Аккумуляторы виды и характеристики: Виды аккумуляторов для автомобилей

Аккумуляторы виды и характеристики. Типы аккумуляторных батарей. Тип АКБ «Без корпуса» или «гибкие» батареи

• Свинцовые аккумуляторы. В этих аккумуляторах реагентом является диоксид свинца и сам свинец, а электролитом раствор серной кислоты. Еще их называют свинцово-кислотными. Разделяют на четыре группы: стационарные, стартерные, портативные (герметизированные) и тяговые. Наибольшее распространение получили стартерные аккумуляторы, их используют для запуска двигателей внутреннего сгорания и обеспечения энергией устройств в машине. Их недостатком можно назвать невысокие значения удельной энергии, не очень хорошую сохранность заряда и выделение водорода.
• Никель-кадмиевые аккумуляторы. Здесь реагентами выступают гидроксид никеля и кадмий соответственно, а электролитом раствор гидроксида калия, в связи с этим их еще называют щелочными аккумуляторами. Подразделяются на ламельные, безламельные и герметичные. Ламельный никель-кадмиевые аккумуляторы довольно дешевые, характеризуются плоской разрядной кривой, высоким ресурсом работы и прочностью. Применяются для питания шахтных электровозов, подъёмников, средств связи, электронных приборов, стационарного оборудования, для запуска дизелей и авиационных двигателей.
• Герметичные аккумуляторы характеризуются горизонтальной разрядной кривой, высокой скоростью разряда и способностью работать при низкой температуре, но стоят дороже и обладают эффектом памяти. Применяют их для питания портативной аппаратуры, бытовых приборов, детских игрушек. Большой недостаток этих аккумуляторов заключается в токсичности применяемого кадмия.
• Никель-железные аккумуляторы. От вышеописанной проблемы ушли используя вместо кадмия железо. Аккумуляторы не содержат токсичный кадмий, дешевле стоят, имеют долгий срок службы и высокую прочность, но из-за выделения водорода в начале заряда производятся только в негерметичном варианте. Характеризуются высоким саморазрядом, низкой отдачей энергии, при температурах ниже -10 градусов практически неработоспособны. В основном их используют как тяговые источники тока в электровозах и промышленных подъемниках.
• Никель-металлогидридные аккумуляторы. Здесь активным материалом электрода выступает интерметаллид, который сорбирует водород, т.е. фактически он является водородным электродом с восстановленной формой в абсорбированном состоянии. У аккумулятора разрядная кривая такая же, как и у никель-кадмиевых аккумуляторов, но энергия и удельная емкость в 1,5-2 раза выше, плюс к этому они не содержат токсичный кадмий! Сделаны в герметичном исполнении различных форм (цилиндр, призма, диск). Применяют для питания аппаратуры и портативных приборов.
• Никель-цинковые аккумуляторы. Это щелочные аккумуляторы с цинковым электродом. Их удельная энергия в 2 раза больше, чем у никель-кадмиевых. Характеризуются горизонтальной разрядной кривой, высокой удельной мощностью и довольно невысокой ценой, но зато их ресурс довольно мал из-за чего они не вошли в массовое использование. Применяют для портативной аппаратуры.
• Серебряно-цинковые и серебряно-кадмиевые аккумуляторы. В них активными материалами выступают оксид серебра, цинк и кадмий, а электролитом — щелочи. Характеризуются высокими энергиями и мощностями, низким саморазрядом, но за счёт этого и дорого стоят. У серебряно-цинковых небольшой ресурс, выпускаются в форме призмы или диска, служат для питания портативных приборов, а также военной техники.
• Никель-водородные аккумуляторы. В таких аккумуляторах отрицательным электродом выступает пористый газодиффузионный электрод, у которого платиновый катализатор. Характеризуются высокой удельной энергией, высоким ресурсом, но быстро разряжаются и дорого стоят. Нашли применение в космической промышленности.
• Литий-ионные аккумуляторы. Анодом является углеродистый материал, в который внедрены ионы лития. Положительным электродом служит чаще всего кобальт, в который также внедрены ионы лития. Электролит — соль лития в неводном растворителе. Характеризуются высокой удельной энергией, ресурсом и способностью работать при низких температурах. Поэтому их производство в последнее время резко выросло. Применяют в мобильных телефонах, ноутбуках и др. устройствах
• Литий —полимерные аккумуляторы. Здесь отрицательный электрод представлен углеродистым материалом с внедренными ионами лития, а положительный электрод — оксиды кобальта либо марганца. Электролит — раствор соли лития в неводном растворителе, заключен в маленькую полимерную матрицу. По сравнению с описанным выше аккумулятором имеет еще более высокую удельную энергию и ресурс, более безопасен. Применяется в питании электронных портативных устройств.
• Перезаряжаемые марганцево-цинковые источники тока. Это такие источники тока с щелочным элкетролитом, которые способны электрически перезаряжаться. Высокая удельная энергия, низкий саморазряд, небольшая стоимость. Герметичное исполнение, но очень маленький ресурс, всего 20-50 циклов.

Причин искать новый аккумулятор для своего автомобиля может быть много. Основная — крайний износ или отказ старого: постоянно снимать на подзарядку батарею или «прикуривать» автомобиль по утрам людям быстро надоедает. При доработках автомобиля часто приходится устанавливать дополнительный аккумулятор или более емкий на замену штатному — это нужно для питания лебедки внедорожника или мощной аудиосистемы шоу-кара.

Что нужно знать при выборе аккумулятора? Во-первых, варианты его конструкции:

• Свинцово-кислотные аккумуляторы — простейший и самый старый тип. Они состоят из шести банок, в которых свинцовые пластины погружены в раствор серной кислоты. Такие аккумуляторы дешевы, возможность замены электролита позволяет «реанимировать» их в ряде случаев. Ряд моделей, однако, выпускается необслуживаемыми (без возможности вывернуть пробки банок). Они стойко переносят перезаряд, но при глубоком разряде могут необратимо потерять емкость или вообще перестать набирать заряд (происходит разрушение пластин).
• Гелевые аккумуляторы вместо жидкого электролита используют загущенную кремниевыми соединениями кислоту. Благодаря этому они не только герметичны, но и продолжают работать при любом угле наклона. Гелевые аккумуляторы способны сохранять работоспособность при глубоком разряде, но более требовательны к условиям заряда. Кроме того, их цена наиболее высока.
• Выполненные по технологии AGM аккумуляторы сочетают в себе элементы конструкции и стандартных батарей, и гелевых: в них используется жидкий электролит, пропитывающий наполнитель (обычно — стекловолокно) между пластинами. Они могут работать практически при любом наклоне (переворачивать вверх дном не рекомендуется). Аккумуляторы AGM стойки к вибрациям, так как наполнитель не дает пластинам разрушаться. Но, в отличие от обычных и гелевых батарей, они чувствительны и к глубокому разряду, и к перезаряду одновременно.

Для старой машины лучшим вариантом станет дешевый свинцово-кислотный аккумулятор. Владельцу нового автомобиля, у которого нет оснований опасаться неисправности генератора, можно посоветовать аккумулятор, выполненный по технологии AGM: несмотря на требовательность к условиям цикла заряда/разряда, он обеспечит больший стартовый ток и быстрое восстановление заряда. Гелевые же аккумуляторы из-за высокой цены чаще всего становятся элементом тюнинга автомобилей. Благодаря высокой токоотдаче и переносимости сильного разряда их часто используют для питания мощных аудиосистем (штатный аккумулятор при этом отвечает за питание основной электрики автомобиля).

Также нужно знать полярность аккумулятора , то есть порядок расположения клемм на его корпусе. Большинство моделей автомобилей имеют слишком короткие или неудобно расположенные силовые провода, чтобы на них можно было ставить батареи «неправильного» типа. Если повернуть аккумулятор клеммами к себе, то у батареи с прямой («российской») полярностью плюсовая клемма будет находиться слева, у батареи с обратной («европейской») — справа.

Пусковой ток

аккумулятора, указываемый на его этикетке, может измеряться по разным методикам:

• EN (европейская методика измерения): измеряется максимальный ток, который аккумулятор может отдавать в течение 10 секунд при температуре -18˚С при напряжении не ниже 7,5 В;
• DIN (немецкий промышленный стандарт): при той же температуре измеряется средний ток за 30 секунд, при этом напряжение не должно падать ниже 9 В;
• SAE (американский стандарт): ток измеряется при -18˚С в течении 30 секунд, максимальное падение напряжения — 7,2 В.

Как видно из этого описания, наиболее жесткая методика измерения — стандарт DIN (аккумулятор, выдающий ток 365 А по DIN, по методике EN получит маркировку 600 А). Выбирая аккумуляторную батарею, следует ориентироваться на этот показатель, что позволит рассчитывать на уверенный запуск зимой.

Так как автомобильные аккумуляторы в пределах одной и той же производственной линейки могут иметь разную полярность, емкость и цену, мы за основу рейтинга возьмем наиболее востребованный вариант: аккумуляторы с емкостью от 55 до 70 А*ч.

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

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

Виды аккумуляторных батарей

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

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

Основные виды аккумуляторов приведены в таблице №1.

	Применение	Обозначение	Рабочая температура, ºC	Напряжение элемента, В	Удельная энергия, Вт∙ч/кг
Литий-ионный (Литий-полимерный, литий-марганцевый, литий-железно-сульфидный, литий-железно-фосфатный, литий-железо-иттрий-фосфатный, литий-титанатный, литий-хлорный, литий-серный)	Транспорт, телекоммуникации, системы солнечной энергии, автономное и резервное электроснабжение, Hi-Tech, мобильные источники питания, электроинструмент, электромобили и т.д.	Li-Ion (Li-Co, Li-pol, Li-Mn, LiFeP, LFP, Li-Ti, Li-Cl, Li-S)
никель-солевой	Автомобильный транспорт, Ж\Д транспорт, Телекоммуникации, Энергетика, в том числе альтернативная, Системы накопления энергии
никель-кадмиевый	Электрокары, речные и морские суда, авиация
железо-никелевый	Резервное электропитание, тяговые для электротранспорта, цепи управления
никель-водородный
никель-металл-гидридный	электромобили, дефибрилляторы, ракетно-космическая техника, системы автономного энергоснабжения, радиоаппаратура, осветительная техника.
никель-цинковый	Фотоаппараты
свинцово-кислотный	Системы резервного питания, бытовая техника, ИБП, альтернативные источники питания, транспорт, промышленность и т.д.
серебряно-цинковый	Военная сфера
серебряно-кадмиевый	Космос, связь, военные технологии
цинк-бромный
цинк-хлорный

Таблица №1. Классификация аккумуляторных батарей.

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

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

Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи

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

Принцип действия свинцово-кислотных батарей

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

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

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

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

Типы свинцово-кислотных батарей

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

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

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

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

Рисунок №4.

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

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

Рисунок №5.

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

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

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


Рисунок №6. Строение OPzV аккумулятора EverExceed.

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

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

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

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

Рисунок №7.

Характеристики свинцово-кислотных аккумуляторов

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

			AGM VRLA	GEL VRLA
Емкость, Ампер/час
Напряжение, Вольт
Оптимальная глубина разряда, %
Допустимая глубина разряда, %
Циклический ресурс, D.O.D.=50%
Оптимальная температура, °С
Диапазон рабочих температур, °С
Срок службы, лет при +20°С
Саморазряд, %
Макс. ток заряда, % от емкости
Минимальное время заряда, ч
Требования к обслуживанию						1 – 2 года
Средняя стоимость, $, 12В/100Ач.

Таблица №2. Сравнительные характеристики по видам свинцово-кислотных батарей.

Для анализа использовались усредненные данные более чем 10-ти производителей батарей, продукция которых представлена на рынке Украины в течение длительного времени и успешно применяется во многих областях (EverExceed, B.B. Battery, CSB, Leoch, Ventura, Challenger, C&D Techologies, Victron Energy, SunLight, Troian и другие).

Литий-ионные (литиевые) аккумуляторные батареи

История прохождения происхождения уходит в 1912 год, когда Гилберт Ньютон Льюис работал над вычислением активностей ионов сильных электролитов и проводил исследования электродных потенциалов целого ряда элементов, включая литий. С 1973 года работы были возобновлены и в результате появились первые элементы питания на основе лития, которые обеспечивали только один цикл разряда. Попытки создать литиевый аккумулятор затруднялись активностью свойств лития, которые при неправильных режимах разряда или заряда вызывали бурную реакцию с выделением высокой температуры и даже пламени. Компания Sony выпустила первые мобильные телефоны с подобными аккумуляторами, но была вынуждена отозвать продукцию обратно после нескольких неприятных инцидентов. Разработки не прекращались и в 1992 году появились первые «безопасные» аккумуляторы на основе ионов лития.

Аккумуляторы литий-ионного типа обладают высокой плотностью энергии и благодаря этому при компактном размере и легком весе обеспечивают в 2-4 раза большую емкость по сравнению со свинцово-кислотными аккумуляторами. Несомненно, большим достоинством литий-ионных батарей является высокая скорость полной 100% перезарядки в течение 1-2 часов.

Li-ion батареи получили широкое применение в современной электронной технике, автомобилестроении, системах накопления энергии, солнечной генерации электроэнергии. Крайне востребованы в высокотехнологичных устройствах мультимедиа и связи: телефонах, планшетных компьютерах, ноутбуках, радиостанциях и т. д. Современный мир сложно представить без источников питания литий-ионного типа.

Принцип действия литиевых (литий-ионных) батарей

Принцип работы заключается в использовании ионов лития, которые связаны молекулами дополнительных металлов. Обычно, в дополнение к литию применяются литийкобальтоксид и графит. При разряде литий-ионного аккумулятора происходит переход ионов от отрицательного электрода (катода) к положительному (аноду) и наоборот при заряде. Схема аккумулятора предполагает наличие разделительного сепаратора между двумя частями элемента, это необходимо для предотвращения самопроизвольного перемещения ионов лития. Когда цепь аккумулятора замкнута и происходит процесс заряда или разряда, ионы преодолевают разделительный сепаратор стремясь к противоположно заряженному электроду.

Рисунок №8. Электрохимическая схема литий-ионного аккумулятора.

Благодаря своей высокой эффективности, литий-ионные аккумуляторы получили бурное развитие и множество подвидов, например, литий-железо-фосфатные аккумуляторы (LiFePO4). Ниже приведена графическая схема работы этого подтипа.

Рисунок №9. Электрохимическая схема процесса разряда и разряда LiFePO4 батареи.

Типы литий-ионных аккумуляторов

Современные литий-ионные аккумуляторы имеют множество подтипов, основная разница которых заключается в составе катода (отрицательно заряженного электрода). Также может изменяться состав анода для полной замены графита или использования графита с добавлением других материалов.

Различные виды литий-ионных аккумуляторов обозначаются по их химическому разложению. Для рядового пользователя это может быть несколько сложно, поэтому каждый тип будет описан максимально подробно, включая его полное название, химическое определение, аббревиатуру и краткое обозначение. Для удобства описания будет использоваться сокращенное название.

Литий кобальт оксид (LiCoO2) – Обладает высокой удельной энергией, что делает литий-кобальтовый аккумулятор востребованным в компактных высокотехнологичных устройствах. Катод батареи состоит из оксида кобальта, тогда как анод – из графита. Катод имеет слоистую структуру и во время разряда ионы лития перемещаются от анода к катоду. Недостатком этого типа является относительно короткий срок службы, невысокая термическая стабильность и лимитированная мощность элемента.

Литий-кобальтовые батареи не могут разряжаться и заряжаться током, превосходящим номинальную емкость, поэтому аккумулятор с емкостью 2,4Ач может работать с током 2,4А. Если для заряда будет применяться большая сила тока, то это вызовет перегрев. Оптимальный зарядный ток составляет 0,8C, в данном случае 1,92А. Каждый литий-кобальтовый аккумулятор комплектуется схемой защиты, которая ограничивает заряд и скорость разряда и лимитирует ток на уровне 1C.

На графике (Рис. 10) отражены основные свойства литий-кобальтовых аккумуляторов с точки зрения удельной энергии или мощности, удельная мощность или способность обеспечивать высокий ток, безопасности или шансы воспламенения при высокой нагрузке, рабочая температура окружающей среды, срок службы и циклический ресурс, стоимость.

Рисунок №10.

Литий Оксид Марганца (LiMn2O4, LMO) – первая информация об использовании лития с марганцевыми шпинелями была опубликована в научных докладах 1983 года. Компания Moli Energy в 1996 году выпустила первые партии аккумуляторов на основе литий-оксид-марганца в качестве материала катода. Такая архитектура формирует трехмерные структуры шпинели, что улучшает поток ионов к электроду, тем самым снижая внутреннее сопротивление и повышая возможные токи заряда. Также преимущество шпинели в термической стабильности и повышенной безопасности, однако циклический ресурс и срок службы ограничен.

Низкое сопротивление обеспечивает возможность быстрого заряда и разряда литий-марганцевого аккумулятора с высоким током до 30А и кратковременно до 50А. Применяется для мощных электроинструментов, медицинского оборудования, а также гибридных и электрических транспортных средств.

Потенциал литий-марганцевых аккумуляторов примерно на 30% ниже по сравнению с литий-кобальтовыми батареями, однако эта технология обладает примерно на 50% лучшими свойствами, чем аккумуляторы на основе никелевых химических компонентов.

Гибкость конструкции позволяет инженерам оптимизировать свойства батареи и достичь длительного срока службы, высокой емкости (удельная энергия), возможности обеспечивать максимальный ток (удельная мощность). Например, с длительным сроком эксплуатации типоразмер элемента 18650 имеет емкость 1,1Ач, тогда как элементы, оптимизированные на повышенную емкость, – 1,5Ач, но при этом они имеют меньший срок службы.

На графике (Рис. 12) отраженны не самые впечатляющие характеристики литий-марганцевых аккумуляторов, однако современные разработки позволили существенно повысить эксплуатационных характеристики и сделать этот тип конкурентным и широко применяемым.

Рисунок №11.

Современные аккумуляторы литий-марганцевого типа могут производиться с добавлениями других элементов – литий-никель-марганец-кобальт оксид (NMC), подобная технология существенно продлевает срок службы и повышает показатели удельной энергии. Этот состав привносит лучшие свойства из каждой системы, так называемые LMO (NMC) применяются для большинства электромобилей, таких как Nissan, Chevrolet, BMW и т. д.

Литий-Никель-Марганец-Кобальт оксид (LiNiMnCoO2 или NMC) – ведущие производители литий-ионных батарей сосредоточились на сочетании никеля-марганца-кобальта в качестве материалов катода (NMC). Похожий на литий-марганцевый тип, эти аккумуляторы могут быть адаптированы для достижения показателей высокой удельной энергии или высокой удельной мощности, однако, не одновременно. К примеру, элемент NMC типа 18650 в состоянии умеренной нагрузки имеет емкость 2,8Ач и может обеспечить максимальный ток 4-5А; NMC элемент, оптимизированный к параметрам повышенной мощности, имеет всего 2Втч, но может обеспечить непрерывный ток разряда до 20А. Особенность NMC заключается в сочетании никеля и марганца, в качестве примера можно привести поваренную соль, в которой основные ингредиенты натрий и хлорид, которые в отдельности являются токсичными веществами.

Никель известен своей высокой удельной энергией, но низкой стабильностью. Марганец имеет преимущество формирования структуры шпинели и обеспечивает низкое внутреннее сопротивление, но при этом обладает низкой удельной энергией. Комбинируя эти два металла, можно получать оптимальные характеристика NMC аккумулятора для разных режимов эксплуатации.

NMC аккумуляторы прекрасно подходят для электроинструмента, электровелосипедов и других силовых агрегатов. Сочетание материалов катода: треть никеля, марганца и кобальта обеспечивают уникальные свойства, а также снижают стоимость продукта в связи с уменьшением содержания кобальта. Другие подтипы, как NCM, CMN, CNM, MNC и MCN имеют отличное соотношение тройки металлов от 1/3-1/3-1/3. Обычно, точное соотношение держится производителем в секрете.

Рисунок №12.

Литий-Железо-Фосфатные (LiFePO4) – в 1996 в университете штата Техас (и другими участниками) был применен фосфат в качестве катодного материала для литиевых аккумуляторов. Литий-фосфат предлагает хорошие электрохимические характеристики с низким сопротивлением. Это стало возможным с нано-фосфатом материала катода. Основными преимуществами являются высокий протекающий ток и длительный срок службы к тому же, хорошая термическая стабильность и повышенная безопасность.

Литий-железо-фосфатные аккумуляторы терпимее к полному разряду и менее подвержены «старению», чем другие литий-ионные системы. Также LFP более устойчивы к перезаряду, но как и в других аккумуляторах литий-ионного типа, перезаряд может вызвать повреждение. LiFePO4 обеспечивает очень стабильное напряжение разряда – 3,2В, это же позволяет использовать всего 4 элемента для создания батареи стандарта 12В, что в свою очередь позволяет эффективно заменять свинцово-кислотные батареи. Литий-железо-фосфатные аккумуляторы не содержат кобальт, это существенно снижает стоимость продукта и делает его более экологически чистым. В процессе разряда обеспечивает высокий ток, а также может быть заряжен номинальным током всего за один час до полной емкости. Эксплуатация при низких температурах окружающей среды снижает производительность, а температура свыше 35ºС – несколько сокращается срок службы, но показатели намного лучше, чем у свинцово-кислотных, никель-кадмиевых или никель-металлогидридных аккумуляторов. Литий-фосфат имеет больший саморазряд, чем другие литий-ионные аккумуляторы, которые могут вызвать потребность балансировки батарейных кабинетов.

Рисунок №13.

Литий-Никель-Кобальт-Оксид Алюминия (LiNiCoAlO2) – литий-никель-кобальто-оксид алюминиевые батареи (NCA) появились в 1999 году. Этот тип обеспечивает высокую удельную энергию и достаточную удельную мощность, а также длительный срок службы. Однако существуют риски воспламенения, в следствие чего был добавлен алюминий, который обеспечивает более высокую стабильность электрохимических процессов, протекающих в аккумуляторе при высоких токах разряда и заряда.

Рисунок №14.

Литий-титанат (Li4Ti5O12) – аккумуляторы с анодами из литий-титаната были известны с 1980-х годов. Катод состоит из графита и имеет сходство с архитектурой типичной литий-металлической батареи. Литий-титанат имеет напряжение элемента 2,4В, может быть быстро заряжен и обеспечивает высокий разрядный ток 10C, который в 10 раз превышает номинальную емкость батареи.

Литий-титанатные аккумуляторы отличаются повышенным циклическим ресурсом по сравнению с другими Li-ion видами батарей. Обладают высокой безопасностью, а также способны работать при низких температурах (до –30ºC) без ощутимого снижения рабочих характеристик.

Недостаток заключается в достаточно высокой стоимости, а также в небольшом показателе удельной энергии, порядка 60-80Втч/кг, что вполне сопоставимо с никель-кадмиевыми аккумуляторами. Области применения: электрические силовые агрегаты и источники бесперебойного питания.

Рисунок №15.

Литий-полимерные аккумуляторы (Li-pol, Li-polymer, LiPo, LIP, Li-poly) – литий полимерные аккумуляторы отличаются от литий-ионных тем, что в них используется специальный полимерный электролит. Возникший ажиотаж к этому виду батарей с 2000-х годов длится до сегодняшнего времени. Основан он не безосновательно, т. к. при помощи специальных полимеров удалось создать батарею без жидкого или гелеобразного электролита, это дает возможность создавать батареи практически любой формы. Но основная проблема заключается в том, что твердый полимерный электролит обеспечивает плохую проводимость при комнатной температуре, а лучшие свойства демонтирует в разогретом состоянии до 60°С. Все попытки ученых обнаружить решение этой задачи оказали тщетны.

В современных литий-полимерных батареях применяется небольшое количество гелевого электролита для лучшей проводимости при нормальной температуре. А принцип работы построен на одном из описанных выше типов. Самым распространенным является литий-кобальтовый тип с полимерным гелеобразным электролитом, который применяется в большинстве случаев.

Основная разница между литий-ионными аккумуляторами и литий-полимерными заключается в том, что микропористый полимерный электролит заменяется традиционным разделительным сепаратором. Литий-полимер имеет немного больший показатель удельной энергии и дает возможность создавать тонкие элементы, но стоимость на 10-30% выше, чем литий-ионных. Существенная разница есть и в структуре корпуса. Если для литий-полимерных применяется тонкая фольга, которая дается возможность создавать настолько тонкие элементы питания, что они похожи на кредитные карты, то литий-ионные собираются в жестком металлическом корпусе для плотной фиксации электродов.

Рисунок №17. Внешний вид Li-polymer аккумулятора для мобильного телефона.

Характеристики литий-ионных аккумуляторов

В таблице отсутствует максимальная емкость элементов, т. к. технология литий-ионных аккумуляторов не позволяет производить мощные отдельные элементы. Когда необходима высокая емкость или постоянный ток, батареи соединятся параллельно и последовательно при помощи перемычек. Состояние обязательно должна контролировать система батарейного мониторинга. Современные батарейные кабинеты для ИБП и солнечных электростанций на основе литиевых элементов могут достигать напряжения 500-700В постоянного тока с емкостью около 400А/ч, а также емкости 2000 – 3000Ач с напряжением 48 или 96В.

Параметр \ Тип
Напряжение элемента, Вольт;
Оптимальная температура, °С;
Срок службы, лет при +20°С;
Саморазряд в мес., %
Макс. ток разряда
Макс. ток заряда
Минимальное время заряда, ч
Требования к обслуживанию
Уровень стоимости

Никель-кадмиевые аккумуляторные батареи

Изобретателем является шведский ученый Вальдемар Юнгнер, который запатентовал технологию производства никель кадмиевого типа в 1899 году. D 1990 году возник патентный спор с Эдисоном, который Юнгнер проиграл в силу того, что не владел таким средствами, как его оппонент. Компания «Ackumulator Aktiebolaget Jungner», основанная Вальдемаром, оказалась на грани банкротства, однако, сменив название на «Svenska Ackumulator Aktiebolaget Jungner», предприятие все же продолжило свое развитие. В настоящее время предприятие, основанное разработчиком, носит название «SAFT AB» и производит одни из самых надежных никель-кадмиевых аккумуляторов в мире.

Никель-кадмиевые аккумуляторы относятся к очень долговечному и надежному типу. Существуют обслуживаемые и необслуживаемые модели с емкостью от 5 до 1500Ач. Обычно поставляются в виде сухо-заряженных банок без электролита с номинальным напряжением 1,2В. Несмотря на схожесть конструкции со свинцово-кислотными, никель- кадмиевые батареи имеют ряд существенных преимуществ в виде стабильной работы при температуре от –40°С, возможности выдерживать высокие пусковые токи, а также оптимизированы моделями для быстрого разряда. Ni-Cd батареи устойчивы к глубокому разряду, перезаряду и не требуют моментального заряда как свинцово-кислотный тип. Конструктивно производятся в ударопрочном пластике и хорошо переносят механические повреждения, не боятся вибрации и т.п.

Принцип действия никель-кадмиевых батарей

Щелочные аккумуляторы, электроды которых состоят из гидрата окиси никеля с добавлениями графита, окиси бария и порошкового кадмия. В качестве электролита, как правило, выступает раствор с 20%-ным содержанием калия и добавлением моногидрата лития. Пластины разделены изолирующими сепараторами во избежании замыкания, одна отрицательно заряженная пластина расположена между двумя положительно заряженными.

В процессе разряда никель-кадмиевой батареи происходит взаимодействие между анодом с гидратом окиси никеля и ионами электролита, образуя гидрат закиси никеля. В это же время катод из кадмия образует гидрат окиси кадмия, тем самым создавая разность потенциалов до 1,45В обеспечивая напряжение внутри аккумулятора и во внешней замкнутой цепи.

Процесс заряда никель-кадмиевых аккумуляторов сопровождается окислением активной массы анодов и переходом гидрата закиси никеля в гидрат окиси никеля. Одновременно катод восстанавливается с образованием кадмия.

Достоинством принципа действия никель-кадмиевой батареи является то, что все составляющие, которые образуются в процессе циклов разряда и заряда, почти не растворяются в электролите, а также не вступают в какие-либо побочные реакции.

Рисунок №16. Строение Ni-Cd аккумулятора.

Типы никель-кадмиевых аккумуляторов

В настоящее время батареи Ni-Cd используют чаще всего в промышленности, где требуется обеспечивать питанием разнообразные приложения. Некоторые производители предлагают несколько подвидов никель-кадмиевых аккумуляторов, которые обеспечивают наилучшую работу в определенных режимах:

время разряда 1,5 – 5 часов и более – обслуживаемые батареи;

время разряда 1,5 – 5 часов и более – необслуживаемые батареи;

время разряда 30 – 150 минут – обслуживаемые батареи;

время разряда 20 – 45 минут – обслуживаемые батареи;

время разряда 3 – 25 минут – обслуживаемые батареи.

Характеристики никель-кадмиевых аккумуляторов

Параметр \ Тип	Никель-кадмиевые / Ni-Cd
Емкость, Ампер/час;
Напряжение элемента, Вольт;
Оптимальная глубина разряда, %;
Допустимая глубина разряда, %;
Циклический ресурс, D.O.D.=80%;
Оптимальная температура, °С;
Диапазон рабочих температур, °С;
Срок службы, лет при +20°С;
Саморазряд в мес., %
Макс. ток разряда
Макс. ток заряда
Минимальное время заряда, ч
Требования к обслуживанию	Малообслуживаемые или необслуживанемые
Уровень стоимости	средняя (300 – 400$ 100Ач)

Высокие технические характеристики делают этот тип аккумуляторных батарей очень привлекательным для решения производственных задач, когда требуется высоконадежный источник резервного питания с длительным сроком службы.

Никелево-железные аккумуляторные батареи

Впервые были созданы Вальдемаром Юнгнером в 1899 году, когда он пытался найти более дешевый аналог кадмию в составе никель-кадмиевых батарей. После долгих испытаний Юнгнер отказался от применения железа, т. к. заряд осуществлялся слишком медленно. Несколькими годами позднее, Томас Эдисон создал никель-железный аккумулятор, который осуществлял питание электромобилей «Baker Electric» и «Detroit Electric».

Дешевизна производства позволили никель-железным аккумуляторам стать востребованными в электротранспорте в качестве тяговых батарей, также применяются для электрификации пассажирских вагонов, питания цепей управления. В последние годы о никель-железных аккумуляторах заговорили с новой силой, т. к. они не содержат токсичных элементов вроде свинца, кадмия, кобальта и т. д. В настоящее время некоторые производители продвигают их для систем возобновляемой энергетики.

Принцип действия никелево-железных батарей

Аккумуляция электроэнергии происходит при помощи никель оксида-гидроксида, применяемого в качестве положительных пластин, железа – в качестве отрицательных пластин и жидкого электролита в виде едкого калия. Никелевые стабильные трубки или «карманы» содержат активное вещество

Никелево-железный тип очень надежный, т.к. выдерживает глубокие разряды, частые перезаряды, а также может находится в недозаряженном состоянии, что очень пагубно для свинцово-кислотных батарей.

Характеристики никелево-железных аккумуляторов

Параметр \ Тип	Никель-кадмиевые / Ni-Cd
Емкость, Ампер/час;
Напряжение элемента, Вольт;
Оптимальная глубина разряда, %;
Допустимая глубина разряда, %;
Циклический ресурс, D.O.D.=80%;
Оптимальная температура, °С;
Диапазон рабочих температур, °С;
Срок службы, лет при +20°С;
Саморазряд в мес., %
Макс. ток разряда
Макс. ток заряда
Минимальное время заряда, ч
Требования к обслуживанию	Малообслуживаемые
Уровень стоимости	средняя, низкая

Использованные материалы

Исследования компании Boston Consulting Group

Техническая документация ТМ Bosch, Panasonic, EverExceed, Victron Energy, Varta, Leclanché, Envia, Kokam, Samsung, Valence и других.

Аккумулятор — это многоразовый источник тока, который предназначен для накопления и хранения энергии. Его работа основана на обратимых окислительно-восстановительных реакциях, что дает возможность использовать батарею многократно. Для создания аккумуляторной батареи, несколько аккумуляторов соединяют в одну цепь.

Виды аккумуляторов

Для бытовых приборов и инструментов используется несколько типов аккумуляторных батарей, которые отличаются по используемым для их изготовления материалам.

Никель-кадмиевые (NiCd)

Этот аккумулятор выдерживать большое количество разрядов и зарядов, устойчив к низким температурам и у него большой допустимый ток разряда. Одними из основных его достоинств является низкая цена и большой срок службы. Недостатки указанного вида в том, что он быстро саморазряжается и имеет низкую плотность энергии.

Основным недостатком такого оборудования является «эффект памяти», что приводит к снижению полезной емкости при неполном разряде батареи. Для восстановления номинальной мощности, надо полностью разрядить, а потом снова зарядить это устройство. Чтобы увеличить срок службы такого оборудования, необходимо полностью его разряжать и только потом ставить на зарядку. Для заряда надо использовать только то устройство, которое шло в комплекте, либо таким, которое соответствует требованиям производителя батареи.

Никель-металлогидридные (NiMh)

Такие батареи появились позже, и они являются более перспективными. Сейчас они массово используются для разной бытовой техники, но для телефонов и ноутбуков применяются еще более прогрессивные виды.

Литий-ионные (LiIon)

Такой аккумулятор чаще всего используется для питания ноутбуков, фотоаппаратов и другой техники, но в современных телефонах он уже используюется редко, так как вытесняется более прогрессивным типом батарей. Их основной недостаток в высокой чувствительности к перезаряду, поэтому в устройствах, где используются такие батареи, обязательно устанавливают контроллер, который ограничивает заряд.

Литий-полимерные (LiPol)

Самые современные устройства, основным их отличием является то, что электролит гелеобразный, поэтому такие аккумуляторы могут быть очень тонкими. Они чаще всего применяются в мобильных телефонах, плеерах и другой технике, имеющей небольшие размеры. Так как такие батареи также чувствительны к перезаряду, использовать их в устройствах с неисправным контроллером заряда нельзя. Если нарушается герметичность также нельзя эксплуатировать такую батарею.

Устройство

Раньше аккумуляторные батареи для бытовой техники и телефонов по своему строению были точной копией тех, что используются в автомобилях. Современные технологии позволили разработать литий-ионные батареи, у которых катод покрыт алюминиевой, а анод медной фольгой. В литий-полимерных моделях в качестве банок используются мягкие пакеты, которые заполняются гелеобразным раствором лития в полимере.

Чтобы контролировать заряд, такая аккумуляторная батарея обязательно имеет устройство, которое выполнено в виде электронной платы. Вместо привычных двух контактов, такие батареи с платой телефона соединяются при помощи конвектора — многополюсного соединения.

Принцип работы

Независимо от типа, любой аккумулятор работает благодаря наличию разности напряжения между пластинами из металла, погруженными в электролит.

Химические процессы, происходящие в батарее, являются обратимыми, поэтому после ее разряжения, есть возможность при помощи заряда восстановить работоспособность. Во время заряда ток пропускают в противоположном направлении, которое будет при разряде аккумуляторной батареи.

Основной характеристикой является емкость, то есть величина заряда, которую полностью заряженная батарея может отдать при разряде до наименьшего допустимого значения. Для ее измерения обычно используются Ач.

Области применения

Аккумулятор используется в различных отраслях и имеет широкое применение. Аккумуляторные батареи применяют для освещения вагонов, питания различной апертуры на автомобилях, в мобильных телефонах, в бытовой технике и электронике.

Для того чтобы обезопасить компьютер и имеющуюся информацию при внезапном исчезновении питания, используются . Основным его элементом является АКБ. Первоначальный запуск любого автомобиля не возможет без заряженной аккумуляторной батареи.

Как выбрать аккумулятор

Рассмотрим особенности выбора АКБ для мобильного телефона. Сначала надо разобраться, какая батарея установлена в вашем телефоне, так как она может быть съемной или несъемной.

Если ее можно снять, то открывают заднюю крышку телефона и внимательно изучают характеристики батареи:

• Емкость.
• Модель.
• Напряжение.

При наличии и несъемной АКБ, ее данные можно узнать из паспорта телефона или на сайте производителя. Современный рынок предлагает оригинальные аккумуляторы, аналогичные и «ноунейм». На последний вариант лучше вообще не обращать внимания, так как такая батарея может не только вывести из строя телефон, а даже взорваться.

Между собой оригинальные и аналоговые изделия практически ничем не отличаются по своим характеристикам, но оригинальные батареи будут намного дороже. Учтите, что некоторые производители не делают оригинальные запчасти, поэтому в таком случае придется приобретать аналогичный источник питания.

Аккумулятор для автомобиля

В этом случае надо обращать внимание на такие характеристики как емкость, пусковой ток и габариты изделия. Важно, чтобы емкость и величина пускового тока не очень отличались от той аккумуляторной батареи, что была установлена на заводе-производителе, так как генератор и другое оборудование рассчитаны на определенные их значения.

Кроме описанных характеристик, обращают внимание на наличие дополнительных элементов: ручка для удобной транспортировки, защита клемм, наличие встроенного индикатора заряда.

Достоинства и недостатки

Рассмотрим, какие есть преимущества и недостатки у разных типов батарей.

Преимущества NiCd устройств:

• Быстрая зарядка, можно использовать ток, который равен и даже превышает емкость батареи, злоупотреблять часто большим зарядным током нельзя и если требуется быстрый заряд, то используют устройства, определяющие полный заряд батареи, после чего они должны отключаться.
• Могут давать в нагрузку ток большого значения.
• Если соблюдаются правила эксплуатации, то срок службы будет большим.
• Возможность восстановления при понижении емкости.
• Доступная стоимость.

Недостатки будут такие:

• Наличие «эффекта памяти».
• Высокий уровень саморазряда.
• Большой вес и размеры.
• Требуется специальная утилизация из-за наличия кадмия.

Особенности NiMh батарей:

• Больше плотность электроэнергии, поэтому они имеют меньший вес и размеры.
• Срок службы зависит от глубины разряда, чтобы батарея дольше служила, лучше ее эксплуатировать не с полным, а с поверхностным разрядом.
• Зарядка не может проводиться так быстро, как в предыдущем варианте.
• «Эффект памяти» выражен намного меньше.
• У них небольшое количество рабочих циклов.
• Высокий саморазряд, который достигает 30% в месяц.

LiIon батареи имеют следующие достоинства:

• Небольшой вес и размеры, достигается это за счет высокой плотности электроэнергии.
• Незначительный саморазряд.
• На протяжении всего срока службы не требуют никакого обслуживания.

Недостатки таких АКБ следующие:

• Высокая цена.
• Хранить такие батареи надо только заряженными.
• Даже если они не используются, происходит процесс старения, уже через два года, если ими не пользоваться, они обычно выходят из строя.

LiPol устройства являются самыми современными, но пока массово они не применяются, поэтому объективно оценить их преимущества и недостатки пока нельзя.

Если сравнивать их с другими типами, то в таких устройствах меньше рабочих циклов, и они рассчитаны на небольшой ток нагрузки. Технология их изготовления позволяет создавать тонкие и пластичные геометрические формы, что нехарактерно для других типов батарей. Как и у всего нового, стоимость таких батарей пока высокая.

Сейчас в электронных устройствах в основном используются NiMh и LiIon аккумуляторы. У первых будет больше срок службы при умеренных нагрузках и ниже стоимость, у вторых простое обслуживание и большой срок службы при интенсивных нагрузках. Никель-кадмиевые устройства уже практически не используются, а литий-полимерные только завоевывают рынок.

Автомобильные аккумуляторы отличаются по типам и характеристикам, что достаточно сильно усложняет процесс их выбора для автовладельцев. Ведь характеристики аккумуляторных батарей для автомобилей определяют не только работоспособность автомобиля, но и дополнительных электронных устройств – магнитолы, кондиционера, прикуривателя. В вопросе, какие виды аккумуляторов есть, мы и попробуем сегодня разобраться, приведя краткое описание каждого из них.

Особенности традиционных «сурьмянистых» автомобильных аккумуляторов

Традиционный тип аккумуляторной батареи содержит в своих свинцовых пластинах более 5% сурьмы. Для современных аккумуляторов это уже не характерно, так как процент сурьмы в них разительно снизили. Необходимо это было для того, чтобы предотвратить резкое усиление процесса электролиза, который из-за сурьмы активизируется уже по достижении показателя напряжения в 12 В. Еще одним недостатком таких аккумуляторов является необходимость заливать в них дистиллированную воду, так как из-за испарения воды верхние края электродов постоянно выходят наружу.

Взирая на все это, хотя бы раз в месяц приходится проверять такой аккумулятор и контролировать, на каком уровне находится вода и достигает ли плотность электролита необходимого показателя.

Для чего же тогда в свинец нужно было добавлять сурьму? Делали это исключительно для увеличения прочности пластин внутри аккумулятора. Благодаря прогрессу необходимость в использовании сурьмы сегодня отпала, поэтому встретить так называемые «традиционные» аккумуляторные батареи для авто уже практически невозможно. Использовать такие батареи рационально только на стационарных установках, где они будет проявлять себя как неприхотливые в обслуживании.

Достоинства и недостатки малосурьмянистых батарей

Этот вид аккумуляторных батарей содержит менее 5% сурьмы, благодаря чему отпала необходимость в постоянном контроле уровня электролита в аккумуляторе. К тому же, малосурьмянистые батареи не так интенсивно разряжаются во время простоя (хранения).

В сравнении с сурьмянистыми аккумуляторами, данный тип батарей практически не приходится обслуживать, хотя необходимость в пополнении запаса воды все же периодически возникает. Самым большим достоинством этих аккумуляторов принято считать их «неприхотливость» к электронному оборудованию автомобиля. То есть, даже если к электрической сети будут подключены некачественные приборы, из-за которых постоянно будет меняться напряжение, необратимых изменений с аккумулятором не произойдет (как известно, более современные аккумуляторы в таком случае могут безвозвратно терять свою емкость).

Важно! Характеристики малосурьмянистых аккумуляторных батарей для автомобиля позволяют их использовать только на старых авто, произведенных еще в СССР или в России. Подходят они для таких автомобилей и своей низкой стоимостью.

Чем отличаются кальциевые аккумуляторы?

В этом случае вместо сурьмы в решетки электролитов добавляется кальций, на что при покупке вам укажет специальная маркировка «Са/Са» (маркировка гласит, что в состав пластин обоих полюсов входит кальций). Добиться дополнительной энергоемкости кальциевых аккумуляторных батарей удалось еще и благодаря добавлению в состав их пластин небольших частичек серебра. Благодаря серебру также было снижено внутреннее сопротивление аккумулятора, и значительно вырос коэффициент полезного действия.

К достоинствам данного типа аккумуляторной батареи также следует отнести:

Отсутствие необходимости обслуживать такую батарею, поскольку в процессе ее эксплуатации вода из нее практически не испаряется. Благодаря этому кальциевые аккумуляторы стали необслуживаемыми.

По сравнению малосурьмянистыми аккумуляторами, кальциевые практически не подвергаются саморазрядке. Эта разница между двумя типами батарей составляет около 70%, что говорит о длительном сроке службы кальциевых батарей, а также о возможности их длительного хранения.

Кальциевым батареям не так страшен перезаряд, а электролиз в них благодаря наличию кальция начинается с 16 В.

Но вот если слишком интенсивной зарядки эти батареи не боятся, то если их несколько раз подряд посадить «в ноль», они сразу же потеряют половину своей емкости. Зачастую подобное приводит к необходимости полной замены аккумулятора. Еще один недостаток – чувствительность к перепадам напряжения, поэтому при установке кальциевого аккумулятора необходимо проверить исправность бортовой сети автомобиля.

Встретить такие аккумуляторы чаще всего удается на иномарках, которые относятся к среднему ценовому диапазону. Если же говорить о стоимости самой кальциевой батареи, то она в разы дороже вышеописанных, однако это компенсируется сроком ее службы (но, чтобы он был как можно более длительным, батареей необходимо правильно пользоваться и не допускать полной разрядки).

Общая характеристика гибридных аккумуляторов

Из названия понятно, что данный вид аккумуляторной батареи имеет набор разных пластин. При этом положительные изготавливаются с добавлением сурьмы (но меньше 5%), а отрицательные – с добавлением кальция. Поэтому и обозначаются такие аккумуляторы как «Са+». Благодаря такому подходу удалось добиться:

1. Снижения расхода воды по сравнению с малосурьмянистыми аккумуляторами.

2. Повышения устойчивости батареи к перепадам напряжения, а также к слишком интенсивной зарядке и разрядке.

Таким образом, гибридные аккумуляторы не превосходят по своим качествам вышеописанные, а находятся ровно посередине между ними, если оценивать их качество.

Гелевые и AGM аккумуляторы – в чем особенности?

Если вы интересовались вопросом, какие виды аккумуляторов есть, то наверняка сталкивались и с гелевыми батареями, и с батареями AGM. От всех остальных автомобильных аккумуляторов их отличает то, что электролит внутри них находится не в жидком, а в гелеобразном состоянии.

Необходимость в использовании гелеобразного электролита возникла по причине того, что жидкий электролит очень часто может вытекать из корпуса аккумулятора. Поскольку он является раствором воды и серной кислоты, такая жидкость повреждала не только корпус самой батареи, но и все другие системы автомобиля. К тому же, такой электролит со временем приводил к разрушению свинцовых пластин, что автоматически снижало мощность аккумулятора.

Добиться решения всех этих проблем получилось путем использования гелеобразного электролита. При этом в батареях AGM, помимо гелеобразного электролита, для предотвращения осыпания частичек электродов используется специальный пористый материал, изготовленный из абсорбирующего стекловолокна. Но в целом гелевые и AGM не имеют существенных различий между собой и отличаются следующими преимуществами:

Такие виды аккумуляторов совершенно не боятся наклонов, поэтому даже для эксплуатации их можно устанавливать в любом удобном положении, но все же переворачивать их вверх дном не стоит.

Устойчивы к воздействию вибраций, так как они не приводят к обсыпанию поверхности электродов.

Имеют низкую скорость саморазряда, поэтому если их хранить в заряженном состоянии, они даже через несколько месяцев будут оставаться пригодными для эксплуатации.

Не боятся переразряда, и когда батарея садится, автомобиль этого не чувствует, поскольку высота тока при этом не падает.

Но есть у них и недостатки – гелеобразные батареи очень боятся перезаряда, да и сам процесс зарядки обязательно необходимо проводить постепенно, при использовании низкого тока. Специально для этого выпускаются особые зарядные устройства, которыми мы и рекомендуем пользоваться.

Стоит также учитывать, что гелевые батареи очень плохо работают на морозе, хотя, если не допускать их к эксплуатации при низких температурах и правильно заряжать, они могут прослужить около 10 лет. Но и стоят они при этом недешево, поэтому встретить такой тип аккумуляторной батареи вам может посчастливится только на престижном авто.

Изучаем характеристики щелочных батарей для авто

В автомобильных аккумуляторах роль электролита может выполнять и щелочь. При этом можно встретить сразу два типа таких батарей:

1. Никель-кадмиевые. Положительные пластины электродов в таких аккумуляторах покрываются гидроксидом никеля, а отрицательные – кадмием и железом.

2. Никель-железные. Положительные электроды имеют тот же состав, что и в никель-кадмиевых батареях, а вот отрицательные изготавливаются из железа без использования каких-либо примесей.

Но, независимо от типа пластин, электролит в таких аккумуляторах применяется один – раствор едкого калия КОН. При этом, по сравнению с кислотными батареями, щелочные имеют следующие преимущества:

1. Не боятся переразрядов, и допускается даже хранение в полностью разряженном состоянии.

2. Не боятся избыточной зарядки.

3. Хорошо функционируют при отрицательных температурах.

4. Саморазряд еще ниже, чем в кислотных калиевых батарей.

5. Испарения щелочи не являются вредными для человеческого организма.

6. Такие батареи отличаются большой емкостью.

Что же касается недостатков, то щелочные батареи не способны выдавать одновременно большое количество тока. Это и объясняет большие размеры щелочных батарей, поскольку в них приходится вставлять больше «банок». К тому же и стоят такие батареи дороже, нежели кислотные.

Важно! Щелочные аккумуляторы чаще используются не для старта, а для тяговых функций, поэтому и применяются они преимущественно на грузовых авто.

Какими преимуществами отличается литий-ионный тип аккумуляторных батарей?

Литий-ионные батареи являются наиболее перспективными в современном автомобилестроении. При этом разработчики их постоянно совершенствуют, делая менее токсичными и более доступными в ценовом аспекте.

Преимуществами литий-ионного типа аккумуляторов являются следующие характеристики:

Максимально высокая емкость заряда батареи, которой не достигает ни один другой тип автомобильных аккумуляторов.

Высокое выдаваемое напряжение, позволяющее сделать аккумулятор максимально компактным.

Отсутствие интенсивного процесса саморазряда.

Но все же присутствует у них и целый ряд недостатков , по причине чего сегодня чаще используются свинцово-кислотные аккумуляторы для авто:

Когда температура падает до отрицательных отметок, сила тока, которую отдает аккумулятор, существенно снижается.

Литий-ионный аккумулятор может «пережить» только 500 процедур зарядки-разрядки.

Им характерен процесс «старения» – снижения емкости с возрастом. За 2 года уходит около 20% емкости.

Нельзя допускать глубокой разрядки литий-ионного аккумулятора.

Мощность такого аккумулятора не обеспечивает старт двигателя.

Тем не менее, согласно прогнозам, именно литий-ионные батареи в скором времени будут использоваться на автомобилях. Правда, инженерам придется хорошенько поработать, чтобы устранить все озвученные недостатки данного типа аккумуляторных батарей.

Следует заключить, что на сегодняшний день не существует идеального типа аккумуляторной батареи для авто, поскольку у каждого из существующих есть свои недостатки. По этой причине, при выборе аккумулятора каждый автовладелец должен ориентироваться на особенности своего автомобиля и личные предпочтения.

Виды и характеристики автомобильных аккумуляторов » Русский Клуб г.Тампере

Аккумулятор для автомобиля

Аккумулятор – одна из важнейших деталей в автомобиле, обеспечивающая его работу. Подходить к выбору аккумулятора, если возникла необходимость в его замене, следует очень внимательно. Для нынешних автомобилей нельзя использовать любой аккумулятор, только бы его качество было высоким, и эксплуатационные характеристики были в порядке. Каждая марка транспортного средства требует соответствующий вид устройства, поэтому автомобильный рынок пестрит множеством деталей и механизмов, выбрать из которых подчас бывает весьма нелегко. Иногда возможна замена аккумулятора одной модели наиболее совместимым аналогом, но этот момент следует обязательно уточнять в регламенте производителя.

Виды и характеристики автомобильных аккумуляторов

Чтобы не ошибиться с выбором, не обязательно покупать ту модель аккумулятора, которая служила в автомобиле раньше, можно поискать вариант с более совершенными техническими характеристиками. Того же внимания требует и зарядка для автомобильного аккумулятора. Вначале следует разобраться с типом устройства, соответствующими каждому типу особенностями. По технологическому критерию данная деталь делится на три вида.

1. Не обслуживаемые. Такие батареи считаются лучшими из-за высокого качества и надежности. У них отсутствует отверстие, предназначенное для заливки электролита. Данные аккумуляторы располагают высоким уровнем пускового тока и ресурсом КПД выше на 20% (в некоторых – 30%), чем устройства других типов. Единственный нюанс в том, что такие аккумуляторные батареи требуют наличия постоянного напряжения в электрической системе транспортного средства.
2. Мало обслуживаемые. В аккумуляторах данного типа требуется постоянный контроль количества электролитов, поэтому водитель должен периодически подливать жидкость в соответствующее отверстие. Эти устройства обладают высокими эксплуатационными характеристиками и гарантируют качественную работу, несмотря на то, что имеют немного устаревший механизм.
3. Обслуживаемые. Аккумуляторы с самой низкой стоимостью. Используя батареи данного типа, автовладелец должен постоянно (еженедельно) контролировать показатели электролита. В обслуживаемых аккумуляторах электролит постоянно выкипает, что может привести к окислению клемм детали.
   

Дополнительно следует учитывать и то, как аккумулятор работает зимой, выдерживает ли многократные попытки завести мотор, чрезвычайно низкие температуры, т.д. Важно обратить внимание на способы крепления в автомобиле. Крепежные механизмы должны соответствовать типу транспортного средства.

Распространенной среди автомобилистов является кислотно-свинцовая батарея, в которой используется в качестве электролита концентрированная серная кислота, разбавленная дистиллированной водой до определённой плотности, как правило 1,2…1,4 грамм на куб. см. Но такие аккумуляторы очень опасны для всех, кто находится в автомобиле – при аварии батарея может разлететься, а жидкость попасть на людей. Поэтому лучше отдать предпочтение малосурьмянистым аккумуляторным батареям, хоть они демонстрируют высокий уровень саморазряда. Можно и остановиться на третьем варианте – использовании гибридных батарей.

Аккумуляторы, типы, применяемость, характеристики, устройство

Электролит в автомобильном свинцово-кислотном аккумуляторе представляет собой 30% раствор серной кислоты в дистиллированной воде. Аккумуляторная серная кислота, поступающая в продажу, содержит 94% химически чистой кислоты. Она прозрачна, не имеет цвета и запаха, кипит при температуре 33°С, имеет плотность 1,83 г/см. Чаще в торговую сеть поставляется электролитный раствор с плотностью 1,4 г/см или чтобы плотность электролита являлась требуемой для данного климатического региона. Читать далее Плотность электролита в автомобильном аккумуляторе, выбор плотности и приготовление электролита, график приведения плотности электролита. →

СправочникТО и ремонт УАЗ и ГАЗ

Автомобильная аккумуляторная батарея (АКБ) — это обратимый (многократно заряжаемый) химический источник электрического тока, состоящий из шести отдельных кислотно-свинцовых аккумуляторов, электрически соединенных последовательно и конструктивно скомпонованных в единый моноблок. Читать далее Автомобильная аккумуляторная батарея, АКБ, обслуживаемая, малообслуживаемая, необслуживаемая, монолитная, устройство и особенности конструкции. →

Справочник

Автомобильная стартерная аккумуляторная батарея начинает работать с момента заполнения ее электролитом. Аккумуляторная батарея с сухозаряженными электродами может храниться многие годы, но как только электролит будет залит в банки, электроды пропитаются и они уже готовы к работе. Читать далее Почему нельзя сливать электролит переворачивая автомобильный аккумулятор, замыкание шламом блоков электродов в банках аккумулятора. →

СправочникТО и ремонт УАЗ и ГАЗ

Автомобильные стартерные аккумуляторные батареи имеют характерную особенность, которую необходимо учитывать при их эксплуатации. Из теории работы свинцовых стартерных аккумуляторных батарей известно, что процесс заряда (на автомобиле или в стационарных условиях) на заключительной стадии сопровождается разложением воды, находящейся в электролите, на водород и кислород. Они и служат причиной взрыва автомобильного аккумулятора. Читать далее Причины взрыва автомобильного аккумулятора, газообразование, уровень электролита, причины образования искры. →

Справочник

Автомобильные аккумуляторы: типы и характеристики

Подобрать новый автомобильный аккумулятор из широчайшего ассортимента на современном рынке не так просто. Конечно, чтобы рассмотреть лучшие автомобильные аккумуляторы, нужно изучить немало информации. Не имея соответствующей подготовки и знаний, сложно воспринимать все эти данные. Давайте коротко рассмотрим основные разновидности АКБ на машину и их главные характеристики.

Таким образом, автомобильные аккумуляторы могут быть сурьмянистыми или обслуживаемыми. Данная разновидность считается уже устаревшей. Сейчас такие батареи практически невозможно найти, они перестали пользоваться спросом уже достаточно давно. АКБ данного типа имеют высокий саморазряд и теряют электролиты. Поэтому в процессе эксплуатации они нуждаются в особом внимании со стороны владельца.

Следующая категория – это необслуживаемые кальциевые аккумуляторы. В наше время они считаются самыми распространенными разновидностями. Изделия имеют крайне малый уровень саморазряда и электролиза. Другими словами, потери электролита настолько малы, что такие батареи не требуют обслуживания в течение всего периода применения. Пусковой ток и емкость подобных аккумуляторов является более высоким, по сравнению с предыдущей группой. Такие изделия не придется обслуживать. Однако следует помнить, что недопустимо разряжение таких аккумуляторов до нуля, иначе придется слишком долго их восстанавливать.

Третья группа АКБ – это гибридные. В таких аккумуляторах обслуживаемые пластины чередуются с необслуживаемыми, что дает возможность сократить и потери электролита с саморазрядом, и проще поддерживать заряд. Однако характеристики таких батарей являются средними, поэтому они получили небольшое распространение.

Следующий вид – кислотные батареи с пластинами из свинцового материала, которые упакованы в конверты с микроволокнами. Аккумулятор имеет высокую стойкость к разрядам, может быстро восстанавливать заряд, что дает возможность использовать его в различных транспортных средства. Не нужно путать этот вид с гелиевыми аккумуляторами. Они являются более тяжелыми, по сравнению с обычными свинцовыми батареями. Таким образом, преимуществом этого вида является длительная служба и возможность полного разряжения.

Типы и характеристики батарей | Тех

Дата: 2021-11-08

Тип батареи

Аккумуляторные батареи имеют различные характеристики в зависимости от их типа. Сначала мы познакомимся с типом батареи.

LiB

Литий-ионный аккумулятор

используется в различных приложениях, от небольших устройств, таких как смартфоны, до устройств, устанавливаемых на электромобили и летательные аппараты. Он отличается высокой плотностью энергии, небольшими размерами и малым весом при такой же емкости.

NiMH

Сухие аккумуляторные батареи размера AA и AAA, такие как eneloop и Evolta, почти используют никель-металлогидридные батареи (некоторые никель-кадмиевые батареи остались). Однако, поскольку схема предотвращения перезарядки различается в зависимости от продукта, необходимо использовать специальное зарядное устройство для предотвращения утечки жидкости и ухудшения срока службы.

Свинцовая аккумуляторная батарея

Третий — свинцовая аккумуляторная батарея. Свинец (Pb) используется для отрицательного электрода, диоксид свинца (PbO ₂ ) используется для положительный электрод, а в качестве электролита используется разбавленная серная кислота.Это универсальная аккумуляторная батарея в качестве аккумулятора 12 В для запуска. автомобили и мотоциклы, так что можно сказать, что это привычный аккумулятор.

NAS (натрий-сера) Батарея

В батарее NAS (натрий-сера) используется натрий (или натрий, Na) для отрицательного электрода и сера (S) для положительного электрода. Форд Мотор объявил об этом принципе в 1967 году, и NGK является первой аккумуляторной батареей в мире, коммерциализированной. Для изготовления изделий используется тонкая керамика. электролит, разделяющий два электрода.В отличие от обычных аккумуляторных батарей, Na и S, используемые в электродах, являются жидкостями, а мелкодисперсный керамический электролит — твердым.

Он в основном прикреплен к электростанциям, использующим природную энергию, такую ​​как солнечная энергия и энергия ветра. Он используется для регулировки количества подаваемой мощности и поддержания качества электроэнергии.

Батарея Redox Flow

И, наконец, проточная батарея окислительно-восстановительного потенциала. НАСА провозгласило основной принцип в 1970-х годах, а окислительно-восстановительный потенциал — это придуманное слово, объединяющее восстановление и окисление.Присоедините электрод к ячейке и поместите в центре диафрагму, через которую могут проходить только ионы водорода. Затем два разных электролита из внешнего резервуара циркулируют насосами к электродам, разделенным диафрагмой, для ускорения окислительно-восстановительной реакции и заряда / разряда. В настоящее время практическое применение находит применение растворов на основе ванадия для обоих электролитов. Когда пятивалентный ион ванадия становится четырехвалентным в положительном электроде, а двухвалентный ион ванадия становится трехвалентным в отрицательном электроде, электроны могут высвобождаться из отрицательного электрода и переноситься на положительный электрод.
Во время зарядки происходит обратная реакция.

Они также прикреплены к электростанциям, работающим на естественной энергии, например, к батареям NAS.

Различные функции в зависимости от аккумуляторной батареи

Далее мы познакомимся с особенностями каждой батареи.

LiB

Литий-ионные аккумуляторы

имеют электродвижущую силу около 3,7 В и обладают тем преимуществом, что независимо друг от друга достигают высокого напряжения. Электродвижущая сила сила зависит от типа оксида лития, используемого для положительного электрода.Основными материалами положительного электрода являются кобальтат лития (LiCoO ₂ ), манганат лития (LiMn ₂ O ₄ ), никелат лития (LiNiO ₂ ), фосфат лития-железа (LiFePo ₄ ) и т. Д. на. Кобальт и марганец имеют максимальное напряжение 4,2 В. С другой стороны, фосфаты железа имеют низкое напряжение около 3,6 В, но продолжительность цикла заряда / разряда в три-четыре раза больше. Еще одно преимущество — отсутствие эффекта памяти.

Однако есть недостаток, потому что он использует Li с чрезвычайно высокой реакционной способностью.Меры безопасности важны, как и в случае с батареей NAS, описанной ниже.
Есть три типа литий-ионных батарей: цилиндрические, квадратные и ламинатные. Цилиндрический тип при разрыве вызывает большой ущерб окружающей среде, потому что внутреннее давление газа, создаваемое циклами заряда / разряда, трудно избежать. По сравнению с этим квадратный тип легко расширяется, облегчая сброс внутреннего давления. Хотя именно ламинат легче всего снимает давление, это означает, что он легко разбухает.Если он опух, вам следует прекратить его использование.

Контроль постоянного тока / постоянного напряжения используется для заряда. Это тот же принцип, что и для быстрой зарядки свинцовых аккумуляторных батарей, описанный ниже. Сначала зарядка фиксированным током (например, током 1 Кл), но когда напряжение достигает 4,2 В, зарядка меняется на постоянное напряжение. Ток постепенно уменьшается до полного заряда.
Однако с соединениями лития трудно обращаться, и перезарядка может привести к серьезным несчастным случаям.Следовательно, требуются функции защиты, такие как остановка зарядки, когда напряжение элемента составляет 4,30 ± 0,05 В или более.

NiMH

Никель-металлогидридные батареи имеют электродвижущую силу 1,2 В, которая почти такая же, как у никель-кадмиевых батарей. Их воздействие на окружающую среду невелико, поскольку они не используют кадмий. Используя сплав для хранения водорода в качестве отрицательного электрода, водород можно эффективно вводить и выводить, поэтому плотность энергии выше, чем у NiCd, несмотря на то же напряжение.Удобство, которое можно приобрести в магазине, также является преимуществом NiMH.

С другой стороны, эффект памяти — это недостаток. Следовательно, необходимо соблюдать осторожность при зарядке / разрядке, и если добавление и повторение заряда повторяются, произойдет падение напряжения, и существует высокая вероятность того, что напряжение, необходимое для работы устройства, не может поддерживаться.

Регулятор постоянного тока используется для зарядки. Напряжение аккумулятора возрастает по мере приближения к полной зарядке, но при перезарядке напряжение падает.Поскольку необходимо прекратить зарядку в этой точке, выполните регулировку ΔV в цепи управления. Абсолютный контроль температуры (контроль dT / dt) для обнаружения повышения температуры может использоваться вместе. Это также для NiCd.

Свинцовая аккумуляторная батарея

Свинцовая аккумуляторная батарея может получать относительно высокое напряжение с электродвижущей силой около 2,24 В. Мы не можем использовать приложения, в которых количество циклов заряда / разряда велико, но преимущество состоит в том, что их можно легко получить без эффектов памяти.Имеющийся в продаже аккумулятор на 12 В реализуется путем последовательного подключения шести аккумуляторных батарей.

Еще одно преимущество — устойчивость к перепадам температур. В случае автомобильных аккумуляторов он находится в диапазоне от 80 до -18 градусов, чтобы соответствовать характеристикам разрядки.
В определенных случаях также доступно -30 градусов, но рекомендуется 25 градусов в качестве правильной температуры. Причина в том, что при использовании в низкотемпературной среде концентрация электролита уменьшается по мере протекания разряда, так что электролит замерзает и разряд не может быть продолжен.Или не достигает этой точки, есть проблема, что количество электричества, которое может быть отключено, невелико.

Недостатком является то, что допустимое количество циклов зарядки / разрядки невелико, как описано ранее. Это приводит к тому, что электродная пластина разбивается из-за многократного расширения и сжатия электрода при зарядке / разряде.

Контроль постоянного напряжения используется для заряда. Контроль конуса V и контроль постоянного тока / постоянного напряжения используются, когда вы хотите быстро зарядить.В отличие от управления постоянным током / постоянным напряжением, которое точно регулирует ток и напряжение, проектирование схемы может быть выполнено относительно недорого в случае использования управления конусом V, поскольку оно прекращает заряд только при резком повышении напряжения.

NAS (натрий-сера) Батарея

Внутри батареи NAS при разрядке происходит следующая реакция.

Когда натрий становится одновалентным ионом, он испускает электроны, в то время как полисульфид натрия образуется на положительном электроде.При зарядке это обратная реакция. Аккумуляторы
NAS имеют почти такую ​​же плотность энергии, что и литий-ионные аккумуляторы, и не саморазряжаются. Еще одно преимущество — возможность быстрой зарядки / разрядки.
Есть и минус. Самым большим из них является использование натрия с очень высокой реакционной способностью по отношению к отрицательному электроду, поэтому существует вероятность воспламенения. Если есть даже небольшие отверстия или щели, они вступают в реакцию с водяным паром в воздухе и выделяют тепло. Поэтому при разработке аккумуляторов NAS необходимо проводить различные тесты для подтверждения характеристик безопасности, такие как внешний нагрев, погружение в воду, падение и внешнее короткое замыкание.

Батарея Redox Flow

Проточная окислительно-восстановительная батарея имеет длительный срок службы заряда / разряда, превышающий 10 000 раз, и ее преимущество в том, что она может использоваться более 10 лет. Электролиты на основе растворов ванадия негорючие, а работа от аккумуляторов осуществляется при комнатной температуре. Следовательно, нет опасности возгорания или взрыва, и нет необходимости в термостойкости, поэтому также возможна эксплуатация более 20 лет.
Кроме того, поскольку емкость аккумулятора определяется количеством электролита, а выходная мощность также определяется размером стопки аккумуляторных элементов, их можно проектировать индивидуально.Это также преимущество при проектировании и разработке.
С другой стороны, поскольку миниатюризация невозможна, она ограничивается крупными объектами. Это также связано с тем, что плотность энергии составляет всего от 25 до 35 Втч / кг, и только от половины до 1/8 от 80–200 Втч / кг литий-ионных батарей. Если плотность энергии не может быть увеличена путем разработки раствора электролита, миниатюризация затруднена.

Таблица1. Контроль заряда для каждого типа батареи

тип батареи	режим контроля заряда
Никель-кадмиевый аккумулятор Никель-металлогидридный аккумулятор	— Управление ΔV (управление постоянным током / низким напряжением) Использование функции падения напряжения непосредственно перед полной зарядкой.Если он обнаружит падение значения напряжения, он прекратит зарядку.
	dT / dt control (абсолютный контроль температуры) Использование функции быстрого повышения температуры непосредственно перед полной зарядкой. Зарядка прекращается, если скорость повышения температуры превышает установленное значение.
свинцовая аккумуляторная батарея	Контроль постоянного напряжения Зарядка при постоянном напряжении.Текущее значение постепенно уменьшается по мере приближения к полной зарядке.
	Контроль конуса В Переключение посредством управления постоянным током на фиксированное напряжение и прекращение зарядки при достижении установленного значения напряжения. Легко контролировать, но заряжен не полностью.
	Контроль постоянного тока / постоянного напряжения Зарядка с помощью контроля постоянного тока до фиксированного напряжения и после достижения установленного значения напряжения, зарядка с контролем постоянного напряжения.Может быть полностью заряжен, но требует точного контроля.
литий-ионный аккумулятор	Контроль постоянного тока Зарядка фиксированным током. Чтобы предотвратить перезарядку, необходимо контролировать, когда напряжение достигает установленного значения, или завершать зарядку за фиксированное время.
	Контроль постоянного тока / постоянного напряжения Зарядка с помощью контроля постоянного тока до фиксированного напряжения и после достижения установленного значения напряжения, зарядка с контролем постоянного напряжения.Может быть полностью заряжен, но требует точного контроля.

Соответствующие технические знания

Рекомендуемые товары

Продукция

Matsusada может использоваться во всех типах аккумуляторных батарей и конденсаторов для разработки, оценки и тестирования.

Справка (японский сайт)

Руководство по 6 основным типам литиевых батарей

Литиевые батареи

сегодня более популярны, чем когда-либо прежде.Вы найдете их в своем мобильном телефоне, портативном компьютере, беспроводных электроинструментах и ​​даже в электромобилях. Однако то, что вся эта электроника использует литиевые батареи, не означает, что они используют литиевые батареи одного и того же типа. Мы более подробно рассмотрим шесть основных типов литиевых батарей, выявим их плюсы и минусы, а также лучшие применения для каждого из них.

Существует 6 основных типов литиевых батарей.

Что такое литиевая батарея?

Литиевые батареи

используют ионы лития для хранения энергии, создавая разность электрических потенциалов между отрицательным и положительным полюсами батареи.Изолирующий слой, называемый «разделителем», разделяет две стороны батареи и блокирует электроны, при этом позволяя ионам лития проходить через них.

Во время фазы зарядки ионы лития перемещаются от положительной стороны батареи к отрицательной через сепаратор. Пока вы разряжаете аккумулятор, ионы движутся в обратном направлении.

Это движение ионов лития вызывает упомянутую выше разность электрических потенциалов. Эта разница электрических потенциалов называется «напряжением».«Когда вы подключаете свою электронику к литиевой батарее, электроны, которые блокируются сепаратором, вынуждены проходить через ваше устройство и питать его.

Какие 6 основных типов литиевых батарей?

Различные типы литиевых батарей используют уникальные активные материалы и химические реакции для хранения энергии. У каждого типа литиевой батареи есть свои преимущества и недостатки, а также наиболее подходящие области применения.

Различные типы литиевых батарей получили свои названия от их активных материалов.Например, первый тип, который мы рассмотрим, — это литий-железо-фосфатная батарея, также известная как LiFePO4, на основе химических символов активных материалов. Однако многие люди сокращают название до просто LFP.

№1. Литий-железо-фосфат

Литий-железо-фосфатные батареи

(LFP) используют фосфат в качестве катодного материала и графитовый углеродный электрод в качестве анода. Аккумуляторы LFP имеют длительный срок службы, обладают хорошей термической стабильностью и электрохимическими характеристиками.

Для чего они используются: Аккумуляторные элементы

LFP имеют номинальное напряжение 3,2 В, поэтому при последовательном соединении четырех из них получается аккумулятор на 12,8 В. Это делает батареи LFP наиболее распространенным типом литиевых батарей для замены свинцово-кислотных батарей глубокого цикла.

Преимущества:

Литий-железо-фосфатные батареи обладают рядом преимуществ, которые делают их одними из самых популярных вариантов для приложений, требующих большого количества энергии.Однако основными преимуществами являются долговечность, долгий срок службы и безопасность.

Батареи

LFP обычно имеют срок службы 2000 циклов или более. В отличие от свинцово-кислотных аккумуляторов, глубина разряда минимально влияет на срок службы аккумуляторов LFP. Большинство производителей LFP оценивают свои батареи при 80% глубине разряда, а некоторые даже допускают 100% разряд без повреждения батареи.

Литий-железо-фосфатные батареи Dragonfly Energy можно разряжать на 100% без повреждений.

Материалы, используемые в литий-железо-фосфатных батареях, обладают низким сопротивлением, что делает их по своей природе безопасными и очень стабильными. Порог теплового разгона составляет около 518 градусов по Фаренгейту, что делает батареи LFP одним из самых безопасных вариантов литиевых батарей, даже когда они полностью заряжены.

Недостатки:

У батарей LFP есть несколько недостатков. Во-первых, по сравнению с другими типами литиевых батарей они имеют относительно низкую удельную энергию. Их производительность также может ухудшаться при низких температурах.Сочетание низкой удельной энергии и пониженной производительности при низких температурах означает, что батареи LFP могут не очень хорошо подходить для некоторых приложений с высоким запуском.

№2. Литий-кобальтовый оксид

Литий-кобальтовые батареи (LCO) имеют высокую удельную энергию, но низкую удельную мощность. Это означает, что они плохо работают в приложениях с высокой нагрузкой, но могут обеспечивать питание в течение длительного периода.

Для чего они используются: Батареи

LCO были распространены в небольшой портативной электронике, такой как мобильные телефоны, планшеты, ноутбуки и фотоаппараты.Однако они теряют популярность по сравнению с другими типами литиевых батарей из-за высокой стоимости кобальта и опасений по поводу безопасности.

Ноутбуки и другая портативная электроника обычно используют батареи LCO.

Преимущества:

Ключевым преимуществом аккумуляторов LCO является их высокая удельная энергия. Это позволяет им обеспечивать питание в течение относительно длительного периода в приложениях с низкой нагрузкой.

Недостатки: Аккумуляторы

LCO имеют ряд существенных недостатков, из-за которых в последние годы они стали менее популярными.Во-первых, батареи LCO имеют относительно короткий срок службы, обычно от 500 до 1000 циклов. Кроме того, кобальт довольно дорогой. Дорогие аккумуляторы, которые не работают долго, не рентабельны.

Батареи

LCO также обладают низкой термостойкостью, что приводит к проблемам с безопасностью. Кроме того, их низкая удельная мощность ограничивает способность аккумуляторов LCO работать в условиях высоких нагрузок.

№3. Оксид лития-марганца

Литий-марганцевые батареи (LMO)

используют оксид лития-марганца в качестве катодного материала.Этот химический состав создает трехмерную структуру, которая улучшает поток ионов, снижает внутреннее сопротивление и увеличивает ток, улучшая термическую стабильность и безопасность.

Для чего они используются: Батареи

LMO обычно используются в портативных электроинструментах, медицинских инструментах, а также в некоторых гибридных и электрических транспортных средствах.

В аккумуляторных электроинструментах часто используются литиево-марганцевые батареи.

Преимущества: Батареи

LMO заряжаются быстро и обладают высокой удельной мощностью.Это означает, что они могут обеспечивать более высокий ток, чем, например, батареи LCO. Они также предлагают лучшую термическую стабильность, чем батареи LCO, что означает, что они могут безопасно работать при более высоких температурах.

Еще одно преимущество батарей LMO — их гибкость. Настройка внутренней химии позволяет оптимизировать батареи LMO для работы с приложениями с высокой нагрузкой или приложениями с длительным сроком службы.

Недостатки:

Основным недостатком батарей LMO является их короткий срок службы.Обычно батареи LMO рассчитаны на 300-700 циклов зарядки, что значительно меньше, чем у других типов литиевых батарей.

№4. Литий, никель, марганец, кобальт, оксид

Литий-никель-марганцево-кобальтовые батареи (NMC) сочетают в себе преимущества трех основных элементов, используемых в катоде: никеля, марганца и кобальта. Никель сам по себе имеет высокую удельную энергию, но нестабилен. Марганец исключительно стабилен, но имеет низкую удельную энергию. Их объединение дает стабильный химический состав с высокой удельной энергией.

Для чего используется T hey :

Подобно батареям LMO, батареи NMC популярны в электроинструментах, а также в электронных трансмиссиях для электровелосипедов, скутеров и некоторых электромобилей.

Преимущества:

Преимущества батарей NMC включают высокую плотность энергии и более длительный срок службы при более низкой стоимости, чем батареи на основе кобальта. Они также обладают более высокой термостойкостью, чем батареи LCO, что делает их в целом более безопасными.

Недостатки:

Основным недостатком аккумуляторов NMC является то, что они имеют немного более низкое напряжение, чем аккумуляторы на основе кобальта.

В электромобилях, таких как Teslas, часто используются литиевые батареи NMC и NCA.

№ 5. Литий, никель, кобальт, оксид алюминия,

Литий-никель-кобальт-алюминиевые батареи (NCA) обеспечивают высокую удельную энергию при приличной удельной мощности и длительном жизненном цикле. Это означает, что они могут обеспечивать относительно высокий ток в течение продолжительных периодов времени.

Что они? re Используется для:

Способность работать в условиях высоких нагрузок с длительным сроком службы батареи делает батареи NCA популярными на рынке электромобилей. В частности, аккумуляторная батарея для Tesla лучше всего подходит для NCA.

Преимущества:

Самыми большими преимуществами батарей NCA являются высокая энергия и приличный срок службы.

Недостатки:

Благодаря технологии NCA батареи не так безопасны, как большинство других литиевых технологий, и по сравнению с ними дороги.

№ 6. Литий титанат

Все предыдущие типы литиевых батарей, которые мы обсуждали, уникальны по химическому составу катодного материала. Литий-титанатные (LTO) батареи заменяют графит в аноде титанатом лития и используют LMO или NMC в качестве химического состава катода.

В результате получается чрезвычайно безопасный аккумулятор с длительным сроком службы, который заряжается быстрее, чем любой другой тип литиевых аккумуляторов.

Для чего они используются:

Многие приложения используют батареи LTO.Электромобили и зарядные станции, источники бесперебойного питания, накопители энергии ветра и солнца, солнечные уличные фонари, телекоммуникационные системы, а также аэрокосмическое и военное оборудование — вот лишь некоторые из примеров использования.

Литий-титанатные батареи имеют чрезвычайно широкий диапазон рабочих температур, что делает их полезными в аэрокосмической отрасли.

Преимущества: Аккумуляторы

LTO обладают множеством преимуществ, включая быструю зарядку, чрезвычайно широкий диапазон рабочих температур, длительный срок службы и превосходную безопасность благодаря своей стабильности.

Недостатки:

Аккумуляторы LTO должны преодолеть несколько серьезных препятствий. Они предлагают низкую плотность энергии, что означает, что они накапливают меньшее количество энергии относительно своего веса по сравнению с некоторыми другими литиевыми технологиями. К тому же они очень дорогие.

Все ли типы батарей используют литий?

Нет, не все батареи используют литиевые. Литиевые батареи являются относительно новыми и становятся все более популярными в качестве замены существующих аккумуляторных технологий.

Один из давних стандартов в аккумуляторных батареях, особенно в автомобилях, — это свинцово-кислотные аккумуляторные батареи глубокого цикла. Литий быстро завоевал популярность на этом рынке в последние годы, но свинцово-кислотный по-прежнему остается основным выбором для газовых транспортных средств из-за низкой первоначальной стоимости.

Свинцово-кислотные батареи давно стали стандартом для запуска автомобилей, работающих на газе.

Кроме того, наиболее распространенными типами стандартных батарей, которые можно найти в магазинах, являются щелочные батареи.Большинство используемых сегодня батареек AA и AAA представляют собой щелочные батареи, в которых используется цинк и диоксид марганца для химической реакции с целью накопления энергии.

До того, как литиевые аккумуляторные батареи приобрели популярность, большинство аккумуляторных батарей были никель-кадмиевыми (NiCad). В никель-кадмиевых батареях в качестве электродных материалов используется гидроксид никеля и металлический кадмий. Хотя никель-кадмиевые батареи еще не полностью устарели, они становятся менее популярными, поскольку литиевые батареи захватывают рынок аккумуляторных батарей.

Какой тип литиевой батареи самый распространенный?

Литий-кобальтовые батареи (LCO) используются в сотовых телефонах, ноутбуках, планшетах, цифровых камерах и многих других устройствах, предназначенных для потребителей. Неудивительно, что это самый распространенный тип литиевых батарей.

Оксид лития-кобальта — самый распространенный тип литиевых батарей, используемых в наших электронных устройствах.

Выберите правильный литиевый аккумулятор для вашей работы

Как видите, существует много разных типов литиевых батарей.У каждого из них есть свои плюсы и минусы, а также различные конкретные приложения, в которых они преуспевают. Ваше приложение, бюджет, допуск по безопасности и требования к питанию определят, какой тип литиевой батареи лучше всего подходит для вас.

Сравнительные данные показывают, что литиевые батареи не созданы равными

Элементы

LiCFX имеют OCV 2,8 В и умеренную плотность энергии. Цилиндрические типы изготавливаются со спиральным катодом для более высокой производительности и гофрированными пластиковыми уплотнениями. Хотя в целом это безопасно, в экстремальных условиях эластомерное уплотнение может сломаться, что приведет к выходу элемента из строя из-за потери электролита с низкой точкой парообразования.Особенно это актуально в районах с высокой температурой и влажностью.

Элементы

Li / MN02 3,0 В аналогичны элементам LiCFX с точки зрения конструкции и проблем с высокой температурой и влажностью. Их плотность энергии и напряжение немного лучше, чем у элементов LiCFX, особенно при низких температурах.

Элементы

LiSO2 2,8 В используются почти исключительно в военных / аэрокосмических приложениях. Их главное свойство — способность передавать большой ток, особенно при низких температурах.Их главный недостаток также проистекает из этой высокой скорости. Электролит внутри ячейки поддерживается в жидком состоянии за счет поддержания давления в ячейке 2 атмосферы. Ячейки вентилируются для предотвращения избыточного давления. В результате срок службы и плотность энергии ячеек LiSO2 обычно в два раза меньше, чем у ячеек с тионилхлоридом лития.

LiSOCl2 — Литий-тионилхлоридные элементы 3,6 В обладают самой высокой плотностью энергии и напряжением среди всех коммерческих литиевых типов со сроком службы до 40 лет.Эти ячейки идеально подходят для приложений, требующих очень низкого постоянного тока и / или умеренных импульсных токов. Чрезвычайно долгий срок службы и низкий уровень саморазряда делают их идеальными для спасательных устройств, таких как автоматические внешние дефибрилляторы (AED), которые должны быть готовы к работе в любое время без риска выхода из строя батареи.

Катушечный тип и спиральная намотка

Доступны два типа литий-тионилхлоридных элементов: катушечная и спирально-намотанная.В обеих версиях неводный электролит обеспечивает относительно высокий импеданс. Одним из способов решения этой проблемы импеданса является увеличение площади поверхности за счет намотанного катода. К сожалению, это решение не обходится без затрат. К недостаткам спирально намотанной конструкции относятся пониженная плотность энергии (теперь у вас больше неактивного материала внутри элемента) и более короткий срок службы (дополнительная площадь поверхности приводит к более высокой скорости саморазряда).

Элементы LiSOCl2 катушечного типа

особенно хорошо подходят для слаботочных приложений из-за их высокой плотности энергии, очень низкой скорости саморазряда и срока службы до 40 лет.Литий-тионилхлоридные элементы катушечного типа также имеют расширенный температурный диапазон от -55 ° C до + 125 ° C. Большая емкость, небольшой размер и способность выдерживать большие колебания давления, температуры и ударов делают элементы LiSOCl2 катушечного типа идеальными для использования в удаленных местах и ​​в экстремальных условиях.

Сильноточные импульсные «гибридные» решения

Для все большего числа приложений требуются сильноточные импульсы, что создает технические проблемы как для литиевых батарей со спиральной намоткой, так и для катушечных литиевых батарей.Обычно в этих приложениях используется низкий непрерывный ток (или отсутствие постоянного тока) в сочетании с высокими импульсными токами до нескольких ампер в течение периода от секунд до 20 минут.

Литий-тионилхлоридные батареи со спиральной намоткой обеспечивают плотность энергии, необходимую для применения в системах с сильноточными импульсами. Однако этот химический состав не обладает необходимой емкостью и имеет сравнительно высокую скорость саморазряда, что ограничивает их длительную работу. Бобинные элементы обладают идеальной емкостью и плотностью энергии, но имеют два основных недостатка: серьезные проблемы пассивирования после хранения при повышенных температурах и низкий ток из-за низкоскоростной конструкции.

Чтобы преодолеть эти препятствия, Тадиран разработал гибридную литиевую батарею под названием PulsesPlus ™, которая сочетает в себе первичный элемент катушечного типа с запатентованным высокоскоростным низкоомным конденсатором HLC (гибридный слойный конденсатор). Эта гибридная система обеспечивает чрезвычайно высокие токи с отличным запасом прочности. Это достигается благодаря тому, что HLC может хранить до 700 Втч / кг энергии. Скорость, с которой энергия может накапливаться HLC, варьируется от 280 А / сек. с меньшими HLC до 1120 А / сек.с HLC большего размера.

Tadiran разрабатывает решения для экстремальных условий

Признанный во всем мире ведущий поставщик литиевых батарей, Tadiran постоянно совершенствует свою инновационную технологию литиевых батарей. Тесно сотрудничая с заказчиками и государственными исследовательскими организациями, Tadiran стремится разрабатывать новые технологии литиевых батарей, которые улучшают рабочие характеристики батарей промышленного класса.

Наши химики и инженеры постоянно разрабатывают новые продукты, чтобы удовлетворить и превзойти потребности наших клиентов… сейчас и в будущем.

Продуманный, надежный и экономичный аккумулятор

Батареи

практичны и широко используются во всех типах повседневных применений. Они идеально подходят для систем резервного питания, для питания личных транспортных средств и даже в качестве автомобильных стартерных аккумуляторов. Одним из первых и наиболее популярных типов аккумуляторов является свинцово-кислотная аккумуляторная батарея с жидким электролитом, также известная как заливная аккумуляторная батарея.

Подобно другим батареям, затопленная батарея представляет собой энергетический блок, который использует химический процесс для зарядки и хранения энергии для дальнейшего использования. Свинцово-кислотная аккумуляторная батарея была изобретена в девятнадцатом веке, но она претерпела множество улучшений, чтобы достичь эффективной конструкции, которая присутствует сегодня на рынке.

Поскольку аккумулятор глубокого разряда с мокрыми ячейками дешевле и проще в производстве, он по-прежнему широко используется в наши дни. Перезаряжаемый аккумулятор с жидкими элементами имеет некоторые ограничения по сравнению с более современными батареями, но он также имеет ряд преимуществ по сравнению с AGM, гелевыми и литий-ионными аккумуляторами.

Здесь вы найдете все, что вам нужно знать о перезаряжаемых батареях с жидкостными элементами. Мы погрузимся в некоторые вопросы и ответы о типах аккумуляторов, вы узнаете, что такое аккумулятор с жидким элементом, а также как он работает, его применение, его преимущества и недостатки, различия между аккумулятором с сухим элементом и аккумулятором с жидким элементом, а также многое другое. более.

Определение аккумуляторной батареи с мокрыми ячейками — что такое аккумуляторная батарея с мокрыми ячейками?

Проще говоря, затопленная батарея — это система накопления энергии, в которой используется жидкий электролит, например свинцово-кислотный, смешанный с водой, но батарея с мокрыми элементами — это гораздо больше.Чтобы по-настоящему понять заливную батарею и определение батареи с жидкими элементами, мы должны сначала немного узнать о ее происхождении, чтобы мы могли понять и оценить современную свинцово-кислотную батарею с затопленными элементами.

Первая попытка создания системы накопления энергии была предпринята Алессандро Вольта, когда он изобрел гальваническую батарею в 1800 году. Этот дизайн был превзойден Джоном Фредериком Даниэлем, с ячейкой Даниэля в 1836 году. Вдохновленный ячейкой Даниэля , Гастон Планте изобрел первый коммерческий проект перезаряжаемой свинцово-кислотной аккумуляторной батареи в 1859 году.Несмотря на то, что затопленная батарея была изобретена в прошлом тысячелетии, археологические находки позволяют предположить, что гальванические элементы использовались 2000 лет назад с Багдадской батареей .

Батарея с мокрым аккумулятором состоит из двух пластин, работающих как анод и катод, погруженных в раствор электролита. В зависимости от конструкции пластины могут быть изготовлены из различных материалов, таких как медь, цинк, никель или свинец и оксид свинца. Состав жидкого электролита определяет химический состав батареи.Для этого требуется раствор с ненейтральным pH, такой как сок цитрусовых или уксус, но свинцово-кислотный аккумулятор использует дистиллированную воду и серную кислоту.

Как работает аккумуляторная батарея с жидким электролитом?

Теперь, когда вы знаете, что такое аккумулятор с мокрым элементом, пришло время понять, как работает аккумулятор с мокрым элементом. Батарея с мокрым элементом по определению работает аналогично AGM, гелевой или литий-ионной батарее. Основное отличие заключается в химическом ядре и типе химической реакции, обеспечивающей стабильный ток и напряжение.

В каждом элементе свинцово-кислотной батареи глубокого разряда используется электролит, изготовленный из дистиллированной воды и смеси кислот. В качестве анода в батарее используется свинцовая пластина и пластина из оксида свинца для катода.

Когда нагрузка подключена к клеммам аккумуляторной батареи с затопленным аккумулятором, свинцовые пластины и пластины из оксида свинца вступают в реакцию с раствором электролита, вызывая химическую реакцию. В результате реакции через клеммы проходит электрический ток и, следовательно, ток в нагрузке.В этом процессе серная кислота удаляется из электролита и закрепляется на пластинах аккумулятора.

Аналогичный процесс в обратном направлении происходит при подзарядке аккумулятора. В этом случае серная кислота в пластинах разрывает свои связи, позволяя кислоте вернуться с пластин в раствор электролита. Когда химическое ядро ​​находится в этом заряженном состоянии, энергия сохраняется для использования при подключении будущей нагрузки.

Для чего используется аккумуляторная батарея с жидким электролитом?

Теперь, когда вы знаете, как работает аккумулятор с мокрым элементом, пора узнать, для чего он используется.Существуют различные типы свинцово-кислотных аккумуляторных батарей с жидким электролитом, которые мы объясним позже, и каждый тип аккумулятора имеет несколько применений.

Одно из наиболее распространенных применений герметичных свинцово-кислотных аккумуляторных батарей — запуск транспортных средств. В настоящее время это включает в себя стартерные аккумуляторные батареи, которые обеспечивают высокие всплески энергии, необходимые для включения двигателей автомобилей и мотоциклов. Свинцово-кислотная аккумуляторная батарея даже используется для питания лодок, гольф-мобилей, домов на колесах и многого другого. В первых сотовых телефонах даже была установлена ​​влажная аккумуляторная батарея.

Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи также используются для резервных систем хранения энергии в автономных приложениях, особенно в странах с низким уровнем доходов.

Какие типы батарей с жидким электролитом?

Существует два типа батарей с жидкостными элементами: первичная батарея с мокрыми элементами , , которая не является перезаряжаемой и, следовательно, одноразовая после разрядки, и вторичная батарея с мокрыми элементами , , которая является перезаряжаемой.

Среди вторичных аккумуляторных батарей с жидким электролитом существует три типа: стартерная свинцово-кислотная аккумуляторная батарея, аккумуляторная батарея глубокого разряда с жидким аккумулятором и гибридная аккумуляторная батарея с заливным питанием.Здесь мы объясним каждый из них.

• Стартерная аккумуляторная батарея с мокрыми ячейками — эта аккумуляторная батарея обеспечивает высокие всплески мощности за короткий период времени и используется для запуска автомобилей, мотоциклов и других типов транспортных средств.
• Аккумуляторная батарея глубокого разряда мокрого типа — может заряжаться чаще и до большей глубины разряда (DoD), чем стартерная аккумуляторная батарея. Батарея обеспечивает стабильное напряжение и малые и средние токи в течение длительного времени.
• Гибридная аккумуляторная батарея с жидкостными ячейками — объединяет лучшее из обоих аккумуляторов в одной прочной конструкции.Батарею можно использовать как стартерную батарею и батарею глубокого разряда одновременно, что идеально подходит для жилых автофургонов, лодок и аналогичных транспортных средств.

Преимущества и недостатки влажных аккумуляторных батарей

Аккумуляторы с жидким электролитом имеют ряд преимуществ по сравнению с другими технологиями. Залитые батареи, как правило, намного дешевле. Они представляют собой высокоразвитую технологию, выдерживают зарядку с более широким диапазоном напряжения и идеально подходят для приложений резервного питания, таких как автономные дома и промышленные резервные системы.Свинцово-кислотные аккумуляторы можно перерабатывать, и в результате образуется меньше отходов.

Хотя свинцово-кислотные аккумуляторные батареи имеют много преимуществ, они имеют некоторые недостатки. Эти батареи имеют меньший срок службы и выходят из строя в течение всего срока службы. Пользователь также должен регулярно проводить техническое обслуживание аккумуляторных батарей с жидким электролитом, чтобы избежать сульфатирования. Свинцово-кислотные аккумуляторы имеют низкую плотность энергии, поэтому аккумуляторные батареи для мобильных телефонов были заменены литий-ионными аккумуляторами для мобильных телефонов.

Долгосрочное использование и замена

Регулярное использование свинцово-кислотных аккумуляторов с жидким электролитом в долгосрочной перспективе может привести к более быстрому износу.Это вызвано расширением и сжатием пластин из-за цикла заряда и разряда, поэтому пластины корродируют и в конечном итоге уменьшают их общий размер. Проржавевшие пластины выделяются в виде хлопьев осадка на дне ячейки. Через некоторое время они закорачивают аккумулятор и полностью его убивают.

Чрезвычайно жаркий климат может значительно сократить срок службы батареи с затопленными ячейками. Это происходит либо из-за потери материала пластиной, либо из-за испарения воды в электролите.Чтобы избежать этого, мы рекомендуем регулярно проводить техническое обслуживание аккумуляторных батарей с жидкими элементами, предотвращая потери воды в электролите.

Чрезмерная вибрация и перезарядка также могут сократить срок службы батареи с жидкими элементами. Чтобы предотвратить это, мы рекомендуем устанавливать его в фиксированном месте и избегать перемещения, обеспечивая обслуживание на месте.

Сухая батарея

и влажная батарея

Среди энтузиастов аккумуляторов и экспертов часто обсуждают определение производительности и различий между сухими батареями и батареями.аккумулятор с мокрыми ячейками. Основное различие между ними — состояние электролита (сухой или жидкий), но обе технологии могут использоваться для производства первичных или вторичных батарей.

Чтобы убедиться, что у вас есть обоснованное мнение по этому вопросу, мы предоставим надлежащую информацию о технологиях использования сухих аккумуляторных батарей по сравнению с жидкостными.

Характеристики сухой аккумуляторной батареи

Сухие аккумуляторные батареи производятся с использованием сухих электролитов. В качестве сердечника используют металлический электрод, который покрыт электролитной пастой.Для свинцово-кислотных сухих аккумуляторных батарей паста обычно состоит из диоксида марганца (MnO ₂ ) и хлорида аммония (NH ₄ Cl), но это может варьироваться.

Характеристики мокрого аккумулятора

Батареи с мокрыми элементами производятся с использованием двух изолированных пластин в качестве электродов (анода и катода) и электролита в жидкой форме. Для свинцово-кислотных аккумуляторных батарей с жидким электролитом жидкий электролит состоит из серной кислоты, смешанной с дистиллированной водой.

Преимущества сухих аккумуляторных батарей

Сухие батареи могут быть установлены в любом положении и имеют более длительный срок службы, чем батареи с жидкими элементами.Они более безопасны и портативны, поэтому используются для питания небольших устройств. Эти батареи имеют тенденцию терять мощность намного медленнее и, следовательно, лучше подходят для хранения энергии в течение длительного времени. Литий-ионные аккумуляторы, например, заменили аккумуляторы для мобильных телефонов, поскольку они имеют более высокую плотность энергии.

Преимущества мокрых аккумуляторных батарей

Батареи с мокрыми элементами регулярно производятся в качестве вторичных батарей для глубокого цикла и стартерных батарей.Учитывая срок их службы и возможности использования, залитые батареи обычно намного дешевле по сравнению с любыми другими технологиями, особенно при правильном обслуживании. Батареи с влажными элементами могут выдерживать перезарядку и зарядку при неправильном напряжении, поэтому они более долговечны в этом отношении.

AGM против батарей с жидким электролитом

Несмотря на то, что существует несколько батарей с сухими элементами, одной из наиболее важных является технология абсорбирующего стекломата (AGM). Вот почему мы сравним AGM vs.батарейки с жидкими элементами и объясните каждую из них, а также область применения, для которой они могут применяться.

AGM аккумуляторы

Аккумуляторная батарея

AGM — одна из наиболее важных и широко используемых герметичных свинцово-кислотных аккумуляторов (SLA). В этих батареях используются маты из стекловолокна, которые создают внутри батареи сетку, которая удерживает свинцово-кислотный электролит за счет капиллярного действия. Эта технология удерживает жидкость в замкнутом пространстве, что делает ее водонепроницаемой, устойчивой к вибрации и даже ударам.

В связи с особенностями конструкции аккумуляторы AGM имеют более низкое внутреннее сопротивление. Это увеличивает выходное напряжение и тепловое сопротивление батареи, сокращает время зарядки и обеспечивает им больше циклов разряда (более длительный срок службы).

Аккумуляторы AGM высочайшего качества рекомбинируют газы в герметичном корпусе и превращают их обратно в жидкость, поэтому они требуют очень низких затрат на обслуживание, а в некоторых случаях полностью не требуют обслуживания. Аккумуляторы AGM предлагают 80-процентную максимальную степень разряда, поскольку эти батареи имеют больше циклов при более высокой глубине разряда, что означает, что они более эффективны.

Аккумуляторы мокрого типа

До этого момента вы могли знать основы работы с жидкостными батареями. В них используется жидкий электролит, состоящий из серной кислоты и воды, с изолированными пластинами в качестве анода и катода. Эти батареи выдерживают более широкий диапазон напряжений, обеспечивают большие токи и намного дешевле, чем батареи AGM. Это некоторые из причин, по которым свинцово-кислотные аккумуляторные батареи все еще активны на рынке.

Несмотря на то, что мокрые аккумуляторные батареи являются самым дешевым вариантом, у них есть некоторые недостатки.Эти батареи имеют 50-процентную степень защиты от разряда и меньшее количество циклов, чем батареи AGM, что снижает их эффективность по сравнению с технологией AGM. Батареи с влажными элементами также имеют низкую плотность энергии и требуют регулярного обслуживания.

Одним из основных преимуществ жидкостных батарей является то, что их можно перерабатывать, что дает меньше отходов. Вы даже можете посмотреть это видео о том, как сделать батарею с мокрым элементом, и узнать, как сделать батарею с мокрым элементом из старой полностью залитой батареи, срок службы которой превысил срок службы.Мы рекомендуем вам заниматься этим проектом только в том случае, если у вас уже есть опыт работы с этими типами материалов и вы носите надлежащую защиту.

Что лучше: AGM или влажные батареи?

В конце концов, битва между AGM и батареями с жидкими элементами связана с ценой, областями применения и предпочтениями. Аккумуляторы AGM требуют гораздо меньшего обслуживания, более безопасны в установке и устойчивы к вибрациям, но они более чувствительны к параметрам зарядки. С другой стороны, залитые батареи дешевле и допускают более высокие диапазоны зарядного напряжения, но требуют регулярного обслуживания и транспортировки.

Если вы ищете что-то практичное и портативное, лучше подойдут AGM-аккумуляторы, но они дороже. Если вы хотите сэкономить деньги и не возражаете против технического обслуживания, лучшим вариантом будет аккумулятор с заливными ячейками.

Заключение

Теперь вы знаете, что такое залитые аккумуляторные батареи, как они работают, для чего используются мокрые аккумуляторные батареи, каковы ее преимущества и недостатки и как они соотносятся с новыми технологиями аккумуляторов.

Залитые батареи все еще широко используются на розничном рынке.Они обеспечивают гораздо более дешевый вариант и могут лучше переносить злоупотребления при перезарядке и неправильном напряжении, поэтому они, как правило, более подходят для автономных домов и всех типов систем резервного питания.

У залитых батарей есть некоторые недостатки, такие как регулярное обслуживание, но эти батареи остаются одним из самых дешевых вариантов для систем резервного питания, особенно для небольших автономных приложений. Их также можно перерабатывать, что является большим преимуществом по сравнению с другими технологиями.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

---

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки вашего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

---

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

---

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в cookie-файлах может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

различных батарей VRLA: применение и характеристики

Аккумулятор VRLA — это сокращение от «свинцово-кислотная аккумуляторная батарея с клапанной регулировкой». Его также называют герметичной батареей или необслуживаемой батареей.

Эта батарея используется для источников питания, которые традиционно основывались на вентилируемых или влажных свинцово-кислотных элементах. К ним относятся автономные энергосистемы, портативные электрические устройства и другие приложения, для которых требуются доступные по цене крупномасштабные накопители энергии.

Существует два основных типа батарей VRLA: AGM (абсорбирующий стекломат) и гелевые элементы.Оба типа VRLA имеют одинаковый контейнер, тарелки и предохранительные клапаны.

В батарее AGM VRLA электролит находится внутри стеклянного мата и не заливает пластины свободно. Очень тонкие стекловолокна сплетены в мат, чтобы максимально увеличить площадь поверхности, чтобы удерживать достаточное количество электролитов на протяжении всего срока службы батареи. Сепаратор не полностью погружен в электролит, поэтому пространство на 2-10% позволит протекать циклу рекомбинации кислорода.

Изображение любезно предоставлено CDTechno.com

AGM службы глубокого цикла (DCS) обеспечивает самый долгий срок службы для частых и глубоких служб. Батарея содержит положительную формулу пасты, которая позволяет ей справляться со стрессом, возникающим во время частого цикла разрядки / зарядки. Он сочетается со сплавом решетки, который снижает коррозию решетки.

AGM с регулируемым клапаном MR (Modular Range) имеет абсорбирующие сепараторы. Сепаратор изготовлен из нетканого материала, который позволяет пластинам полностью смачиваться электролитами.Это также позволяет генерируемому кислороду свободно проходить во время зарядки.

Гелевый аккумулятор VRLA или гелевый элемент имеет гелеобразный электролит. Это означает, что серная кислота сочетается с коллоидальным кремнеземом. Это уменьшает проблемы испарения, проливания и коррозии, которые типичны для батарей с жидким электролитом. Это позволяет батарее выдерживать экстремальные температуры, вибрацию и удары. В геле есть трещины, позволяющие кислороду перемещаться от положительной пластины к отрицательной, что позволяет осуществить цикл рекомбинации кислорода.

Изображение предоставлено CDTechno.com

Батарея VRLA также используется в ИБП и телекоммуникационных приложениях, чтобы важные инфраструктуры могли функционировать во время отключения электроэнергии.

Вот важные характеристики обоих типов батарей VRLA (см. Также Gel vs. AGM):

• Емкость и производительность аккумулятора. AGM содержит больше электролитов, потому что гелеобразователь вытесняет электролиты. Это увеличивает емкость батареи на 7-8%. AGM также имеет более низкое внутреннее падение, что обеспечивает более длительную работу, несмотря на высокую скорость разряда.
• Повышенная температура. Аккумулятор AGM более эффективен в цикле рекомбинации кислорода, что позволяет ему потреблять на 50% больше плавающего тока. Но гелевый элемент на 15% более эффективен в теплопроводности, поскольку гелеобразные электролиты полностью контактируют с пластинами и стенками контейнера.
• Срок службы поплавка. И AGM, и гелевые батареи VRLA имеют одинаковую емкость 95% -100%.

В следующей таблице описаны различные типы VRLA и их соответствующие приложения.

Важно использовать правильную батарею для конкретного приложения, чтобы максимизировать удельную мощность, высокую производительность и срок службы батареи.

Статьи по теме:

Свинцово-кислотные батареи с клапаном регулирования (VRLA)

Электролиты в батарее

Батарея

AGM по сравнению с гелевой батареей: что лучше?

Что происходит в цикле разрядки аккумулятора?

аккумуляторов: опасные или универсальные отходы?

В частности, с какими типами батарей следует обращаться в соответствии с правилами обращения с опасными отходами и нельзя утилизировать как универсальные отходы?

Любые опасные отходы аккумуляторной батареи, которая является отходом (и не является утилизируемой свинцово-кислотной аккумуляторной батареей), могут утилизироваться в соответствии с правилами универсальных отходов.Батареи с опасными отходами, которые должны утилизироваться в соответствии с правилами обращения с опасными отходами, отсутствуют. Раздел 104 Закона об обращении с ртутьсодержащими и перезаряжаемыми батареями (Закон о батареях) (P.L. 104-142, вступает в силу 13 мая 1996 г.) влияет на сбор, хранение и транспортировку батарей с опасными отходами следующим образом:

• Он реализует правила универсальных отходов как руководящий орган по обращению с батареями в соответствии с разделом 104 Закона о батареях.
• Это вытесняет существующие государственные правила, регулирующие обращение с такими батареями.
• Он требует, чтобы государства, желающие регулировать обращение с такими батареями, приняли положения, идентичные правилу об универсальных отходах.

Батареи, подпадающие под действие Раздела 104 Закона о батареях (и, следовательно, подпадающие под правила универсальных отходов), включают:

• Бывшие в употреблении аккумуляторные батареи
• Свинцово-кислотные батареи, не утилизированные в соответствии с 40 CFR 266, подраздел G
• Перезаряжаемые щелочные продукты
• Некоторые ртутьсодержащие батареи запрещены к продаже на внутреннем рынке
• Бывшие в употреблении потребительские товары, содержащие перезаряжаемые батареи, которые нелегко снять
• (Батареи, обычно используемые в соответствии с правилами универсальных отходов, включают литиевые, ртутные, ионно-серебряные и никель-кадмиевые батареи.)
• Обратите внимание, что эти батареи не подпадают под действие правил универсальных отходов:
• Свинцово-кислотные батареи (например, автомобильные батареи) утилизируются согласно 40 CFR 266.80
• Батареи, которые еще не выбрасываются, либо потому, что они не выбрасываются 40 CFR 261 или потому, что батарея не использовалась.
• Батареи, которые не являются опасными отходами (батарея является опасным отходом, если она демонстрирует одну или несколько характеристик, указанных в 40 CFR 261, подраздел C)

Согласно положениям об универсальных отходах использованные батареи становятся отходами в день их утилизации, например, когда батареи отправляются на утилизацию.Кроме того, неиспользованная батарея становится ненужной в тот день, когда обслуживающий персонал решает ее выбросить.

.