов; буква Т означает, что батарея установлена на тепловозе, буква Н — тип положительных пластин (намазные).

Устройство. В кислотном аккумуляторе электродами являются свинцовые пластины, покрытые так называемыми активными массами, которые взаимодействуют с электролитом при электрохимических реакциях в процессе заряда и разряда. Активной массой положительного электрода (анода) служит перекись свинца PbO2, а активной массой отрицательного электрода (катода) — чистый (губчатый) свинец Pb. Электролитом является 25—34 %-ный водный раствор серной кислоты.

Пластины аккумулятора могут иметь конструкцию поверхностного или намазного типа. Пластины поверхностного типа отливают из свинца; поверхность их, на которой происходят электрохимические реакции, увеличена благодаря наличию ребер, борозд и т. п. Их применяют в стационарных аккумуляторных батареях и некоторых батареях пассажирских вагонов.

В аккумуляторных батареях тепловозов применяют пластины намазного типа (рис. 159, а). Такие пластины имеют остов из сплава свинца с сурьмой, в котором устроен ряд ячеек, заполняемых пастой.

Ячейки пластин после заполнения пастой закрывают свинцовыми листами с большим количеством отверстий. Эти листы предотвращают возможность выпадания из пластин активной массы и не препятствуют в то же время доступу к ней электролита.

Исходным материалом для изготовления пасты для положительных пластин служит порошок свинца Pb, а для отрицательных— порошок , перекиси свинца PbO2, которые замешиваются на водном растворе серной кислоты. Строение активных масс в таких пластинах пористое; благодаря этому в электрохимических реакциях участвуют не только поверхностные, но и глубоколежащие слои электродов аккумулятора.

Для повышения пористости и уменьшения усадки активной массы в пасту добавляют графит, сажу, кремний, стеклянный порошок, сернокислый барий и другие инертные материалы, называемые расширителями. Они не принимают участия в электрохимических реакциях, но затрудняют слипание (спекание) частиц свинца и его окислов и предотвращают этим уменьшение пористости.

Намазные пластины имеют большую поверхность соприкосновения с электролитом и хорошо им пропитываются, что способствует уменьшению массы и размеров аккумулятора и позволяет получать при разряде большие токи.

Рис. 159. Устройство пластин (а) и общий вид (б) кислотного аккумулятора: 1 — блок намазных отрицательных пластин; 2 — выводные штыри; 3 — блок панцирных положительных пластин; 4 — панцирь; 5 — активная масса; 6 — отверстие с пробкой для заливки электролита; 7 — крышка; 8 — эбонитовый сосуд; 9 — пространство для осаждения шлама

При изготовлении аккумуляторов пластины подвергают специальным зарядно-разрядным циклам. Этот процесс носит название формовки аккумулятора. В результате формовки паста положительных пластин электрохимическим путем превращается в перекись (двуокись) свинца PbO2 и приобретает коричневый цвет. Паста отрицательных пластин при формовке переходит в чистый свинец Pb, имеющий пористую структуру и называемый поэтому губчатым; отрицательные пластины приобретают серый цвет.

В некоторых аккумуляторах применены положительные пластины панцирного типа. В них каждая положительная пластина заключена в специальный панцирь (чехол) из эбонита или стеклоткани. Панцирь надежно удерживает активную массу пластины от осыпания при тряске и толчках; для сообщения же активной массы пластин с электролитом в панцире делают горизонтальные прорези шириной около 0725 мм.

Для предотвращения замыкания пластин посторонними предметами (щупом для измерения уровня электролита, устройством для заливки электролита и др.) пластины в некоторых аккумуляторах покрывают полихлорвиниловой сеткой.

Для увеличения емкости в каждый аккумулятор устанавливают несколько положительных и отрицательных пластин; одноименные пластины соединяют параллельно в общие блоки, к которым приваривают выводные штыри. Блоки положительных и отрицательных пластин обычно устанавливают в эбонитовом аккумуляторном сосуде (рис. 159,б) так, чтобы между каждыми двумя

Рис. 160. Прохождение через электролит положительных и отрицательных ионов при разряде (а) и заряде (б) кислотного аккумулятора

пластинами одной полярности располагались пластины другой полярности. По краям аккумулятора ставят отрицательные пластины, так как положительные пластины при установке по краям склонны к короблению. Пластины отделяют одну от другой сепараторами, выполненными из микропористого эбонита, полихлорвинила, стекловойлока или другого изоляционного материала. Сепараторы предотвращают возможность короткого замыкания между пластинами при их короблении.

Пластины устанавливают в аккумуляторном сосуде так, чтобы между их нижней частью и дном сосуда имелось некоторое свободное пространство. В этом пространстве скапливается свинцовый осадок (шлам), образующийся вследствие отпадания отработавшей активной массы пластин в процессе эксплуатации.

Разряд и заряд. При разряде аккумулятора (рис. 160, а) положительные ионы H2+ и отрицательные ионы кислотного остатка
S04-, на которые распадаются молекулы серной кислоты H2S04 электролита 3, направляются соответственно к положительному
1 и отрицательному 2 электродам и вступают в электрохимические реакции с их активными массами. Между электродами возникает
разность потенциалов около 2 В, обеспечивающая прохождение электрического тока при замыкании внешней цепи. В результате
электрохимических реакций, возникающих при взаимодействии ионов водорода с перекисью свинца PbO2 положительного
электрода и ионов сернокислого остатка S04— со свинцом Pb отрицательного электрода, образуется сернокислый свинец PbS04 (сульфат свинца), в который превращаются поверхностные слои активной массы обоих электродов. Одновременно при этих реакциях образуется некоторое количество воды, поэтому концентрация серной кислоты понижается, т. е. плотность электролита уменьшается.

Аккумулятор может разряжаться теоретически до полного превращения активных масс электродов в сернокислый свинец и истощения электролита. Однако практически разряд прекращают гораздо раньше. Образующийся при разряде сернокислый свинец представляет собой соль белого цвета, плохо растворяющуюся в электролите и обладающую низкой электропроводностью. Поэтому разряд ведут не до конца, а только до того момента, когда в сернокислый свинец перейдет около 35 % активной массы. В этом случае образовавшийся сернокислый свинец равномерно распределяется в виде мельчайших кристалликов в оставшейся активной массе, которая сохраняет еще достаточную электропроводность, чтобы обеспечить напряжение между электродами 1,7—1,8 В.

Разряженный аккумулятор подвергают заряду, т. е. присоединяют к источнику тока с напряжением, большим напряжения аккумулятора. При заряде (рис. 160,б) положительные ионы водорода перемещаются к отрицательному электроду 2, а отрицательные ионы сернокислого остатка S04— — положительному электроду 1 и вступают в химическое взаимодействие с сульфатом свинца PbS04, покрывающим оба электрода. В процессе возникающих электрохимических реакций сульфат свинца PbS04 растворяется и на электродах вновь образуются активные массы: перекись свинца PbO2 на положительном электроде и губчатый свинец Pb — на отрицательном. Концентрация серной кислоты при этом возрастает, т. е. плотность электролита увеличивается.

Электрохимические реакции при разряде и заряде аккумулятора могут быть выражены уравнением

PbO2 + Pb + 2H2SO4 ? 2PbSO4 + 2H2O

Читая это уравнение слева направо, получаем процесс разряда, справа налево — процесс заряда.

Номинальный разрядный ток численно равен 0,1СНОМ, максимальный при запуске дизеля (стартерный режим) — примерно 3СНОМ, зарядный ток — 0,2 СНОМ, где СНОМ — номинальная емкость.

Полностью заряженный аккумулятор имеет э. д. с. около 2,2 В. Таково же приблизительно и напряжение на его зажимах, так как внутреннее сопротивление аккумулятора весьма мало. При разряде напряжение аккумулятора довольно быстро падает до 2 В, а затем медленно понижается до 1,8—1,7 В (рис. 161), при этом напряжении разряд прекращают во избежание повреждения аккумулятора. Если разряженный аккумулятор оставить на некоторое время в бездействии, то напряжение его снова восстанавливается до среднего значения 2 В. Это явление носит название «отдыха» аккумулятора. При нагрузке подобного «отдохнувшего» аккумулятора напряжение быстро понижается, поэтому измерение напряжения аккумулятора без нагрузки не дает правильного суждения о степени разряда.

При заряде напряжение аккумулятора быстро поднимается до 2,2 В, а затем медленно повышается до 2,3 В и, наконец, снова довольно быстро возрастает до 2,6—2,7 В. При 2,4 В начинают выделяться пузырьки газа, образующегося в результате разложения воды на водород и кислород. При 2,5 В оба электрода выделяют сильную струю газа, а при 2,6—2,7 В аккумулятор начинает как бы кипеть, что служит признаком окончания заряда. При отключении аккумулятора от источника зарядного тока напряжение его быстро снижается до 2,2 В.

Уход за аккумуляторами. Кислотные аккумуляторы быстро теряют емкость или даже приходят в полную негодность при

Рис. 161. Кривые напряжения кислотного аккумулятора при заряде и разряде

неправильной эксплуатации. В них происходит саморазряд, в результате которого они теряют свою емкость (примерно 0,5— 0,7 % в сутки). Для компенсации саморазряда неработающие аккумуляторные батареи необходимо периодически подзаряжать. При загрязнении электролита, а также крышек аккумуляторов, их выводов и междуэлементных соединений происходит повышенный саморазряд, быстро истощающий батарею.

Батарея аккумулятора должна быть всегда чистой, а выводы для предохранения от окисления покрыты тонким слоем технического вазелина. Периодически нужно проверять уровень электролита и степень заряженности аккумуляторов. Аккумуляторы должны периодически заряжаться. Хранение незаряженных аккумуляторов недопустимо. При неправильной эксплуатации аккумуляторов (разряде ниже 1,8—1,7 В, систематическом недозаряде, неправильном проведении заряда, длительном хранении незаряженного аккумулятора, понижении уровня электролита, чрезмерной плотности электролита) происходит повреждение их пластин, называемое сульфатацией. Это явление заключается в переходе мелкокристаллического сульфата свинца, покрывающего пластины при разряде, в нерастворимые крупнокристаллические химические соединения, которые при заряде не переходят в перекись свинца РbO2 и свинец РЬ. При этом аккумулятор становится непригодным для эксплуатации.

ZEVS | Характеристики аккумуляторных батарей

Эксплуатационный период аккумуляторной батареи обычно не превышает четыре года, поэтому рано или поздно перед автомобильными владельцами встаёт вопрос о выборе новой батареи для машины. Но как понять какого типа аккумулятор выбрать? Какими характеристиками руководствоваться? И где найти их описание? Об этом мы сегодня Вам и расскажем.

Существует несколько основных типов аккумуляторных батарей, которые различаются материалом, из которого изготовлены электроды, и составом электролита. Многие из Вас знают, что есть различные никель-кадмиевые, никель-металлгидридные, литий-ионные, свинцово-кислотные аккумуляторы. Из данного списка для применения в качестве стартерных используются лишь одни – свинцовые. Это обуславливается тем, что этот тип аккумуляторных батарей наделён максимально большим запасом электроёмкости, в сравнении с другими, и способен мгновенно отдавать большую силу тока. Но при всём этом, приходится мириться с тем, что их наполнение очень вредно, ведь это свинец и кислота. Чтобы обеспечить максимальную безопасность эксплуатирования свинцовых аккумуляторов, их корпуса изготавливают из специальной пластмассы, устойчивой к воздействию кислоты. Сегодня материалом, из которого изготавливаются электроды является свинец, не в чистом виде, конечно, но с различными добавками, от которых и зависит уже дальнейшее деление аккумуляторов на несколько типов:

1. Традиционные или сурьмянистые. Аккумуляторные батареи данного типа в составе свинцовых электродов содержат ещё и 5% сурьмы. Их называют ещё просто классическими или традиционными. Но на сегодняшний день актуальность этих названий уже не имеет прямого смысла, ведь содержание сурьмы уменьшилось в разы. Сурьму добавляют в сплав в состав электродов для повышения их прочности. Но эта добавка также ускоряет процесс электролиза, начинающийся уже на отметке в 12 вольт. Выделяется большое количество газов и возникает ощущение кипячения воды. Из-за испарения воды в больших объёмах, электролит меняет свою концентрацию на более сильную из-за чего верхушка электродов оголяется. Для того, чтобы восстановить водный баланс электролита, в него добавляют дистиллированную воду. Аккумуляторы с большим содержанием сурьмяных добавок очень просты в обслуживании. Это обусловлено тем, что ежемесячно нужно проверять концентрацию электролита и по надобности заливать дистиллированную воду. В новых моделях автомобилей такие аккумуляторы уже не устанавливают, ведь прогресс стремительно шагает вперёд. Данные батареи устанавливают по-прежнему на недвижимые установки, где важна неприхотливость и не возникают проблемы с обслуживанием источников питания. Автомобильные же аккумуляторы сейчас изготавливают без добавления сурьмы или же минимизируют её количество по максимуму.

2. Малосурьмянистые. Чтобы избежать сильного испарения воды из электролита, аккумуляторные пластины, как уже было сказано выше, стали делать с минимальными сурьмянистыми добавкам, количество которых не достигает отметки в 5%. В следствии чего частая необходимость проверки электролита на уровень концентрации канула в лету. Также снизился саморазряд при длительном хранении аккумуляторной батареи. Такой тип аккумуляторов относится к тем, что мало обслуживаются или не обслуживаются вовсе. Обосновывается это тем, что внутренности батареи не нуждаются в контроле и уходе. Хотя по сути такой термин как «необслуживаемый» относится к нереализованной теории или скорее всего к хитрым маркетинговым операциям, ведь не достигли ещё того уровня, при котором вода из электролита вовсе не выкипает. Она понемногу да испаряется всё равно, хотя и в значительно меньших объёмах, чем у тех аккумуляторах, которые называют обслуживаемыми.

3. Кальциевые. Производители всё бьются над тем, как сделать полностью необслуживаемую батарею, чтобы вода в ней не испарялась вовсе. Для этого сурьму в решётках электродных пластин заменили на другой, более подходящий, материал. Таковым оказался кальций. Аккумуляторы кальциевого типа зачастую маркированы буквами «Ca/Ca». Такое обозначение говорит автовладельцам о том, что пластины обоих полюсов имеют в своём составе кальций. К тому же в состав электродов порой добавляют и серебро в очень малых количествах. Благодаря этому снижается сопротивление внутри аккумулятора, что хорошо сказывается на его производительности и энергоёмкости. Кальций в составе свинцовых пластин прекрасно справился с задачей снижения газовыделения и утраты воды, что ставит этот тип на порядок выше малосурьмянистых батарей. Потеря воды за время эксплуатации батареи настолько мизерна, что необходимость в проверке концентрации электролита и его уровня в банках, просто стала ненужной. Таким образом аккумуляторные батареи кальциевого типа можно по праву называть необслуживаемыми. Кроме меньшей потери воды, кальциевые аккумуляторы ещё имеют и на 70% более низкий, по сравнению с предыдущими оппонентами, уровень саморазряда. Что позволяет этим батареям более длительный срок удерживать на уровне свои эксплуатационные качества. Такие аккумуляторы устанавливают на заводах по производству иностранных автомобилей среднего ценового сегмента, где производитель смело гарантирует стабильность и качество электрического оборудования. Но покупая аккумулятор данного типа, знайте, что уход за ним требуется более тщательный чем малосурьмянистому. Но при должном обслуживании у Вас будет надёжный и стабильный источник питания высокого качества.

4. Гибридные. Маркируется тип данных аккумуляторов как «Ca+». Гибридные аккумуляторные батареи имеют электродные пластины, которые созданы с использованием различных технологий: положительные электроды малосурьмянистые, а отрицательные уже идут кальциевые. Такая технология позволила совместить положительные стороны обоих типов в одном аккумуляторе. Вода в гибридных батареях расходуется на 50% медленнее чем у малосурьмянистых, но всё равно быстрее чем у кальциевых аккумуляторов. Но зато гибриды гораздо устойчивы к перезарядам. По своим характеристикам они по праву занимают нишу между двумя предыдущими представителями.

5. Гелиевые или AGM Банки гелиевых аккумуляторных батарей наполнены электролитом не в понятном нам жидком состоянии, а в гелеобразном, фиксированном, откуда и пошло название данного типа. Благодаря такому состоянию электролита, этим аккумуляторам не страшны наклоны, ведь гель не так ликвиден, как жидкость. Хотя это снова профессиональный «заманушный» маркетинговый ход, и переворачивать аккумуляторы с гелиевым наполнением лучше не стоит. Хоть производители и пишут, что такие аккумуляторы можно эксплуатировать в любом удобном положении. На прекрасной виброустойчивости не заканчиваются положительные стороны AGM аккумуляторов. Они также медленно саморазряжаются, благодаря этому они переносят длительное хранение не боясь критического снижения заряда. Организовывать их хранение следует в полностью заряженном состоянии. Сила тока, подаваемая АКБ, в зависимости от заряда, неизменна даже до полной разрядки. Им так же не страшен и переразряд, они полностью восстанавливают свою прежнюю ёмкость даже после подзарядки. Но с зарядом батарей гелиевого типа ситуация состоит не так гладко как с разрядом. Нельзя ускоренно заряжать такие батареи. Их зарядка должна происходить очень малым током. Для этого выпускаются даже зарядные устройства, специально адаптированные под зарядку именно гелиевых аккумуляторов. Хотя рынок богат на универсальные зарядные устройства, которые по плану должны заряжать любые типы аккумуляторных батарей. Насколько это всё действительно правда, однозначно ответить нельзя, ведь производители бывают разные и лучше обращать внимание на тех, которые уже устоялись на рынке и крепко себя зарекомендовали. Отрицательной стороной гелиевых батарей является их «боязнь» экстремально низких температур. Чем ниже температура окружающей среды, тем ниже становится проводимость гелиевого электролита. Если условия эксплуатации благоприятны, такие аккумуляторные батареи могут прослужить и десяток лет.

6. Щелочные. Автомобильные щелочные батареи бывают лишь двух типов: никель-кадмиевые и никель-железные. Батареи первого типа имеют положительные электроды, покрытые гидроксооксидом никеля NiO(OH), а отрицательные электроды — железом с примесью кадмия. Во второй разновидности батарей, положительные электроды покрыты идентично с теми, что находятся в никель-кадмиевой батарее, то есть гидроксооксидом никеля. А вот в отрицательном электроде уже присутствуют различия, здесь он выполнен из чистого, без примесей, железа. Щелочным электролитом в обоих типах батарей есть раствор едкого калия.

7. Литий-ионные. Данный и последний в нашем списке тип аккумуляторных батарей считается наиболее перспективным на сегодняшний день. В состав электролита данного типа аккумуляторов входят ионы лития. О том, из какого материала состоят электродные пластины, однозначно сказать не получится, ибо технология изготовления всё время движется вперёд. Однако, мы знаем, что изначально они производились из металлического лития, но из-за их взрывоопасности, такие электроды использовать перестали. На их смену пришли графитовые пластины. Для положительно заряженных электродов использовался оксид лития с добавлением кобальта или марганца. Но в нынешнее время происходит их замещение на литий-ферро-фосфатные, ибо новый материал гораздо менее токсичен, более доступен и экологически чист. Такие пластины можно спокойно утилизировать.

Постоянно идёт работа по усовершенствованию имеющихся типов аккумуляторов, и она непрерывна. В центрах исследований и испытаний неустанно трудятся над поиском более энергоёмких источников питания компактных размеров. Для регионов с экстремальными зимами, пригодилось бы изобретение батарей устойчивых к сильным морозам, тогда бы решилась проблема с отказом мотора. Так же важно движение и в сторону экологичности. Ведь сегодня пока ещё не научились производить полностью экологичные аккумуляторные батареи. Нельзя пока что обходиться без добавления токсичных элементов, таких как, например, свинец, щёлочь, серная кислота. Но у традиционных аккумуляторов, будущее скорее всего закрыто. Промежуточным эволюционным этапом являются гелиевые батареи. Аккумулятор будущего видят без наполнения жидкостью, произвольной формы, а также с множеством других параметров, которые избавят автовладельцев от переживаний относительно того, не вылился ли электролит, а не откажет ли батарея. Водитель должен наслаждаться поездкой.

Технические характеристики: вес, сила тока, емкость, напряжение

Важнейшими показателями качества аккумуляторных батарей выступают: напряжение, вес, ёмкость, габариты, номинальная глубина разряда, срок службы, коэффициент полезного действия, диапазон рабочих температур, допустимый ток заряда и разряда. Также учитывайте тот факт, что указанные производителем характеристики действенны для температур 20-25 градусов по Цельсию. При отклонениях от этих чисел, они изменяются и зачастую не в лучшую сторону. Значения напряжения и ёмкости зачастую используется в названии модели аккумуляторной батареи. Так, например, аккумулятор RA12200DG. Напряжение батареи 12 Вольт, её ёмкость 200 А/ч, гелиевый электролит, глубокоразрядная. Эта батарея выдаёт энергию в 2,4 кВт, исходя из формулы 12 х 200 = 2400 Вт*ч при разряде током на протяжении десяти часов в 10% от всей ёмкости. При отклонениях в сторону большего тока и скорой разрядки, ёмкость такой батареи уменьшается. При меньших токах – наоборот, зачастую, увеличивается. Нужно смотреть на разрядные характеристики тех или иных батарей, которые Вас интересуют. Порой производители в названии указывают слишком идеальную ёмкость аккумуляторной батареи, которая возможно только в утопических условиях. Такие любители, например, Haze, у которых ёмкость в реальности на порядок ниже заявленной, а именно на 10-20 пунктов, а это значительно, согласитесь.

Ёмкость батареи

Количество энергии, которую в себе может хранить аккумуляторная батаре и называется её ёмкостью. Её измеряют в ампер-часах А/ч. Например один аккумулятор с ёмкостью в 100 ампер-часов может подавать ток с силой в 1 ампер напротяжении 100 часов, или током в 5 ампер 20 часов и так далее. Хотя ёмкость батареи уменьшается, если увеличивается разрядный ток. На рынке можно приобрести аккумуляторы с ёмкостью от 1 до 2000 А/ч.

Срок службы

Для того, чтобы продлить срок эксплуатации свинцовой аккумуляторной батареи, лучше использовать лишь небольшую часть её ёмкости до повторной подзарядки. Каждый процесс, который сопровождается разрядом и дозарядом аккумулятора называется зарядным циклом, причём проводить полный разряд аккумулятора не обязательно. Допустим, Вы разрядили аккумулятор на четверть, а потом его снова зарядили, то у него произошёл один зарядный цикл. Но количество циклов будет напрямую зависить от глубины разряда. Если аккумулятор можно разряжать более чем на половину от его номинальной ёмкости без значительного ухудшения его параметров, то такой агрегат называется «глубокоразрядным». Аккумуляторная батарея может быть повреждена, если её перезарядить больше чем необходимо. Максимальное напряжение, подаваемое на кислотную батарею в 12 вольт, не должно превышать 15 ватт. Значительная часть фотоэлектрических аккумуляторов обладают мягкой нагрузочной характеристикой, поэтому с увеличением напряжения зарядный ток значительно снижается. Допустим, для солнечных батарей всегда нужно применять определённый контроллер заряда. Так же его применение необходимо и для ветроэлектростанций и микрогидроэлектростанций.

Напряжение

Аккумуляторное напряжение – это зачастую основной параметр, следя за которым можно определять то насколько заряжена аккумуляторная батарея и в каком состоянии она находится. Особенно это касается аккумуляторов в герметичной оболочке, у которых физически невозможно, не повредив их, измерить концентрацию электролита. Для того, чтобы определить насколько заряжен аккумулятор, его напряжение измеряют на клеммах в течении 4-5 часов в отсутствие зарядного и разрядного токов. Напряжение измеряемое во время заряда или при разряде батареи ничего не скажет о том, насколько заряжен аккумулятор. Зависимость того насколько заряжен аккумулятор от напржения на нём вхолостом режиме различно у разных типов батарей. Для аккумуляторов, которые являются герметизированными, например, гелевых немного больше чем у тех типов, которые имеют в себе жидкий электролит. Например аккумулятор типа AGM считается полностью заряженным, если напряжение на его клеммах равно 13 ватт, в то время как у кислотных аккумуляторов оно равно 12,5 ватт.

Степень заряженности

Степень того насколько заряжена аккумуляторная батарея зависит от множества факторов. И точно определить заряд аккумулятора в состоянии лишь специальные приспособления с памятью и микропроцессором. Они следят за зарядом и разрядом батареи на протяжении нескольких зарядных циклов. Использование данного метода даст Вам самые точные показания о заряженности аккумулятора, но так же и отнимет немалую сумму денег. Но не стоит скупиться на применение данного метода, ведь Вы сможете изюежать лишних трат при дальнейшем обслуживании и замене аккумуляторной батареи. Применяя специальные устройства, что контролируют работу батарей по степени их заряда, Вы заметно повысите эксплуатационный период своего свинцово-кислотного аккумулятора. Для определения того насколько заряжена аккумуляторная батарея Вашего автомобиля успешно используются и два следующих метода, которые являются упрощёнными.

Напряжение на аккумуляторе

Этот способ не отличается сильной точностью, но для его применения необходимо наличие лишь цифрового вольтметра, с чувствительностью до сотой доли вольта. Перед тем как приступать к измерениям, необходимо будет отсоединить аккумуляторную батарею от всех потребителей электроэнергии, которые разряжают её и от устройств, её заряжающих. Подождать не менее двух часов и приступать к измерению на терминалах аккумулятора. У заряженной на 100% гелиевой батареи напряжение будет составлять 13 ватт против 12,5 ватт у жидкоэлектролитных аккумуляторов. По мере того, как аккумуляторная батарея начинает состариваться, её напряжение снижается. Напряжение можно измерять как на всём аккумуляторе, так и на каждой банке. Чтобы найти неисправную, например в 12-ти вольтовом аккумуляторе, нужно разделить общее напряжение на количество банок, в данном случае 6.

Плотность электролита

Следующий метод проверки заряженности батареи — по плотности электролита. Как уже стало ясно, он подходит только для аккумуляторов с жидким наполнителем, для гелиевых, например, его применить, априори, нельзя. Также, как и в первом способе, перед началом замеров нужно подождать не менее двух часов. Замеры производятся ареометром. Важно! Перед началом процедуры обязательно обезопасьте себя, надев перчатки и пластиковые защитные очки. Держите под рукой соду и воду на тот случай, если электролит попадёт на кожу.

Срок службы аккумуляторов

Эксплуатационный срок определять временными отрезками – не совсем правильно. Срок службы аккумулятора исчисляется зарядными циклами и зависит он напрямую от эксплуатационных условий. Чем больше глубина разряда аккумуляторной батареи и чем дольше она находится в разряженном состоянии, тем значительнее сокращается количество её рабочих циклов. Как мы уже поняли, что понятие количества зарядных циклов абсолютно относительно, ибо зависит напрямую от множества факторов. Кроме этого количество жизненных циклов одного аккумулятора не будет таким же у другого, это понятие не универсальное. Ведь всё зависит опять же от факторов эксплуатации и технологии производства, которая различается у того или иного производителя. Запомните, что срок эксплуатации аккумулятора исчисляется зарядными циклами, а временные отрезки приблизительно рассчитываются в тех случаях, если аккумулятор эксплуатируется постоянно в типичных условиях. Ещё одним важным моментом есть то, что аккумуляторная полезная ёмкость уменьшается в процессе эксплуатирования аккумулятора. Все характеристики по числу циклов определяются не до полной кончины батареи, а до потери им 40; от его номинальной ёмкости. Например, если производитель указал количество в 600 циклов при заряде равном половине его ёмкости, это означает, что через 600 идентичных циклов в идеальных условиях, полезная ёмкость батареи будет составлять 60% от заводской. И уже при таком значении ёмкости производители рекомендуют производить замену аккумуляторной батареи. У свинцово-кислотных аккумуляторов срок службы колеблется от 300 и до 3000 циклов, в зависимости от того каков тип и глубина разряда батареи. Для того, чтобы обеспечить длительный срок эксплуатации, разряд аккумулятора в типичном цикле не должен превышать 30%, а глубокий разряд – 80% ёмкости. Если свинцово-кислотный аккумулятор разрядился, его необходимо чем быстрее зарядить. Если такой аккумулятор более 12-ти часов находился в полностью разряженном или недозаряженном состоянии, то последствия случившиеся с ним могут быть необратимы и срок его эксплуатации резко снизится. Как же определить, что аккумуляторная батарея уже близится к своему пределу? Всё очень просто. Внутреннее сопротивление аккумулятора резко повышается, что приводит к скачку напряжения при заряде, в следствии чего снижается и период самой зарядки и более быстро происходит разрядка батареи. Если Вы станете заряжать умирающий аккумулятор током, который близок к предельному, то он будет сильно греться, гораздо сильнее чем ранее. Максимальные токи заряда и разряда Токи заряда и разряда любого аккумулятора измеряются в зависимости от его ёмкости. Как правило максимальный зарядный ток для аккумуляторной батареи не стоит превышать более 0,3С. Превышение заряда тока приведёт к снижению эксплуатационного срока аккумуляторной батареи. Мы же рекомендуем выставлять зарядный ток не более чем 0,2С.

Саморазряд

Саморазряд, как явление характерен для всех типов аккумуляторных батарей в меньшей или большей степени и заключается в утрате ими своих ёмкостных характеристик после того, как они полностью зарядились в отсутствие внешнего потребителя энергии. Для того чтобы удобно было количественно оценить саморазряд аккумуляторной батареи, будет удобным использование величины потерянной ёмкости за определённый период времени, которая процентно выражается от значения, которое получено сразу после полного заряда. За временной промежуток, как правило берётся интервал, который равен одним суткам или одному месяцу. Например, если взять исправный аккумулятор NiCD, то допустимый саморазряд у них равняется 10% в сутки, после окончания зарядки. Для NiMH батарей – чуть больше, а для Li-ION совершенно мал и оценивается за месяц. В свинцовых же батареях саморазряд уже исчисляется годами, ибо он гораздо уменьшен и составляет 40% в год при температуре в 20 градусов по Цельсию и 15% при температуре в 5 градусов. Если температура хранения значительно выше, то следовательно и саморазряд происходит быстрее. Например при температуре в 40 градусов аккумуляторная батарея лишится своих 40% ёмкости уже за 5 месяцев. Отметим, что аккумулятор сильно саморазряжается только в первые сутки после заряда, а после он значительно утихает. Если аккумулятор подвергается глубокому разряду и последующему заряду, то это усугубляет его саморазряд. Процесс саморазряда набирает силу при повышенных температурах. Так, например, если окружающая температура резко подымется на 10 градусов, по отношению к привычной, то саморазряд увеличится в два раза. Ёмкость может растрачиваться и в случае повреждения сепаратора, когда кристаллы слипаются, образуя большой ком, пробивающий его. Сепаратор в аккумуляторе – это тонкая пластина, которая разделяет электроды с положительным и отрицательным зарядами. Такое случается при неверном обслуживании аккумуляторной батареи или вообще его отсутствии. Так же это может произойти, если применять некачественные устройства для зарядки или те, которые не соответствуют необходимым параметрам. Если аккумулятор изношен, то его электродные пластины слипаются друг с другом из-за их разбухания. Это и приводит к ускоренному саморазряду. На такой стадии повреждённый сепаратор уже не поддаётся восстановлению путём проведения заряда/разряда

типы аккумуляторных батарей, плюсы и минусы, чем заряжать, как определить тип аккумулятора

Сегодня встречаются различные виды аккумуляторов. Наиболее важными показателями АКБ является емкость, количество циклов заряда – разряда, внутренняя начинка.

Типы аккумуляторов

Типы производимых аккумуляторных батареек определяются материалами, применяемыми при их изготовлении.

Свинцовые элементы

Свинцовый элемент

Корпус герметичный. Внутри вместо жидкости иногда применяется гель. Есть клапаны для выхода газов. Сейчас такого рода АКБ встречаются реже, однако до сих пор АКБ такого типа выпускаются.

Достоинства:

  • Невысокая стоимость.
  • Неплохая переносимость низких температур.

Недостатки:

  • Не являются полностью герметичными, несмотря на название – чаще всего необходимо эксплуатировать в строго вертикально.
  • Имеются выделения щелочных или кислотных паров – не стоит использовать в невентилируемых помещениях.
  • Нельзя заряжать до предела – кипение жидкости приводит к выходу из строя.
  • Низкий заряд приводит к резкому сокращению емкости.

Никелевые АКБ

Никель-кадмиевые аккумуляторы

У никель-кадмиевых батарей наблюдается «эффект памяти», то есть если вы не полностью разрядили аккумулятор, то он заряжается только до уровня последней зарядки. То есть он как бы запоминает уровень последнего заряда, с которого его заряжали. Чтобы «стереть» память такого аккумулятора, никель-кадмиевые аккумуляторы надо обязательно полностью разряжать перед зарядкой, если вы хотите быть уверенным, что он зарядится полностью, а не, например, на 80 процентов.

Хранить их лучше в примерно с 40 % заряда, по причине необратимых изменений в случае длительного разряженного состояния.

Достоинства:

  • Низкая цена.
  • Возможность скоростной зарядки.
  • Сохраняет емкость даже при – 20°C.
  • Количество циклов заряда – до 1000.

Недостатки:

  • Специальная система зарядки, предусматривающая полный разряд.
  • Содержат токсичный кадмий.
  • В течение первых 24 часов может потерять 10 % заряда.
  • В течение первых 30 дней теряет до 20 % емкости.

Долго хранившиеся АКБ необходимо подзаряжать с помощью 5 циклов, чтобы они пришли в норму.

Другой вид – АКБ на основе никеля и металл гидридов.

NI-MH аккумулятор

Преимущества:

  • Менее токсичные, чем содержащие кадмий.
  • АКБ Ni-Mh «эффекта памяти» не имеет или он у них мало выражен.
  • Хранится с полным зарядом. В случае длительного хранения заряжайте ежемесячно.
  • Имеют на 50 % большую емкость чем на основе кадмия.
  • Некоторые имеют отметку LSD (low self-discharge), то есть очень медленно разряжающиеся.

Недостатки:

  • Выше стоимость.
  • Саморазряд больше, чем у тех что содержат кадмий – могут разрядиться в течение нескольких месяцев хранения.
  • После 200-300 циклов разряда емкость начинает снижаться.
  • Срок службы меньше чем у аккумуляторов, содержащих кадмий.

Новые АКБ перед первым применением рекомендуется 3-5 полностью зарядить – разрядить для приведения в рабочее состояние.

Аккумуляторы на основе лития

[adinserter block=»2″]

Выпускаются различные типы производимых литиевых аккумуляторов.

Литий-ионные аккумуляторы (li ion)

Li- Ion

Набирающие популярность АКБ. НЕ допускают полного разряда, поэтому некоторые модели выпускаются с защитой от полного разряда.

Li- Ion с защитой и без

Достоинства:

  • Практически нет «эффекта памяти» – можно заряжать в любом состоянии.
  • Высокая емкость, легкие, поэтому получила распространение также в автомобилестроении, где соотношение веса и мощности АКБ сильно влияет на дневной пробег.
  • Медленно разряжаются – в среднем до 3 % в первый месяц, и 1% в последующие месяцы.
  • Скоростная зарядка почти не вредит дальнейшей эксплуатации.
  • Цены постепенно падают.

Недостатки:

  • Все типы существующих литий ионных аккумуляторов плохо переносят холод. Ниже 0 емкость резко падает.
  • Дороже чем АКБ Ni htm и ni-cd.
  • Имеют тенденцию к взрыву при неправильной зарядке.

Заряжать их рекомендуется уже при половинном заряде. Чем больше циклов заряда-разряда – тем меньше работают батареи. Отсюда вывод – старайтесь не допускать полного разряда. Держите эти аккумуляторы, по возможности, максимально заряженными – это обеспечит их длительную работу. Например, используя ноутбук, держите его всегда включенным в розетку. Ноутбук станет питаться током от сети, а аккумулятор будет использоваться реже, например, в дороге, или там, где действительно необходимо автономное питание.

Некоторые даже снимают батареи с ноутбуков, предварительно зарядив их, и хранят отдельно, чтобы увеличить срок службы батареи. Однако у такого метода имеются свои недостатки – ноутбук, в случае отключения света или если хозяин забыл правильно завершить работу операционной системы, может не сохранить важные данные. Это также негативно сказывается на операционной системе. В любом случае приходится периодически ставить аккумулятор на зарядку, чтобы уровень заряда был по возможности выше 50 %.

Разновидности литиевых АКБ

Литий-полимерные АКБ

Некоторые из них являются полностью сухими, а поэтому долговечными и менее пожароопасными. Их характеристики лучше при относительно высоких температурах. Поэтому их часто предпочитают использовать в жарком климате.

Литий-ионный полимер

Литий-ионный полимерный аккумулятор

[adinserter block=»3″]

Производители в большинстве случаев все же добавляют гель внутри АКБ. Название батареи остается таким же, как и у полностью сухих — Li-Polymer, хотя правильней было бы литий-ионные полимерные АКБ. Их чаще всего используют в телефонах и ноутбуках.

Различия в таких АКБ определяются, прежде всего, материалом катода. Материал катода можно узнать по второй букве в названии АКБ. Например:

  • C — с кобальтом. Такие АКБ имеют самое большое значение емкости.
  • M — с марганцем. Емкость меньше, зато имеют максимальный разрядный ток, то есть их лучше применять там, где нужна большой ток отдачи.
  • F — железо — фосфатные. Имеют ёмкость меньше, как и отдаваемый ток, зато можно перезаряжать больше 1000 раз и за 1 час.

Достоинства:

  • Уменьшенные размеры и вес – толщина может достигать миллиметра при незначительном весе.
  • Возможность сгибания.
  • Достаточно высокая емкость.

Недостатки:

  • Недопустим глубокий разряд.
  • Стоимость выше обычных.

Li-Fe

АКБ литий-железосульфитные имеют высокие количества перезарядки – до 2000, быстро заряжаются – 15 мин, большой ток отдачи – 60-130 А. Хорошо работают при температуре -30 С, требуют особого зарядного устройства, и имеют больший вес чем обычные. Цены пока высокие.

Литий-железосульфитный

Как определить наиболее предпочтительный тип аккумулятора

[adinserter block=»4″]

Прежде всего определите, что для вас наиболее важно, а что нет. Если вес и размеры не имеют значения, а цена имеет – берите свинцовые АКБ. Они громоздки, но наиболее дешевы. Если вам важны размер, вес и цена – берите никелевые АКБ. Если нужна компактность и высокая отдача, а цена второстепенна – берите литиевые АКБ. Самые мощные — Li-Fe АКБ. Но и достаточно дорогие.

Виды аккумуляторов

Виды производимых аккумуляторных батареек различаются значительно. Рассмотрим наиболее популярные типоразмеры.

Типоразмер «AA»

«АА»

Напряжение 1,2V, длина 50,5 мм, диаметр 13,5-14,5 мм. Обычно называют «пальчиковыми».

Типоразмер «AAA»

Напряжение 1,2V, длина 44,6 мм, диаметр 10,5 мм. Часто называют «мизинчик».

Типоразмер «16340»

3,7V, длина 35 мм, диаметр 17 мм.

Типоразмер «18500»

«18500»

3,7V, длина 35 мм, диаметр 18 мм.

Типоразмер «18650»

3,7V, длина 67 мм, диаметр 18 мм.

Также обозначаются 168A. Формой напоминает АА или ААА, однако больше в размерах. Емкость аккумуляторов 18650 обычно в пределах 2200-4000 мАч. Зарядка аккумулятора осуществляется подачей напряжения 0,05 В, а заканчивается напряжением 4,2 В. Рекомендуемая сила тока 0,5 А. В отдельных случаях, если надо зарядить АКБ срочно – допускается напряжение максимум 1 А. Время заряда – 3 часа. Большее время вызывает перегрев. Разумеется, все эти операции должно выполнять зарядное устройства. Поэтому так важно правильно выбирать зарядку.

Типоразмер «26650»

«26650»

Напряжение 3,6 V, длина 68-72,5 мм, диаметр 26,5 мм.

Некоторые модели обещают 1500 циклов заряд/разряд. После этого срока емкость батареи падает до 80 %. Используется в устройствах где требуется мощный источник питания.

Типоразмер «32650»

[adinserter block=»5″]

«32650»

Напряжение 3, 7 V, длина 68мм, диаметр 33 мм.

В большинстве случаев выпускается уже с платой защиты. Вес до 150 гр.

Типоразмер «R14/LR14» или «Элемент С»

«Элемент С»

Напряжение 1.5 V, длина 50мм, диаметр 26,2 мм.

Видом напоминает маленький бочонок. Масса обычно около 37 граммов.

Типоразмер «R20/LR20» или «Элемент D»

Напряжение 1.5 V, длина 61,5 мм, диаметр 34,2 мм.

Похож на большой бочонок, масса обычно от 66 до 141 граммов. Батарейки такого типоразмера (иногда называют «тип d»), стали выпускаться одними из первых в мире – первые образцы были выпущены в 1898 году будущей компанией «Energizer».

Типоразмер PP3 («Крона 9v»)

Аккумулятор такого типа как крона получил название благодаря популярному в СССР названию батарейки.

Напряжение 9V, размеры: 48,5 мм × 26,5 мм × 17,5 мм.

Масса 53 граммов. Емкость – 120 мАч — 700 мАч. В некоторых моделях имеется возможность зарядки током 4,5-5,5 в с помощью встроенного преобразователя тока.

Тип АКБ «Без корпуса» или «гибкие» батареи

Батареи без корпуса

Напряжение 4.5- 6 V, размеры от 3x10x12мм до 5x120x130мм.

Многие говорят, что такая АКБ скорее напоминают не батарейку, а завтрак космонавта в металлической фольге. Однако они удобны во многих случаях, когда устройство компактное, отсек АКБ имеет сложное строение.

Зарядные устройства

[adinserter block=»6″]

Бывают нескольких типов:

  • Для одного размера батареек или для разного типа батарей.
  • Специализированные – для батарей, например, на основе никеля или лития, или универсальные — для любого вида батарей.
  • Для обычного, то есть медленного заряда, и скоростного, или суперскоростного заряда.
  • С различными таймерами и системами регулировок заряда.

Нормальное зарядное устройство должно уметь:

  1. Быстро заряжать током более высокого напряжения, чем отдаваемый аккумулятором.
  2. Правильно контролировать сам процесс заряда. То есть по мере заряда снижать силу заряжаемого тока.
  3. Уметь заряжать как сильным током для быстрой зарядки в случае срочной необходимости использовать аккумулятор, так и слабым током, в случае если необходимо аккумулятор заряжать медленно и бережно. Ведь чем медленнее заряжается аккумулятор, тем меньше греется и менее склонен к быстрому сокращению срока службы.
  4. Заряжающее устройство должно уметь отключать автоматически зарядку.

Хорошее заряжающее устройство обычно может заряжать совершенно различные виды аккумуляторов – например, «пальчиковые» («АА»), «ААА», «186502», аккумуляторы типа «крона», в общем как можно больше типов аккумуляторов.

  1. При прочих равных условиях выбирайте с более высокой емкостью. Это позволит устройству работать дольше, циклов будет меньше, а, следовательно, срок службы выше. Кроме случаев, когда АКБ с наибольшей емкостью стоит неадекватно дорого, что иногда бывает при выпуске новых моделей. На калькуляторе легко рассчитать какое соотношение емкости и цены наиболее выгодно. Даже если соотношение цена – емкость немного хуже, предпочтительнее брать АКБ с большей емкостью – все компенсируется меньшим количеством циклов заряда.

К примеру, рассмотрим устройство 8.

Acme Power RC8

Оно имеет следующие возможности:

  • зарядка АКБ разной емкости;
  • регулировка тока на разных АКБ;
  • защита, если вставите батареи наоборот, перепутав плюс с минусом;
  • защита от высокой температуры;
  • отключение после достижения полного заряда;
  • настройка включения и выключения по расписанию;
  • перезарядка старых АКБ;
  • быстрая зарядка;
  • умеет работать с никель-кадмиевыми батарейками с «памятью»;
  • дополнительный разъем для питания от аккумулятора автомобиля на 12 вольт.

Приобретайте высококачественные устройства зарядки – это того стоит. Желательно вообще приобретать аккумуляторы и зарядные устройства одной и той же фирмы. Часто они предлагаются в комплекте – и аккумуляторы и зарядное устройство вместе – что является идеальным вариантом. В дальнейшем покупайте АКБ той же фирмы и того же внутреннего строения и проблем с зарядкой АКБ у вас не будет никогда.

Можно смело покупать известные бренды Америки (Duracell, Energizer, Kodak). Японии (SONY, MAXELL, Sanyo, National, Panasonic, Toshiba, TDK), Европы (PHILIPS, VARTA), Кореи (Samsung, LG, TEKCELL, DAEWOO). Место, где изготовлены аккумуляторы, особо значения не имеет. Обычно это Китай.

Главное, не купить подделку. Отличить ее можно прежде всего необычайно низкой ценой, низким качеством исполнения типографской печати, отсутствием мелкой структуры, плохой заделка швов, короткой гарантией и так далее. В последнее время Китай также наладил производство неплохих аккумуляторов, но здесь надо различать «фабричных» и «кустарных» изготовителей. «Фабричные» не подделывают известные бренды, а продвигают свои. Такие аккумуляторы заслуживают внимания. Они имеют неплохое качество и умеренную цену.

Принцип работы и отличительные особенности карбоновых аккумуляторных батарей

Среди свинцово-кислотных аккумуляторных батарей большую популярность получили герметизированные или, как их еще называют «необслуживаемые». По технологии изготовления они разделяются на AGM-технологию («Absorption Glass Matt») и GEL-технологию («Gelled Electrolite»). Их популярность объясняется тем, что они не требуют обслуживания в виде периодической доливки дистиллированной воды, исключается вероятность протечки электролита, могут работать как в вертикальном, так и в горизонтальном положении, могут размещаться совместно с другим оборудованием, не требуя отдельного аккумуляторного помещения и принудительной вентиляции.

Нововведения в технологии изготовления герметизированных аккумуляторов

Но научно-технический прогресс не стоит на месте, и разработчики при усовершенствовании конструкций современных аккумуляторных батарей нашли способ улучшить технические характеристики герметизированных аккумуляторов AGM.

Известно, что процесс накопления сульфатов является слабым местом свинцово-кислотного аккумулятора. Этот процесс из-за недостаточной шероховатости отрицательной пластины, где используется чистый свинец, препятствует быстрому заряду и приводит к деградации аккумуляторной батареи.

Дело в том, что отрицательный электрод свинцово-кислотной аккумуляторной батареи состоит из губчатого свинца и при разряде на его поверхности образовывается сульфат свинца. При заряде он снова переходит в исходное положение. Процесс разложения происходит медленно, и если попытаться «ускорить» его, например, увеличением зарядного тока, то это вызовет появление избыточных электронов, провоцирующих разложение воды и возникновение газов. Начнется, так называемый процесс «выкипания». В последующем сульфат свинца может формировать кристаллы на электроде, что еще больше снижает скорость заряда.

Был предложен ряд способов для подавления процесса сульфатации в свинцово-кислотных аккумуляторных батареях, и некоторые из этих способов включали использование углерода в различных формах для замедления этого процесса. Например, в патенте Великобритании №18590 раскрыт способ, предназначенный для увеличения срока службы свинцово-кислотной аккумуляторной батареи путем защиты от коррозии решеток со свинцовой основой, которые формируют положительные электроды батареи. Этот способ включает обработку решеток смесью каучука, сурьмы и графита. Смесь наносится на решетки либо путем погружения решеток в смесь или нанесением смеси на решетки кистью. Однако, как и во всех способах нанесения покрытия данного типа, получаемое в результате покрытие довольно толстое. Часто эти покрытия не плотно прикрепляются к поверхностям электродов, и они имеют тенденцию растрескиваться и отшелушиваться от электродов. Более того, добавки в покрытие могут снизить проводимость электродов и подавлять процессы электронного обмена в свинцово-кислотной аккумуляторной батарее.

Для решения этих проблем впервые в Японии была разработана технология добавления углерода в состав отрицательного электрода. Это предает аккумуляторной батарее улучшенные зарядные и разрядные характеристики. Высокопроводящие углеродные частицы тесно связаны с активным материалом и создают улучшенную проводящую сеть, уменьшая внутреннее сопротивление, увеличивая плотность энергии и хорошую восстанавливаемость после разряда.

В природе углерод достаточно доступен. Углерод содержится в графитах (высококристалическая непористая форма углерода), сажах (аморфные углеродные материалы), полученные при разложении углеводородного сырья: нефти, природного газа, каменноугольной смолы, ацетилена. Даже обычный уголь содержит до 80% углерода. Поэтому в перспективе такие аккумуляторы будут дешевыми в производстве, менее токсичными и безвредными для окружающей среды и человека.

На рисунке показано совмещение свинцовой отрицательной пластины из ячейки обычного свинцово-кислотного аккумулятора с углеродным электродом.

В последующем конструкторы усовершенствовали технологию изготовления, применив добавки углерода и в состав положительных электродов, тем самым обеспечив высокую пористость, решив проблему активного разрушения материала и максимально сократив процесс сульфатации.

В тоже время надо отметить, что на положительном электроде также как и на отрицательном формируется сульфат свинца, но при этом на нем поддерживается высокая скорость заряда, в отличие от отрицательного.

Удельная емкость батарей на базе двойного углерода сравнима с литий-ионными аккумуляторами, однако в плане безопасности новые батареи значительно превосходят литиевые. Кроме того новые аккумуляторы гораздо дольше сохраняют рабочий ресурс и быстрее перезаряжаются, что и делает их отличной альтернативой сегодня.

Факторы срока службы батарей и способы его продления

Общеизвестно, что одним из определяющих факторов срока службы обычной свинцово-кислотной батареи является коррозия положительного электрода с последующим увеличением его объема. По мере того, как положительный электрод подвергается коррозии, возникающее расширение объема вызывает механические нагрузки на электрод, приводящие к его растрескиванию и разлому. Далее, на развившихся стадиях коррозии, может произойти внутреннее замыкание решетки и разрыв корпуса батареи.

Одним из способов потенциального продления срока службы в таких условиях является увеличение сопротивляемости коррозии электродов. Углеродное покрытие электродов снижает скорость коррозии электродов путем ограничения контакта между раствором электролита и металлом электрода. При этом электропроводность углерода позволяет осуществлять электронный обмен во время процессов разряда и заряда аккумуляторной батареи.

Таким образом, добавление углерода с состав электродов позволило добиться следующих результатов при эксплуатации свинцово-углеродных аккумуляторных батарей:

  • Сниженная сульфатация при частичном заряде;
  • Улучшенные разрядные характеристики;
  • Улучшенные показатели циклического использования;
  • Увеличенный срок службы в буферном режиме;
  • Увеличенный срок хранения без подзаряда;
  • Сокращение сроков ускоренного заряда;
  • Уменьшение тепловыделения при заряде.

Свинцово-углеродные аккумуляторы идут на замену обычным свинцово-кислотным аккумуляторным батареям с решающим преимуществом в возможности быстрого заряда без повреждений, работы в циклическом режиме с разрядами от 30% до 70% без риска сульфатации, а также отсутствии необходимости принудительного охлаждения.

Но есть и недостатки: быстрое падение напряжения при разряде, особенно при высоких нагрузках. Поэтому применение их как стартерных батарей не целесообразно. Также из-за электрохимических реакций наблюдается увеличение скорости выделения водорода, хотя сегодня в науке процесс выделения водорода на углероде пока не так хорошо изучен.

Наилучшие условия их работы – это равномерная отдача электроэнергии на всем этапе разряда, то есть применение на электротранспорте, инвалидных колясках, гольф-карах, складской и другой технике с использованием циклического режима работы. Но это не исключает возможность применения их в системах альтернативной энергетики, а также системах телекоммуникации и связи.

В перспективе планируется перейти на полностью углеродные электроды, что в корне изменит и название батареи. Она будет полностью углеродной. На самом деле идея полностью углеродной батареи не является новой и разрабатывается в Японии с 70-х годов прошлого века. Около 6-7 лет назад ученые университета Куйсю (Kyushu University) начали работу по нанотехнологиям и улучшению углеродного материала, что позволило значительно увеличить производственную мощность этих батарей.

Информация о литий-ионных аккумуляторах — Battery University

Лишь в начале 1970-х годов стали доступны первые неперезаряжаемые литиевые батареи. Попытки разработать перезаряжаемые литиевые батареи последовали в 1980-х годах, но они потерпели неудачу из-за нестабильности металлического лития, используемого в качестве анодного материала.

Литий — самый легкий из всех металлов, имеет наибольший электрохимический потенциал и обеспечивает наибольшую удельную энергию на единицу веса.Перезаряжаемые батареи с металлическим литием на аноде (отрицательные электроды) могут обеспечивать чрезвычайно высокую плотность энергии, однако при циклической работе на аноде образуются нежелательные дендриты, которые могут проникнуть в сепаратор и вызвать короткое замыкание. Температура элемента быстро возрастет и приблизится к температуре плавления лития, что приведет к тепловому выходу из строя, также известному как «выброс пламени».

Неустойчивость, присущая металлическому литию, особенно во время зарядки, сместила исследования в сторону неметаллического раствора с использованием ионов лития .Хотя литий-ионный аккумулятор имеет меньшую удельную энергию, чем литий-металлический, он безопасен при условии, что производители ячеек и комплектующие аккумуляторных батарей соблюдают меры безопасности по поддержанию напряжения и тока на безопасном уровне. В 1991 году Sony выпустила на рынок первую литий-ионную батарею, и сегодня эта химия стала наиболее многообещающей и быстрорастущей на рынке. Тем временем продолжаются исследования по разработке безопасной металлической литиевой батареи в надежде сделать ее безопасной.

В 1994 году изготовление литий-ионного цилиндрического элемента 18650 * емкостью 1100 мАч стоило более 10 долларов.В 2001 году цена упала до 2 долларов, а емкость выросла до 1900 мАч. Сегодня элементы 18650 с высокой плотностью энергии обеспечивают более 3000 мАч, и их стоимость еще больше снизилась. Снижение затрат, увеличение удельной энергии и отсутствие токсичных материалов проложили путь к тому, чтобы сделать литий-ионный аккумулятор универсально приемлемым аккумулятором для портативного применения, сначала в легкой промышленности, а теперь все чаще и в тяжелой промышленности, включая электрические силовые агрегаты для транспортных средств.

В 2009 году примерно 38 процентов всех вырученных аккумуляторов были литий-ионными.Литий-ионная батарея не требует особого обслуживания, и многие другие химические компании не могут ее получить. Батарея не имеет памяти и не требует упражнений, чтобы поддерживать форму. Саморазряд меньше половины по сравнению с системами на основе никеля. Благодаря этому литий-ионные аккумуляторы хорошо подходят для измерения уровня топлива. Номинальное напряжение ячеек 3,6 В может питать сотовые телефоны и цифровые камеры напрямую, предлагая упрощения и снижение затрат по сравнению с многоячеечными конструкциями. Недостатком была высокая цена, но она нивелируется, особенно на потребительском рынке.

 Рис. 1. Поток ионов в литий-ионной батарее
Когда элемент заряжается и разряжается, ионы перемещаются между катодом (положительный электрод) и анодом (отрицательный электрод). При разряде анод подвергается окислению или потере электронов, а катод — сокращению или увеличению количества электронов. Заряд переворачивает движение.

Все материалы в батарее обладают теоретической удельной энергией, и ключ к высокой емкости и превосходной подаче энергии лежит, прежде всего, в катоде .Последние 10 лет или около того катод характеризует литий-ионную батарею. Обычным катодным материалом являются оксид лития-кобальта (или кобальтат лития), оксид лития-марганца (также известный как шпинель или манганат лития), фосфат лития-железа, , а также литий никель-марганец-кобальт (или ) ** и Литий Никель Кобальт Оксид алюминия (или NCA).

В оригинальной литий-ионной батарее Sony в качестве анода (угольного продукта) использовался кокс, а с 1997 года в большинстве литий-ионных аккумуляторов используется графит для получения более пологой кривой разряда.Разработки также происходят в отношении анода, и в настоящее время испытываются некоторые добавки, в том числе сплавы на основе кремния. Кремний позволяет увеличить удельную энергию на 20–30 процентов за счет более низких токов нагрузки и сокращения срока службы. Наноструктурированный титанат лития в качестве анодной добавки демонстрирует многообещающий срок службы, хорошую нагрузочную способность, отличные низкотемпературные характеристики и превосходную безопасность, но при этом удельная энергия невысока.

Смешивание материалов катода и анода позволяет производителям усилить внутренние качества; однако улучшение в одной области может поставить под угрозу что-то другое.Производители аккумуляторов могут, например, оптимизировать удельную энергию (емкость) для увеличения времени работы, увеличить удельную мощность для улучшения токовой нагрузки, продлить срок службы для увеличения срока службы и повысить безопасность при интенсивном воздействии окружающей среды, но недостатком более высокой емкости является уменьшение нагрузки ; Оптимизация работы с большими токами снижает удельную энергию и делает его прочным элементом для длительного срока службы и повышенной безопасности, увеличивает размер батареи и увеличивает стоимость из-за более толстого разделителя.Сепаратор считается самой дорогой частью аккумулятора.

В таблице 2 приведены характеристики литий-ионных аккумуляторов с различным материалом катода. Таблица ограничивает химический состав четырьмя наиболее часто используемыми литий-ионными системами и применяет краткую форму для их описания. NMC означает никель-марганец-кобальт, химический состав, который является относительно новым и может быть адаптирован для большой емкости или большой токовой нагрузки. Литий-ионный полимер не упоминается, поскольку это не уникальный химический состав, он отличается только конструкцией.Литий-полимер может быть изготовлен с различным химическим составом, и наиболее широко используемый формат — это литий-кобальт.


Аббревиатуры и преобразования — Battery University

Узнайте о сокращениях, связанных с батареями, и воспользуйтесь преобразованиями.

$ Доллар в валюте США (курс примерно на первый квартал 2016 г.)
18650 Литий-ионный цилиндрический элемент размером 18 мм x 65 мм
А Ампер (электрический)
AAMI Ассоциация развития медицинских инструментов
A4WP Альянс за беспроводное питание
переменного тока Переменный ток
ACA Дополнительные адаптеры для зарядки, используемые для зарядки аккумуляторов от USB-порта
ADAC Allgemeiner Deutscher Automobil-Club (Немецкий автомобильный клуб)
AEDLC Асимметричный электрохимический двухслойный конденсатор
AFC Щелочной топливный элемент
AGM Абсорбирующий стеклянный коврик (батарея)
АГВ Автомобиль с автоматическим управлением
Ач Ампер-час; аккумулятор обеспечивает питание в течение определенного времени
АЛЬПА Ассоциация пилотов авиалиний
ANSI Американский национальный институт стандартов
ВСУ Вспомогательная силовая установка
ASoC Абсолютная зарядка
ASoH Абсолютное самочувствие
БАПКО Корпорация производительности бизнес-приложений
Бар Единица давления; 1 бар = 100кПа; 1 полоса = 14.503 фунтов на квадратный дюйм
баррелей Измерения жидкости, 1 баррель = 42 галлона США (35 британских галлонов), 159 литров
BCG Бостонская консалтинговая группа
BCI Международный совет по батареям
БЕСС Аккумуляторная система хранения энергии (также известная как ESS)
BMS Система управления аккумулятором
БМВ Баварский моторный завод (Bayerische Motoren Werke)
БТЕ Британская термальная единица; 1 БТЕ = 1054 джоулей; 1 БТЕ = 0.29Втч
К Celsius,

6 типов литий-ионных батарей, о которых следует знать инвесторам

Существует несколько видов литий-ионных батарей, и не все они одинаковы. Вот шесть типов литий-ионных батарей.

Литий-ионные батареи необходимы для современных технологий, питания мобильных телефонов, ноутбуков, медицинских устройств и даже электромобилей.

Производители обычно используют в этих батареях карбонат или гидроксид лития, а не металлический литий. Хотя литий является ключевым ингредиентом литий-ионных аккумуляторов, они также включают другие металлы, такие как кобальт, графит и никель.

Но какие типы литий-ионных батарей используются для каких приложений? Существует несколько типов литий-ионных батарей, и не все они одинаковы. Ниже мы описали шесть типов литий-ионных аккумуляторов, а также их состав и способы использования.Читайте дальше, чтобы узнать больше об этой захватывающей технологии.

1. Литий-кобальтовый оксид

Также известные как литий-кобальтатные или литий-ионно-кобальтовые батареи, литиево-кобальтооксидные батареи изготавливаются из карбоната лития и кобальта. Из-за очень высокой удельной энергии эти батареи используются в сотовых телефонах, ноутбуках и электронных камерах. Они имеют катод из оксида кобальта и используют в качестве анодного материала графитовый углерод; во время разряда ионы лития перемещаются от анода к катоду, при этом поток меняется в обратном направлении, когда батарея заряжается.

Этот тип аккумулятора имеет некоторые недостатки, в том числе относительно небольшой срок службы аккумулятора и ограниченную удельную мощность. Кроме того, Battery University отмечает, что эти батареи не так безопасны, как другие типы. Несмотря на это, их характеристики делают их популярным выбором для сотовых телефонов и других портативных электронных устройств.

Литий-марганцево-оксидные батареи также обычно называют литиево-марганцевыми или литий-ионно-марганцевыми батареями, а иногда также называют литий-марганцевыми или марганцевыми шпинелями.Технология для этого типа батарей была открыта в 1980-х годах, когда первая публикация по этому вопросу появилась в Бюллетене исследований материалов в 1983 году. Первые коммерческие литий-ионные элементы, изготовленные из оксида лития-марганца в качестве катодного материала, были произведены в 1996 году компанией Moli Energy.

Литий-оксидные батареи

отличаются высокой температурной стабильностью, а также более безопасны, чем литий-ионные батареи других типов. По этой причине они часто используются в медицинском оборудовании и устройствах, но их также можно использовать в электроинструментах, электрических велосипедах и т. Д.Также можно использовать литий-оксидные батареи на основе оксида марганца для питания ноутбуков и автомобилей с электроприводом.

В литиево-железо-фосфатных батареях, также известных как литий-фосфатные батареи, в качестве катода используется фосфат. Они обладают свойствами низкого сопротивления, которые повышают их безопасность и термическую стабильность.

Другие преимущества включают долговечность и длительный срок службы — полностью заряженные батареи можно хранить с небольшим изменением общего срока службы батареи.Литий-фосфатные батареи также часто являются наиболее экономичным вариантом, если принять во внимание их длительный срок службы. Однако более низкое напряжение литий-фосфатной батареи означает, что она имеет меньше энергии, чем другие типы литиевых батарей.

Соответственно, эти батареи часто используются в электрических мотоциклах, а также в других приложениях, требующих длительного срока службы и значительной безопасности. Электромобили также часто используют эти батареи.

4. Литий-никель-марганец-кобальт оксид

Литий-никель-марганцево-кобальтооксидные батареи, также известные как литиево-марганцево-кобальтовые батареи, изготовлены из нескольких материалов, которые обычно используются в литий-ионных батареях.Они включают катод, сделанный из комбинации никеля, марганца и кобальта.

Как и другие разновидности литий-ионных батарей, батареи NMC могут иметь либо высокую удельную плотность энергии, либо высокую удельную мощность. Однако они не могут обладать обоими свойствами. Аккумуляторы этого типа чаще всего используются в электроинструментах и ​​трансмиссиях автомобилей.

Соотношение комбинации катодов обычно составляет 60 процентов никеля, 20 процентов марганца и 20 процентов кобальта. Это означает, что стоимость сырья ниже, чем для других вариантов литий-ионных батарей, поскольку кобальт может быть довольно дорогим.Эти батареи могут подешеветь в будущем, так как некоторые производители батарей планируют перейти на более высокий процент никеля в составе своих батарей, чтобы они могли использовать меньше кобальта. Этот тип батареи обычно предпочтителен для электромобилей из-за очень низкой скорости самонагрева.

5. Литий-никель-кобальт-оксид алюминия

Литий-никель-кобальто-алюминиевые оксидные батареи также называются батареями NCA и становятся все более важными в электрических силовых агрегатах и ​​в энергосистемах хранения.

Аккумуляторы

NCA не распространены в потребительской промышленности, но являются многообещающими для автомобильной промышленности. Аккумуляторы NCA представляют собой вариант с высоким энергопотреблением и длительным сроком службы, но они не так безопасны, как их можно было бы сравнивать с другими типами литий-ионных аккумуляторов, и довольно дороги. Boston Consulting Group отмечает, что батареи NCA должны сопровождаться в автомобилях мерами безопасности, которые контролируют их работу и поведение, чтобы обеспечить безопасность водителей.

Аргоннская национальная лаборатория провела исследование потенциала батарей NCA и проблем, связанных с ними.Учитывая постоянное использование аккумуляторов NCA в электромобилях, возможно, что спрос на эти батареи будет расти по мере того, как электромобили станут более распространенными.

6. Титанат лития

Наконец, титанат лития, также известный как ли-титанат, представляет собой класс аккумуляторов, который позволяет находить все более широкое применение. Основным преимуществом литий-титанатной батареи является ее удивительно быстрое время перезарядки благодаря передовой нанотехнологии, пишет Battery Space.

В настоящее время производители электромобилей и велосипедов используют литиево-титанатные батареи, и есть потенциал для использования этого типа батарей в электрических автобусах для общественного транспорта.Однако эти батареи имеют более низкое собственное напряжение или более низкую плотность энергии, чем другие разновидности литий-ионных батарей, что может создавать проблемы с эффективным питанием транспортных средств. Даже в этом случае плотность литий-титанатных батарей по-прежнему выше, чем у других не литий-ионных батарей, что является плюсом.

Применения этих батарей могут включать в себя военное и аэрокосмическое использование, а также они могут использоваться для хранения энергии ветра и солнца и создания интеллектуальных сетей. Кроме того, Battery Space предполагает, что эти батареи также могут использоваться в критически важных системах резервного копирования для энергосистем.

Какой литий-ионный аккумулятор лучше?

Литий-ионные батареи

бывают разных типов и имеют множество применений. Это означает, что некоторые современные литий-ионные батареи лучше подходят для определенных приложений, чем другие. Самое главное — выбрать аккумулятор, наиболее подходящий для поставленной задачи.

Также стоит отметить, что промышленность литий-ионных аккумуляторов постоянно меняется. Компании и ученые по всему миру создают новые батареи, которые будут либо работать вместе с литий-ионными батареями, либо заменять их.По мере разработки этих новых батарей будет важно следить за тем, какие из них выйдут на первый план.

Это обновленная версия статьи, впервые опубликованной Investing News Network в 2014 году.

Не забудьте подписаться на нас @INN_Resource, чтобы получать новости в реальном времени!

Раскрытие информации о ценных бумагах: Я, Присцила Баррера, в настоящее время не владею долей прямых инвестиций ни в одной компании, упомянутой в этой статье.

<< 5 основных фактов о литииЛучшие компании по добыче лития >>

Какая батарея лучше всего подходит для хранения солнечной энергии?

Последнее обновление 23.10.2020

Существуют определенные характеристики, которые вы должны использовать при оценке вариантов ваших солнечных батарей, например, на сколько хватит солнечной батареи или сколько энергии она может обеспечить.Ниже вы узнаете обо всех критериях, которые следует использовать для сравнения вариантов накопления энергии в вашем доме, а также различных типов солнечных батарей.

Как сравнить варианты хранения солнечных батарей

При рассмотрении вариантов «солнечная энергия плюс накопитель» вы столкнетесь со множеством сложных технических характеристик продукта. Наиболее важные параметры, которые следует использовать во время оценки, — это емкость и номинальная мощность аккумулятора, глубина разряда (DoD), эффективность в оба конца, гарантия и производитель.

Вместимость и мощность

Емкость — это общее количество электроэнергии, которое может хранить солнечная батарея, измеряется в киловатт-часах (кВтч). Большинство домашних солнечных батарей спроектировано так, чтобы их можно было «штабелировать», что означает, что вы можете включить несколько батарей в свою систему «солнечная энергия плюс накопитель», чтобы получить дополнительную емкость.

Хотя емкость говорит вам, насколько велика ваша батарея, она не говорит вам, сколько электроэнергии может обеспечить батарея в данный момент. Чтобы получить полную картину, вам также необходимо принять во внимание номинальную мощность аккумулятора.В контексте солнечных батарей номинальная мощность — это количество электричества, которое батарея может доставить за один раз. Он измеряется в киловаттах (кВт).

Батарея большой емкости и малой мощности будет обеспечивать низкое количество электроэнергии (достаточное для работы нескольких важных устройств) в течение длительного времени. Батарея малой емкости и высокой мощности может проработать весь ваш дом, но только в течение нескольких часов.

Глубина разряда (DoD)

Большинству солнечных батарей необходимо постоянно сохранять некоторый заряд из-за их химического состава.Если вы используете 100% заряда аккумулятора, срок его службы значительно сократится.

Глубина разряда (DoD) батареи относится к количеству использованной емкости батареи. Большинство производителей указывают максимальное значение DoD для оптимальной производительности. Например, если батарея на 10 кВтч имеет степень разряда 90 процентов, вам не следует использовать более 9 кВтч батареи перед ее зарядкой. Вообще говоря, более высокий уровень DoD означает, что вы сможете использовать большую часть емкости аккумулятора.

КПД в оба конца

КПД батареи в оба конца представляет собой количество энергии, которое может быть использовано в процентах от количества энергии, которое потребовалось для ее хранения. Например, если вы подаете в батарею пять кВтч электроэнергии и можете получить обратно только четыре кВтч полезной электроэнергии, батарея будет иметь 80-процентный КПД в оба конца (4 кВтч / 5 кВтч = 80%). Вообще говоря, более высокая эффективность приема-передачи означает, что вы получите большую экономическую выгоду от своей батареи.

Срок службы батареи и гарантия

Для большинства случаев использования домашнего накопителя энергии ваша батарея будет «циклически» (заряжаться и разряжаться) ежедневно. Способность аккумулятора удерживать заряд будет постепенно снижаться, чем больше вы его используете. Таким образом, солнечные батареи похожи на батарею в вашем сотовом телефоне — вы заряжаете свой телефон каждую ночь, чтобы использовать его в течение дня, и по мере того, как ваш телефон стареет, вы начнете замечать, что батарея вмещает не так много энергии. заряд, как и когда он был новым. Например, батарея может иметь гарантию на 5 000 циклов или 10 лет при 70 процентах ее первоначальной емкости.Это означает, что по истечении гарантии аккумулятор потеряет не более 30 процентов своей первоначальной способности накапливать энергию.

На вашу солнечную батарею предоставляется гарантия, которая гарантирует определенное количество циклов и / или лет полезного использования. Поскольку производительность батареи со временем естественным образом ухудшается, большинство производителей также гарантируют, что батарея сохранит определенную емкость в течение срока действия гарантии. Поэтому простой ответ на вопрос «на сколько хватит моей солнечной батареи?» в том, что это зависит от марки батареи, которую вы покупаете, и от того, сколько емкости она потеряет со временем.

Производитель

Много различных типов организаций разрабатывают и производят солнечные батареи, от автомобильных компаний до технологических стартапов. Хотя крупная автомобильная компания, выходящая на рынок накопителей энергии, вероятно, имеет более длительную историю производства продукции, они могут не предлагать самые революционные технологии. Напротив, у технологического стартапа может быть совершенно новая высокопроизводительная технология, но меньше послужного списка, подтверждающего долговременную функциональность батареи.

Выберете ли вы аккумулятор, произведенный передовым стартапом или производителем с долгой историей, зависит от ваших приоритетов. Оценка гарантий, связанных с каждым продуктом, может дать вам дополнительные рекомендации при принятии решения.

Автомобильные компании стремятся использовать накопители энергии

Домашняя технология накопления энергии и электромобили во многом похожи: обе они используют современные аккумуляторы для создания более эффективных и экологически безопасных продуктов, которые могут снизить выбросы парниковых газов.

По мере того, как электромобили становятся все более популярными, все больше компаний выделяют значительные средства на исследования и разработки на разработку аккумуляторов, и они расширяют свою деятельность в области накопления энергии. Tesla — первый массовый образец (с батареей Powerwall), но Mercedes-Benz и BMW также выводят на рынок автономные батареи в 2017 году.

Как долго работают солнечные батареи?

Есть два способа ответить на этот вопрос, и первый — определить, как долго солнечная батарея может питать ваш дом.Во многих случаях полностью заряженная батарея может проработать ваш дом в течение ночи, когда солнечные батареи не производят энергию. Чтобы сделать более точный расчет, вам нужно знать несколько переменных, в том числе, сколько энергии потребляет ваше домохозяйство в данный день, какова емкость и номинальная мощность вашей солнечной батареи, а также подключены ли вы к электросети. сетка.

В качестве простого примера мы определим размер батареи, необходимой для обеспечения адекватного решения на основе солнечной энергии и накопителя, используя средние данные по стране из США.S. Управление энергетической информации. Среднее домашнее хозяйство в США будет потреблять около 30 киловатт-часов (кВтч) энергии в день, а типичная солнечная батарея может обеспечить около 10 кВтч энергии. Таким образом, очень простой ответ: если бы вы приобрели три солнечные батареи, вы могли бы работать в своем доме целый день, не имея ничего, кроме поддержки батареи.

На самом деле ответ намного сложнее. Вы также будете вырабатывать электроэнергию с помощью своей системы солнечных батарей в течение дня, которая будет обеспечивать высокую мощность в течение 6-7 часов в сутки в часы пиковой нагрузки солнечного света.С другой стороны, большинство аккумуляторов не могут работать с максимальной емкостью и обычно достигают максимума при 90% DoD (как описано выше). В результате ваша батарея на 10 кВтч, вероятно, будет иметь полезную емкость 9 кВтч.

В конечном счете, если вы соединяете батарею с солнечной панелью, одна или две батареи могут обеспечить достаточную мощность в ночное время, когда ваши панели не работают. Однако без использования возобновляемых источников энергии вам может потребоваться 3 или более батарей, чтобы обеспечить питание всего дома в течение 24 часов. Кроме того, если вы устанавливаете домашний накопитель энергии, чтобы отключиться от электросети, вам следует установить резервное питание на несколько дней, чтобы учесть дни, когда у вас может быть пасмурная погода.

Срок службы солнечной батареи

Общий срок службы солнечной батареи составляет от 5 до 15 лет. Если вы установите солнечную батарею сегодня, вам, вероятно, придется заменить ее хотя бы один раз, чтобы обеспечить срок службы вашей фотоэлектрической системы от 25 до 30 лет. Однако так же, как срок службы солнечных панелей значительно увеличился за последнее десятилетие, ожидается, что солнечные батареи последуют этому примеру по мере роста рынка решений для хранения энергии.

Правильное обслуживание также может существенно повлиять на срок службы вашей солнечной батареи.Солнечные батареи значительно зависят от температуры, поэтому защита батареи от замерзания или жары может продлить срок ее службы. Когда фотоэлектрическая батарея опускается ниже 30 ° F, для достижения максимального заряда потребуется большее напряжение; когда та же самая батарея поднимается выше порогового значения 90 ° F, она перегревается и требует уменьшения заряда. Чтобы решить эту проблему, многие ведущие производители аккумуляторов, такие как Tesla, предоставляют возможность регулирования температуры. Однако, если аккумулятор, который вы покупаете, не подходит, вам необходимо рассмотреть другие решения, например, защищенные от земли корпуса.Усилия по качественному обслуживанию могут определенно повлиять на срок службы вашей солнечной батареи.

Какие батареи лучше всего подходят для солнечных батарей?

Батареи, используемые в домашних накопителях энергии, обычно имеют один из трех химических составов: свинцово-кислотный, литий-ионный и соленая вода. В большинстве случаев литий-ионные батареи являются лучшим вариантом для системы солнечных панелей, хотя другие типы батарей могут быть более доступными.

  1. Свинцово-кислотный

    Свинцово-кислотные батареи

    — это проверенная технология, которая десятилетиями использовалась в автономных энергосистемах.Несмотря на то, что они имеют относительно короткий срок службы и более низкую степень разряда по сравнению с батареями других типов, они также являются одним из наименее дорогих вариантов в секторе домашних накопителей энергии на рынке. Для домовладельцев, которые хотят отключиться от сети и нуждаются в установке большого количества накопителей энергии, свинцово-кислотный вариант может быть хорошим вариантом.

  2. Литий-ионный

    Большинство новых технологий хранения энергии в домашних условиях, например, используют литий-ионный химический состав в той или иной форме. Литий-ионные батареи легче и компактнее, чем свинцово-кислотные.По сравнению со свинцово-кислотными аккумуляторами они также имеют более высокий уровень DoD и более длительный срок службы. Однако литий-ионные аккумуляторы дороже своих свинцово-кислотных аналогов.

  3. Морская вода

    Новинка в индустрии бытовых накопителей энергии — это аккумулятор для морской воды. В отличие от других домашних аккумуляторов энергии, аккумуляторы для морской воды не содержат тяжелых металлов, вместо этого они используют соленые электролиты. В то время как батареи, в которых используются тяжелые металлы, в том числе свинцово-кислотные и литий-ионные батареи, необходимо утилизировать с помощью специальных методов, аккумулятор для морской воды можно легко переработать.Однако, как новая технология, морские батареи относительно непроверены, и одна компания, которая производит солнечные батареи для домашнего использования (Aquion), объявила о банкротстве в 2017 году.

Найдите лучшую солнечную батарею для своего дома

EnergySage провела обзор всех лучших солнечных батарей, доступных для вашего дома. Воспользуйтесь нашими подробными обзорами солнечных батарей.

Начните свое солнечное путешествие сегодня с EnergySage

EnergySage — это национальный онлайн-рынок солнечной энергии: когда вы регистрируете бесплатную учетную запись, мы связываем вас с солнечными компаниями в вашем регионе, которые конкурируют за ваш бизнес с индивидуальными ценами на солнечную энергию, адаптированными к вашим потребностям.Ежегодно в EnergySage приходят более 10 миллионов человек, чтобы узнать о солнечной энергии, сделать покупки и инвестировать в нее. Зарегистрируйтесь сегодня, чтобы узнать, сколько солнечной энергии можно сэкономить.

Состав кислотной батареи

— Большая химическая энциклопедия

Рис. 5. Варианты конструкции сетки свинцово-кислотной батареи, показывающие выступы A, ножки B, рамки C и провод D для (а) прямолинейной конструкции, (b) угловой наконечник радиальный, (c) радиальный центральный выступ, (d) металлический просечно-вытяжной уголок, и (e) композит пластик / свинец.
Электропроводность сети играет важную роль в способности батареи удовлетворять высокие требования по току. Обсуждается важность проводимости сетки для свинцово-кислотных аккумуляторов (1,69). Состав и конфигурация являются важными факторами проектирования, влияющими на проводимость сети. [Pg.577]

Р. Т. Джонсон и. Р. Пирсон, «Влияние состава сети на характеристики свинцово-кислотных аккумуляторов», iu L.Дж. Пирс, изд. Источники энергии 11, Международный комитет симпозиума по источникам энергии, 1987. [Pg.580]

Свинцово-кислотные батареи можно разделить на три основных типа или категории, а именно: автомобильные (SLI), стационарные и движущая сила (промышленная). Кроме того, существует множество специальных батарей, которые нельзя легко отнести к одному из вышеперечисленных типов. Поскольку эти типы батарей изготавливаются из разных материалов и имеют разные конструкции, чтобы соответствовать требованиям их предполагаемого конечного использования, для каждой из них требуется особый сепаратор с определенным составом материала, механической конструкцией, а также физическими, химическими и электрохимическими свойствами, адаптированными для батареи и его соответствующие конкретные виды использования.Эти батареи обычно доступны в версиях с залитым электролитом или с клапаном (герметичными). В этом разделе представлены типы … [Стр.208]

Использование Аккумуляторы, керамические цементы и флюсы, керамика и глазури, стекло, хромовые пигменты, нефтепереработка, лаки, краски, эмали, пробирка руд драгоценных металлов, производство красного свинец, цемент (с глицерином), кислотостойкие составы, составы спичечных головок, другие соединения свинца, ускоритель каучука. [Стр.762]

Фаза Магнели TiO (x = 1.67-1,9) является проводящим. Запатентованный материал этого состава в виде сплошных листов или сот был запатентован для использования в качестве токоприемников в монополярных или биполярных свинцово-кислотных аккумуляторах [15]. Ячеистая структура удерживает пасту и тем самым улучшает адгезию пасты и механическую стабильность пластины, а также электропроводность. Материал устойчив при потенциалах положительной пластины [16,17]. [Стр.118]

Благоприятный эффект сжатия для увеличения срока службы батарей VRLA был подтвержден в проекте, осуществленном Консорциумом передовых свинцово-кислотных аккумуляторов (ALABC) [17].Работа также показала, что состав микротонкодисперсного стеклянного сепаратора имеет важное влияние на срок службы, а именно, более высокий … [Pg.174]

Анализ всего жизненного цикла может быть использован для установления относительных экологических и воздействие аккумуляторных систем на здоровье человека на протяжении всего срока их службы, от производства сырья до окончательной утилизации отработанных аккумуляторов. Тремя наиболее важными факторами, определяющими влияние на общий жизненный цикл, по-видимому, являются состав батареи, производительность батареи и степень, в которой использованные батареи перерабатываются по истечении срока их полезного использования.Эта оценка исследует как аккумуляторные, так и неперезаряжаемые батареи, и включает свинцово-кислотные, никель-кадмиевые, никель-металлогидридные, литий-ионные, углеродно-цинковые и щелочно-марганцевые батареи. [Pg.1]

Наконец, следует учитывать преобразование первичного металла в продукт и форму, которая фактически используется в аккумуляторной системе. Например, электродные материалы в свинцово-кислотных аккумуляторах обычно представляют собой литые свинцовые сетки или сетки из свинцового сплава. Материалы, используемые в никель-кадмиевых батареях, представляют собой оксид кадмия и никелевые пены или сетки с большой площадью поверхности.Технически все эти факторы следует учитывать для проведения подробного анализа жизненного цикла. Однако, опять же, эти различия, как правило, довольно малы по сравнению с основными переменными — составом, производительностью и вариантом утилизации отработанных батарей. [Стр.10]

Влияние фазового состава паст на характеристики свинцово-кислотных аккумуляторов изучалось рядом авторов. [Стр.278]

Активный материал содержит вещества, которые образуют реакцию заряда-разряда.В положительном электроде свинцово-кислотных аккумуляторов активным материалом в заряженном состоянии является диоксид свинца (PbOj), который превращается в сульфат свинца (PbS04) при разряде электрода. Активный материал является наиболее важной частью батареи, и технология батарей должна быть нацелена на оптимальную конструкцию и производительность для предполагаемого применения. Это касается не только химического состава, но и физической структуры и ее стабильности. Для выполнения этих требований были разработаны специальные методы, и основные продукты, а также производственный процесс обычно указываются отдельным производителем батарей.[Pg.163]

Удельная скорость коррозии — это сложная величина, на которую влияет не только состав сплава, но и ряд дополнительных параметров, таких как его металлографическая структура. В целом чистый свинец имеет самую низкую скорость коррозии. Обзор сплавов, которые особенно применяются в свинцово-кислотных аккумуляторных батареях с клапаном, приведен в работе. 32. [Pg.86]

Состав пасты и функции ее компонентов для NAM свинцово-кислотных аккумуляторов … [Pg.73]

Step by Step Expert Guide

Как партнер Amazon я зарабатываю на соответствующих покупках.

Мы продолжаем говорить о дронах и о том, какие они классные. Тем не менее, вы когда-нибудь задумывались о времени автономной работы дрона? Как это работает и как можно улучшить?

Дроны действительно стали предметом разговора в городе. За последние несколько лет ниша беспилотных летательных аппаратов стала очень популярной, и все больше и больше людей используют дроны в качестве хобби, для детальной аэрофотосъемки, а иногда и просто для ловкости полета.

[the_ad_group id = ”13 ″]

Рынок предлагает нам широкий выбор дронов, от трикоптеров, квадрокоптеров до гексакоптеров, октокоптеров и т. Д.Однако одним из самых важных компонентов дрона является его аккумулятор. Это электростанция устройства. Это то, что дает дрону толчок для взлета, полета по небу и выполнения других функций.

Чем больше емкость аккумулятора, тем дольше ваш дрон может работать от одной зарядки. В то время как некоторые маленькие дроны лучше всего подходят для полета в течение 5-6 минут, другие могут летать до 20 минут или даже больше.

Что следует учитывать при выборе аккумулятора для дрона

Для долгого и бесперебойного полета в вашем дроне обязательно должен быть надежный источник питания.Одна большая проблема с батареями для дронов заключается в том, что они разряжаются за 5-20 минут, а на зарядку уходит больше часа. Поэтому всегда полезно иметь несколько сменных батарей, и чтобы узнать о них больше и о том, как выбрать подходящий для вашего дрона, мы предлагаем ознакомиться с нашей статьей о батареях для дрона. Вот некоторые соображения по поводу аккумулятора дрона:

  • Состав батареи — Дроны идеально работают от LiPo батарей. Они намного лучше, чем никель-кадмиевые батареи, в том смысле, что они накапливают большое количество энергии и работают быстрее.
  • Аккумуляторная батарея производителя — для некоторых дронов требуются аккумуляторы, специально предназначенные для этого производителя. Это в основном затрудняет получение сменных батарей и, таким образом, улучшает бизнес производителя.
  • Стоимость замены — Это важный аспект, который следует учитывать. Если вы хотите продлить индивидуальное время полета и, таким образом, ищете запасные батареи, вам необходимо знать о расходах на замену. Некоторые батареи стоят 5% от общей стоимости дрона, а некоторые — до 20%.
  • Время зарядки — Одним из самых больших препятствий для тех, кто хочет прервать полет, является длительное время зарядки аккумуляторов дрона. Вот почему всегда лучше иметь дроны с длительным временем автономной работы, чтобы зарядка не появлялась слишком часто. Но есть способы преодолеть эту проблему. Например, если при использовании зарядного устройства на 2 А дрон заряжается от 60 до 90 минут, вы можете использовать зарядное устройство на 6 А и выполнить работу примерно за половину времени.

Как продлить время автономной работы вашего дрона?

Емкость аккумулятора

Первое, что вам нужно искать, — это подходящий аккумулятор для вашего дрона. Здесь мы бы посоветовали вам выбрать аккумулятор с большей емкостью или емкостью мАч. Во-первых, вам нужно будет проверить аккумулятор, который используется вашим дроном, и посмотреть, подходит ли его емкость дрону или нет.

Следующим шагом для вас будет поиск типа аккумулятора, который нужен вашему дрону, который поможет вам оценить ваши варианты.

Пока вы ищете подходящие батареи, вы должны сделать упор на поисках батарей с большей емкостью. Это правда, что они немного дороже, но ваш дрон заслуживает лучшего, чтобы работать без сбоев. При выборе этих батарей следует учитывать одну вещь — размер батареи.

Причина, по которой мы хотим, чтобы вы были осторожны здесь, заключается в том, что, если вы выберете более крупную батарею, она увеличит вес дрону, что в основном нейтрализует преимущество, которое вы в первую очередь ищете.

[the_ad_group id = ”14 ″]

Если вес дрона увеличится, он определенно будет потреблять больше энергии от батареи, что означает, что вы не сможете дольше держать дрон в воздухе, так как срок службы батареи истощится раньше, чем следовало бы.

Дополнительные батареи

Самый логичный подход, который вы можете предпринять для увеличения срока службы батареи дрона, — это покупка дополнительных батарей. В мире дронов это уловка, которую используют многие профессиональные пилоты дронов, чтобы убедиться, что их батарея никогда не разряжается.

Это правда, что эта конкретная идея напрямую не увеличивает время автономной работы дрона, но определенно способствует общему времени полета дрона. Если вы действительно хотите использовать этот трюк, вам нужно сначала найти дрон, батареи которого легко доступны.

После того, как вы узнаете, какую батарею вам нужно использовать, все, что вам нужно сделать, это зайти в Интернет и заказать нужные. Помните, что когда вы решили купить дополнительные батареи, будет разумным найти более дешевые батареи по сравнению с дорогими, чтобы контролировать свой бюджет.

Сел аккумулятор, плохие новости

Когда вы управляете дроном, забота о каждой его части имеет первостепенное значение. Вот почему вы обязаны следить за тем, чтобы батареи дрона никогда не разряжались полностью. Поэтому было бы разумно выполнить полетную проверку непосредственно перед тем, как вы планируете покататься на дроне.

Одна вещь, которую вы должны знать, как пользователи дронов, — никогда не управлять своим дроном, если заряд батареи ниже 20%.Отслеживание заряда аккумулятора дает двойное преимущество. Во-первых, это помогает контролировать время полета. Во-вторых, большинство экспертов говорят, что ваша батарея изнашивается, если заряд уменьшается до 0%, поэтому постоянный контроль гарантирует ее безопасность.

Помните, что когда вы покупаете дрон, вам следует заряжать аккумуляторы не менее 6 часов подряд, чтобы убедиться, что он не разрядится слишком рано, когда он находится в первом полете.

Когда заряжать

Знание того, когда заряжать аккумуляторы ваших дронов, очень важно для продления срока службы аккумуляторов.Многие из нас склонны заряжать аккумуляторы, как только видят точку зарядки. Но в этом случае мы приносим больше вреда, чем пользы.

По мнению экспертов, лучше всего заряжать аккумуляторы только после того, как они потребят определенное количество энергии. Любой опытный пользователь дронов знает о том, что самое большее количество раз, которое вы можете зарядить аккумулятор перед использованием, — это два раза, особенно когда вы выбираете правило 50% и 50 или 40% и 60. Именно здесь совершают ошибку большинство любителей и начинающих авиалайнеров; так что будьте здесь предельно осторожны.

Время имеет решающее значение для увеличения срока службы батареи. Было замечено, что свежезарядные батареи имеют тенденцию давать лучшие результаты по сравнению с теми, которые были заряжены за несколько дней до полета. Вот почему мы рекомендуем заряжать аккумуляторы за несколько минут до полета на дроне. Причина, по которой эксперты не рекомендуют заряжать батареи заранее, заключается в том, что аккумуляторные батареи имеют тенденцию терять заряд даже в режиме ожидания.

Точно так же, когда вы заряжаете эти аккумуляторы, крайне важно предотвратить их перезаряд. Эти батареи обычно довольно летучие по своей природе; поэтому, если вы перезарядите или перегреете их сверх определенного значения, есть большая вероятность, что они могут взорваться. Если вы считаете, что не можете следить за всем процессом зарядки, вы можете зарядить аккумулятор до 60% или 50%, а затем зарядить остальное непосредственно перед полетом. Это наиболее разумный способ решить эту проблему.

Избавление от защиты камеры и опоры

Когда вы покупаете дрон, вы должны узнать, является ли камера, которая идет в комплекте с ним, съемной или нет. Причина, по которой мы говорим это, заключается в том, чтобы оценить, можете ли вы снять камеру перед запуском дрона. Мы рекомендуем вам не использовать камеру без необходимости.

Камера работает от источника питания от аккумулятора. Поэтому, если вы удалите его, на дроне не только останется на один компонент меньше, требующий мощности, но и уменьшится вес продукта, что облегчит его маневрирование.

Таким образом, вы сможете сэкономить много энергии, что, несомненно, поможет продлить срок службы батареи. Когда вы приобретете дрон, вы также найдете металлическую обертку, которая известна как защита пропеллеров, вокруг пропеллеров, которые отвечают за их защиту.

Нет сомнений в том, что они защищают пропеллеры, но они также увеличивают вес, а это значит, что для управления им потребуется больше усилий. Так что избавление от него может быть хорошей идеей для продления срока службы батареи.Однако снятие ограждений может повредить винты, поэтому вам необходимо оценить, стоит ли рисковать при снятии ограждения винта.

Правильные условия и правильный режим полета

Лучшее время для управления дроном — солнечная и ясная погода, так как вы можете летать на нем сколько душе угодно. Но мы советуем вам не летать на нем во время дождя или неблагоприятных ситуаций. Причина в том, что в этих условиях дрону требуется гораздо больше усилий для полета, что оказывает давление на аккумулятор.

Это, по сути, сокращает время автономной работы, чего вам не хотелось бы. Еще одна идея, которую вы можете реализовать для снижения энергопотребления, — это выбор более консервативного режима полета, а не агрессивного.

[the_ad_group id = ”15 ″]

Этот конкретный режим снижает чувствительность передатчика, что в результате снижает общее энергопотребление. Таким образом, меньшее потребление энергии означает увеличение срока службы батареи.

Дронов с наибольшим временем полета

Мы говорим о дронах с увеличенным временем автономной работы, но в беспилотных летательных аппаратах это проявляется только в том, что они обеспечивают длительное время полета.Более длительный срок службы батареи ведет к увеличению времени полета.

Итак, вот некоторые из самых популярных дронов, которые имеют самое продолжительное время полета и, следовательно, самое продолжительное время автономной работы.

  • Chroma Flight-Ready Drone — лучший в жанре дронов с длительным временем автономной работы — Chroma Flight-Ready Drone. Этот коптер предоставляет вам функции аэрофотосъемки 4K с временем полета до 30 минут! Батарея 11,1 В. 6300 мАч действительно является изюминкой этого мощного устройства.Этот удобный и простой в использовании дрон можно использовать как для развлечений, так и для аэрофотосъемки.
  • Yuneec Q500 Typhoon Quadcopter — Если говорить о длительном сроке службы батарей, то именно этот продукт выделяется в этом отношении. Найти квадрокоптер с такой мощностью довольно сложно. Это особенно полезно, если вы хотите сделать серию аэрофотоснимков с длительным временем полета и периодом зависания около 25 минут! Чтобы лучше понять, что может предложить эта модель, ознакомьтесь с нашим подробным обзором Typhoon.
  • DJI Phantom 3 Advanced — DJI всегда удается предоставить своим пользователям лучшие дроны с захватывающим эффектом. DJI Phantom 3 — один из самых популярных дронов этого дома, известный своими обширными навыками аэрофотосъемки и видеосъемки. Это дает вам высоту 6000 метров. Но что действительно отличает это устройство от других, так это его длительное время полета — около 23-35 минут!
  • Parrot Bebop Drone — Parrot Bepop — суперстильный дрон, который действительно понравился всем пользователям.Это летающая камера, дающая видео в разрешении 720p. Устройство весом 31 грамм работает на чрезвычайно эффективных двигателях, обеспечивающих стабильный полет. Но, что более важно, дрон может работать от 18 до 20 минут от одной зарядки аккумулятора, что упрощает просмотр с высоты птичьего полета.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *