Аккумулятор большой емкости – 8250 миллиампер-часов китайской дичи, или повышенная ёмкость по-шеньчженьски / Habr

8250 миллиампер-часов китайской дичи, или повышенная ёмкость по-шеньчженьски / Habr

«Ох Китай, прямо дичь какая то!»
Х/ф «Даунхаус»

Поводом написать эту статью стала покупка вот такого монстра:

Этот уникальный товар был назван маркетологами «Усиленная батарея-аккумулятор большой повышенной емкости 8250 mAh BN41 для телефона Xiaomi Redmi Note 4 + гарантия«. Родной оригинал Xiaomi обладал жалкими 4100 мАч.

Предварительный звонок в магазин с целью выяснить реальная ли это емкость, а не накрученные китайские миллиампер-часы, дал повод зародиться хрупким росткам надежды. Да, емкость реальная, да, габариты батарейки соответствуют размерам оригинала, и да, гарантия 100%.

Надо сказать, что новый аккумулятор я уже купил, но аппетит приходит во время еды и я страстно возжелал 8250 мАч настоящей автономии. Еще бы, это хорошая замена среднему повербанку. Такая емкость позволит почти всю рабочую неделю не брать в руки зарядку и навсегда забыть про эпизоды магического превращения телефона в кирпич в самый неподходящий момент.

Поиски аналогов на алиэкспрессе, и в других злачных местах не увенчались успехом, и бьюсь об заклад, у вас найти этот экземпляр в продаже тоже не получится (если получится, сообщите). На третий день у меня сложилось стойкое ощущение, что я попал в Тайный клуб покупателей. За изделие просили три обычных цены, но двойная автономия стоит того — думал я.

На четвертый день заказ был сделан, получен, проверен и оплачен. Слюни текли…

После установки батарейки в ней обнаружилось 25% заводского заряда. При разряде в ноль приложение Accu​Battery показало 1259 мАч настоящего шеньчженьского электричества. (Прошу простить внезапную рекламу, просто я не нашел других приложений которые программно вычисляют емкость аккумулятора при разрядке.)

Что же, начало неплохое — уже 5000 мАч полной емкости, и, наверно, получится еще раскачать до 6000. Такие сны снились мне, когда я воткнул в розетку зарядку-тестер-телефон и уснул.

Утром я испытал шок и фрустрацию. Тестер показывал 2543 мАч!

Более опытный энергетик на этом решил бы, что эксперимент пора сворачивать. Но на меня произвела впечатление памятка, не лишенная нравоучений и перлов, которую прозорливый маркетолог приложил к заказу.

Цитата из сопроводительной памятки магазина:

Если после покупки АКБ, поэксплуатировав ее 1 день, покупатель считает, что АКБ мало держит и таким образом является ненадлежащего качества, то в данных ситуациях наш магазин рекомендует вспомнить про 3-5 циклов зарядки-разрядки (после покупки аккумулятора первые 3-5 зарядов-разрядов рекомендуется выполнить полностью).

После прочтения такой глубокомысленной нотации я вспомнил про давно забытые 3-5 зарядов, и решил что чахлый китайский литий пора потренировать! Все знают, что даже китайские дети с утра делают зарядку, а после обеда идут ее продавать. А еще пришла на ум мысль, что вдруг там какие-то нанотехнологии с вирусом табачной мозаики или космические инновации.

По итогам тренировок получилась такая таблица:

Цикл	Заряд аппаратный	Заряд программный	Разряд программный
1	2543	2685	3303
2	2895	3286	3208
3	2789	3198	3275
4	2875	3250	3242

Аппаратный тестер всегда показывает меньше чем программный (видимо из-за разницы в напряжениях после преобразования DC-DC). Не исключено что секрет кроется все там же, ведь тестер сделан в Китае. Разряд аппаратным тестером не померить, поэтому привел только программный.

Для тех кто родился раньше 2000 года, порекомендую не вспоминать о 3-5 циклах зарядки и тренировках литий-ионных аккумуляторов вообще.

Я мог бы написать пару теплых слов о Shenzhen Jiayuantong Science and Technology Co., Ltd — производителях этого изделия, но раз у них в названии есть слово «наука», то будем думать что виноваты не они, а перекупщики батареек которые переклеивают наклейки.

В соответствии со сложным обрядом возврата товара с гарантией 100%, написал заявление в магазин и отправил по почте. Сижу жду.

Может они деньги вернут, а вдруг?

habr.com

Аккумуляторы повышенной емкости для смартфонов — правда или миф?

Низкая автономность — бич большинства современных смартфонов: мы радуемся уже тому, что гаджет доживает до вечера, а уж о работе в течении пары дней можно только мечтать. Конечно, способов решения проблемы хватает: есть и различные пауербанки, есть смартфоны с аккумулятором на 5000, 10000 и даже 18000 мАч, а также смартфоны, которые способны за 20 минут зарядки в обед набрать 50% емкости, позволяя им дожить до вечера.

Увы — сложно назвать эти решения проблемы удобными: пауербанк и провод для него занимают место и их нужно постоянно носить с собой, да и пользоваться смартфоном на зарядке не очень-то и удобно. Смартфоны с огромными аккумуляторами зачастую представляют собой увесистые кирпичи, нередко толще многих ноутбуков — пользоваться ими тоже неудобно. Ну а для быстрой зарядки опять же требуется специальный зарядный блок, который придется носить с собой. И отсюда возникает вполне логичный вопрос — а есть ли способ продлить время автономной работы смартфона, не прибегая к таким крайностям? Ответ — да, и это — аккумуляторы повышенной емкости, и ниже в виде вопросов и ответов я постараюсь рассказать о них все.

Аккумуляторы повышенной емкости — старая байка от китайцев, на деле это оригинальная батарея с другой этикеткой

Действительно, возможно кто-то еще помнит развод от китайцев, когда те предлагали аккумуляторы для старых iPhone (4, 4s, 5) с емкостью в ~2500 мАч, то есть почти вдвое больше, чем стоит внутри:

Увы, на практике под красивой золотой наклейкой скрывалась обыкновенная батарея, в лучшем случае б/у оригинальная, в худшем — китайская копия. Очевидно, ни о каком увеличении времени автономной работы вдвое речи не шло, а положительные отзывы шли из-за того, что зачастую такой аккумулятор все же имел большую емкость, чем изношенный в смартфоне, что и продлевало время автономной работы.

Поэтому нет ничего удивительного в том, что многие сомневаются в существовании усиленных аккумуляторов, однако я развею сомнения — они действительно есть:

Емкость оригинального аккумулятора для iPhone 6s Plus составляет порядка 2750 мАч, а усиленного — уже около 3200, то есть увеличение емкости больше чем на 15% — вполне себе приятный бонус. Справа — скриншот с OnePlus 3: оригинальная батарея для него имеет емкость 3000 мАч, а усиленная — порядка 3800, что дает 25% прирост емкости!

А для каких смартфонов существуют аккумуляторы повышенной емкости?

Чем популярнее смартфон, чем выше шанс, что под него будет такой аккумулятор: так, они есть под большую часть iPhone, начиная с 5s (производитель Nohon или Craftmann — первый есть на Ali и предлагает большую емкость), некоторые Samsung, Xiaomi (обычно переделки из других АКБ), а также OnePlus. Для своего смартфона лучше уточнить в теме, связанной с автономной работой, на форуме 4pda или аналогичных.

На какое увеличение емкости можно рассчитывать?

Обычно от 10 до 25%, что достаточно существенно. Помните, если вы видите на том же Ali батарею с емкостью в 2-3 раза выше, чем оригинал, и с такими же размерами — это точно фейк, ибо физику не обманешь.

С какими проблемами можно столкнуться при установке?

Очевидно, аккумуляторы повышенной емкости больше по габаритам — обычно по толщине. В случае с iPhone проблем не будет, Apple оставила существенный зазор (так, оригинальный АКБ ниже уровня платы). С другими смартфонами — как повезет: например, в случае с OnePlus 3 производитель оставил минимум места под батарею, так что усиленное решение, которое толще на 1 мм, заставляет экран немного выпирать:

В случае со старыми Samsung приходится менять съемную заднюю крышку.

С какими проблемами можно столкнуться при использовании?

Самая распространенная проблема — это неравномерный разряд, что достаточно очевидно с учетом того, что в прошивку может быть заложена емкость оригинального аккумулятора. В случае с iPhone это обычно выглядит как долгое время работы при 1% заряда — до 20-30 минут. Также в настройках iPhone вы не сможете посмотреть износ батареи — вместо него будет прочерк, и система будет рекомендовать его заменить. При этом будет активирован режим пиковой производительности, то есть в быстродействии вы не потеряете:

Что насчет качества таких аккумуляторов?

Оно очень разное: если тот же Nohon — это достаточно крупный производитель, отвечающий за качество, то те же «банки» для OnePlus делаются неизвестным производителем, и сложно оценить его качество. Поэтому все действия производим на свой страх и риск — не исключено, что в один прекрасный момент такой АКБ вздуется, и уж точно никто не гарантирует, что через 200 циклов он не потеряет половину емкости.

Почему производители смартфонов сразу не ставят аккумуляторы большей емкости?

Тут сразу два момента: во-первых, мы все помним, что проблемы у Samsung Galaxy Note 7 были в том, что аккумулятор не прошел сертификацию и не подходил по размерам в то место, которое ему отвели в корпусе. Поэтому производители скорее будут уменьшать батареи, чем захотят повторения ситуации как с этим смартфоном. Во-вторых, не забываем про запланированное устаревание: за полтора-два года аккумулятор потеряет 20% емкости, и если его уже при покупке хватало впритык, то с 80% полезной емкости вы точно пойдете его менять — а это принесет деньги производителю. Имея же АКБ с емкостью на 20% больше, вы через два года всего-то вернетесь к исходной, и едва ли захотите менять батарею.

Так стоит ли в итоге ставить такие батареи?

В случае с iPhone — однозначно: никаких конструктивных проблем при ее установке не будет, все ровно также, как если бы вы поменяли старый аккумулятор на новый оригинальный. Плюс тот же Nohon или Craftmann существуют на рынке достаточно долго и зарекомендовали себя как хорошие производители АКБ. Что касается остальных смартфонов, то тут уже на свой страх и риск: нашли АКБ от известного производителя, и он без проблем помещается внутри вашего гаджета? Имеет смысл его поставить. Нашли непонятный «noname», который даже немного не помещается? Я бы рекомендовал подождать хотя бы полгода, чтобы накопились отзывы пользователей.

www.iguides.ru

какими могут быть аккумуляторы будущего / Mail.ru Group corporate blog / Habr

В последние годы мы часто слышали, что вот-вот — и человечество получит аккумуляторы, которые будут способны питать наши гаджеты неделями, а то и месяцами, при этом очень компактные и быстрозаряжаемые. Но воз и ныне там. Почему до сих пор не появились более эффективные аккумуляторы и какие существуют разработки в мире, читайте под катом.

Сегодня ряд стартапов близки к созданию безопасных компактных аккумуляторов со стоимостью хранения энергии около 100 долларов за кВт⋅ч. Это позволило бы решить проблему электропитания в режиме 24/7 и во многих случаях перейти на возобновляемые источники энергии, а заодно снизило бы вес и стоимость электромобилей.

Но все эти разработки крайне медленно приближаются к коммерческому уровню, что не позволяет ускорить переход с ископаемых на возобновляемые источники. Даже Илон Маск, который любит смелые обещания, был вынужден признать, что его автомобильное подразделение постепенно улучшает литий-ионные аккумуляторы, а не создаёт прорывные технологии.

Многие разработчики верят, что будущие аккумуляторы станут иметь совсем другую форму, строение и химический состав по сравнению с литий-ионными, которые в последнее десятилетие вытеснили иные технологии со многих рынков.

Основатель компании SolidEnergy Systems Кичао Ху (Qichao Hu), в течение десяти лет разрабатывавший литий-металлический аккумулятор (анод металлический, а не графитовый, как в традиционных литий-ионных), утверждает, что главная проблема при создании новых технологий хранения энергии заключается в том, что при улучшении какого-то одного параметра ухудшаются остальные. К тому же сегодня существует столько разработок, авторы которых громко утверждают о своём превосходстве, что стартапам очень трудно убедить потенциальных инвесторов и привлечь достаточно средств для продолжения исследований.

Согласно отчёту Lux Research, за последние 8—9 лет компания вложила в исследование хранения энергии около 4 млрд долларов, из которых стартапам, создающим «технологии нового поколения», в среднем досталось по 40 млн долларов. При этом Tesla вложила около 5 млрд долларов в Gigafactory, занимающуюся производством литий-ионных аккумуляторов. Такой разрыв очень трудно преодолеть.

По словам Герда Седера (Gerd Ceder), профессора в области материаловедения Калифорнийского университета в Беркли, создание маленькой производственной линии и решение всех производственных проблем для налаживания выпуска аккумуляторов обходится примерно в 500 млн долларов. Автопроизводители могут годами тестировать новые аккумуляторные технологии, прежде чем решить, приобретать ли создавшие их стартапы. Даже если новая технология выходит на рынок, нужно преодолеть опасный период наращивания объёмов и поиска клиентов. К примеру, компании Leyden Energy и A123 Systems потерпели неудачу, несмотря на перспективность их продуктов, поскольку финансовые потребности оказались выше расчётных, а спрос не оправдал ожиданий. Ещё два стартапа, Seeo и Sakti3, не успели выйти на массовые объёмы производства и значительный уровень дохода и были куплены за гораздо меньшие суммы, чем ожидали первичные инвесторы.

В то же время три основных мировых производителя аккумуляторов — Samsung, LG и Panasonic — не слишком заинтересованы в появлении инноваций и радикальных переменах, они предпочитают незначительно улучшать свою продукцию. Так что все стартапы, предлагающие «прорывные технологии», сталкиваются с основной проблемой, о которой они предпочитают не упоминать: литий-ионные аккумуляторы, разработанные в конце 1970-х, продолжают совершенствоваться.

Но всё же — какие технологии могут прийти на смену вездесущим литий-ионным аккумуляторам?

Литий-воздушные «дышащие» аккумуляторы

В литий-воздушных аккумуляторах в качестве окислителя используется кислород. Потенциально они могут быть в разы дешевле и легче литий-ионных аккумуляторов, а их ёмкость способна оказаться гораздо больше при сравнимых размерах. Главные проблемы технологии: значительная потеря энергии за счёт теплового рассеивания при зарядке (до 30 %) и относительно быстрая деградация ёмкости. Но есть надежда, что в течение 5—10 лет эти проблемы удастся решить. Например, в прошлом году была представлена новая разновидность литий-воздушной технологии — аккумулятор с нанолитическим катодом.

Зарядное устройство Bioo

Это устройство в виде специального горшка для растений, использующего энергию фотосинтеза для зарядки мобильных гаджетов. Причём оно уже доступно в продаже. Устройство может обеспечивать две-три сессии зарядки в день с напряжением 3,5 В и силой тока 0,5 А. Органические материалы в горшке взаимодействуют с водой и продуктами реакции фотосинтеза, в результате получается достаточно энергии для зарядки смартфонов и планшетов.

Представьте себе целые рощи, в которых каждое дерево высажено над таким устройством, только более крупным и мощным. Это позволит снабжать «бесплатной» энергией окружающие дома и будет веской причиной для защиты лесов от вырубки.

Аккумуляторы с золотыми нанопроводниками

В Калифорнийском университете в Ирвайне разработали нанопроводниковые аккумуляторы, которые могут выдерживать более 200 тыс. циклов зарядки в течение трёх месяцев без каких-либо признаков деградации ёмкости. Это позволит многократно увеличить жизненный цикл систем питания в критически важных системах и потребительской электронике.

Нанопроводники в тысячи раз тоньше человеческого волоса обещают светлое будущее. В своей разработке учёные применили золотые провода в оболочке из диоксида марганца, которые помещены в гелеобразный электролит. Это предотвращает разрушение нанопроводников при каждом цикле зарядки.

Магниевые аккумуляторы

В Toyota работают над использованием магния в аккумуляторах. Это позволит создавать маленькие, плотно упакованные модули, которым не нужны защитные корпуса. В долгосрочной перспективе такие аккумуляторы могут быть дешевле и компактнее литий-ионных. Правда, случится это ещё не скоро. Если случится.

Твердотельные аккумуляторы

В обычных литий-ионных аккумуляторах в качестве среды для переноса заряженных частиц между электродами используется жидкий легковоспламеняющийся электролит, постепенно приводящий к деградации аккумулятора.

Этого недостатка лишены твердотельные литий-ионные аккумуляторы, которые сегодня считаются одними из самых перспективных. В частности, разработчики Toyota опубликовали научную работу, в которой описали свои эксперименты с сульфидными сверхионными проводниками. Если у них всё получится, то будут созданы аккумуляторы на уровне суперконденсаторов — они станут полностью заряжаться или разряжаться всего за семь минут. Идеальный вариант для электромобилей. А благодаря твердотельной структуре такие аккумуляторы будут гораздо стабильнее и безопаснее современных литий-ионных. Расширится и их рабочий температурный диапазон — от –30 до +100 градусов по Цельсию.

Учёные из Массачусетского технологического института в содружестве с Samsung также разработали твердотельные аккумуляторы, превосходящие по своим характеристикам современные литий-ионные. Они безопаснее, энергоёмкость выше на 20—30 %, да к тому же выдерживают сотни тысяч циклов перезарядки. Да ещё и не пожароопасны.

Топливные ячейки

Совершенствование топливных ячеек может привести к тому, что смартфоны мы будем заряжать раз в неделю, а дроны станут летать дольше часа. Учёные из Пхоханского университета науки и технологии (Южная Корея) создали ячейку, в которой объединили пористые элементы из нержавеющей стали с тонкоплёночным электролитом и электродами с минимальной теплоёмкостью. Конструкция оказалась надёжнее литий-ионных аккумуляторов и работает дольше них. Не исключено, что разработка будет внедрена в коммерческие продукты, в первую очередь в смартфоны Samsung.

Графеновые автомобильные аккумуляторы

Многие специалисты считают, что будущее — за графеновыми аккумуляторами. В компании Graphenano разработали аккумулятор Grabat, который может обеспечить запас хода электромобиля до 800 км. Разработчики утверждают, что аккумулятор заряжается всего за несколько минут — скорость зарядки/разрядки в 33 раза выше, чем у литий-ионных. Быстрая разрядка особенно важна для обеспечения высокой динамики разгона электромобилей.

Ёмкость 2,3-вольтового Grabat огромна: около 1000 Вт⋅ч/кг. Для сравнения, у лучших образцов литий-ионных аккумуляторов — на уровне 180 Вт⋅ч/кг.

Микросуперконденсаторы, изготовленные с помощью лазера

Учёные из Университета Райса добились прогресса в разработке микросуперконденсаторов. Один из главных недостатков технологии — дороговизна изготовления, но применение лазера может привести к существенному удешевлению. Электроды для конденсаторов вырезаются лазером из пластикового листа, что многократно снижает трудоёмкость производства. Такие аккумуляторы могут заряжаться в 50 раз быстрее литий-ионных, а разряжаются медленнее используемых сегодня суперконденсаторов. К тому же они надёжны, в ходе экспериментов продолжали работать даже после 10 тыс. сгибаний.

Натрий-ионные аккумуляторы

Группа французских исследователей и компаний RS2E разработала натрий-ионные аккумуляторы для ноутбуков, в которых используется обычная соль. Принцип работы и процесс изготовления держатся в секрете. Ёмкость 6,5-сантиметрового аккумулятора — 90 Вт⋅ч/кг, что сравнимо с массовыми литий-ионными, но он выдерживает пока не более 2 тыс. циклов зарядки.

Пенные аккумуляторы

Другая тенденция в разработке технологий хранения энергии — создание трёхмерных структур. В частности, компания Prieto создала аккумулятор на основе субстрата пенометалла (меди). Здесь нет легковоспламеняющегося электролита, у такого аккумулятора большой ресурс, он быстрее заряжается, его плотность в пять раз выше, а также он дешевле и меньше современных аккумуляторов. В Prieto надеются сначала внедрить свою разработку в носимую электронику, но утверждают, что технологию можно будет распространить шире: использовать и в смартфонах, и даже в автомобилях.

Быстрозаряжаемый «наножелток» повышенной ёмкости

Ещё одна разработка Массачусетского технологического института — наночастицы для аккумуляторов: полая оболочка из диоксида титана, внутри которой (как желток в яйце) находится наполнитель из алюминиевой пудры, серной кислоты и оксисульфата титана. Размеры наполнителя могут меняться независимо от оболочки. Применение таких частиц позволило в три раза увеличить ёмкость современных аккумуляторов, а длительность полной зарядки снизилась до шести минут. Также снизилась скорость деградации аккумулятора. Вишенка на торте — дешевизна производства и простота масштабирования.

Алюминий-ионный аккумулятор сверхбыстрой зарядки

В Стэнфорде разработали алюминий-ионный аккумулятор, который полностью заряжается примерно за одну минуту. При этом сам аккумулятор обладает некоторой гибкостью. Главная проблема — удельная ёмкость примерно вдвое ниже, чем у литий-ионных аккумуляторов. Хотя, учитывая скорость зарядки, это не так критично.

Alfa battery — две недели на воде

Если компании Fuji Pigment удастся довести до ума свой алюминий-воздушный аккумулятор Alfa battery, то нас ждёт появление носителей энергии, ёмкость которых в 40 раз больше ёмкости литий-ионных. Более того, аккумулятор перезаряжается доливкой воды, простой или подсоленной. Как утверждают разработчики, на одном заряде Alfa сможет работать до двух недель. Возможно, сначала такие аккумуляторы появятся на электромобилях. Представьте себе автозаправку, на которую вы заезжаете за водой.

Аккумуляторы, которые можно сгибать, как бумагу

Компания Jenax создала гибкий аккумулятор J.Flex, похожий на плотную бумагу. Его даже можно складывать. К тому же он не боится воды и потому очень удобен для использования в одежде. Или представьте себе наручные часы с аккумулятором в виде ремешка. Эта технология позволит и уменьшить размер самих гаджетов, и увеличить носимый объём энергии. Другой сценарий — создание гибких складных смартфонов и планшетов. Нужен экран побольше? Просто разверните сложенный вдвое гаджет.

Как утверждают разработчики, тестовый образец выдерживает 200 тыс. складываний без потери ёмкости.

Эластичные аккумуляторы

Над созданием гибких носителей энергии работают во многих компаниях. А команда учёных из Университета штата Аризона пошла дальше и с помощью особой механической конструкции создала аккумулятор в виде эластичной ленты. Не исключено, что идея будет развита и позволит встраивать аккумуляторы в одежду.

Мочевой аккумулятор

В 2013 году Фонд Билла Гейтса вложился в продолжение исследований Bristol Robotic Laboratory по созданию аккумуляторов, работающих на моче. Весь цимес в использовании «микробных топливных ячеек»: в них содержатся микроорганизмы, расщепляющие мочу и вырабатывающие электричество. Кто знает, возможно, скоро поход в туалет будет не только потребностью, но и в буквальном смысле полезным занятием.

Ryden — углеродные аккумуляторы с быстрой зарядкой

В 2014 году компания Power Japan Plus сообщила о планах по выпуску аккумуляторов, в основе которых лежат углеродные материалы. Их можно было производить на том же оборудовании, что и литий-ионные. Углеродные аккумуляторы должны работать дольше и заряжаться в 20 раз быстрее литий-ионных. Был заявлен ресурс в 3 тыс. циклов зарядки.

Органический аккумулятор, почти даром

В Гарварде была создана технология органических аккумуляторов, стоимость производства которых составляла бы 27 долларов за кВт⋅ч. Это на 96 % дешевле аккумуляторов на основе металлов (порядка 700 долларов за кВт⋅ч). В изобретении применяются молекулы хинонов, практически идентичные тем, что содержатся в ревене. По эффективности органические аккумуляторы не уступают традиционным и могут без проблем масштабироваться до огромных размеров.

Просто добавь песка

Эта технология представляет собой модернизацию литий-ионных аккумуляторов. В Калифорнийском университете в Риверсайде вместо графитовых анодов использовали обожжённую смесь очищенного и измельчённого песка (читай — кварца) с солью и магнием. Это позволило повысить производительность обычных литий-ионных аккумуляторов и примерно втрое увеличить их срок службы.

Быстрозаряжаемые и долгоживущие

В Наньянском технологическом университете (Сингапур) разработали свою модификацию литий-ионного аккумулятора, который заряжается на 70 % за две минуты и служит в 10 раз дольше обычных литий-ионных. В нём анод изготовлен не из графита, а из гелеобразного вещества на основе диоксида титана — дешёвого и широко распространённого сырья.

Аккумуляторы с нанопорами

В Мэрилендском университете в Колледж-Парке создали нанопористую структуру, каждая ячейка которой работает как крохотный аккумулятор. Такой массив заряжается 12 минут, по ёмкости втрое превосходит литий-ионные аккумуляторы такого же размера и выдерживает около 1 тыс. циклов зарядки.

Генерирование электричества

Энергия кожи

Тут речь идёт не столько об аккумуляторах, сколько о способе получения энергии. Теоретически, используя энергию трения носимого устройства (часов, фитнес-трекера) о кожу, можно генерировать электричество. Если технологию удастся достаточно усовершенствовать, то в будущем в некоторых гаджетах аккумуляторы станут работать просто потому, что вы носите их на теле. Прототип такого наногенератора — золотая плёнка толщиной 50 нанометров, нанесённая на силиконовую подложку, содержащую тысячи крошечных ножек, которые увеличивают трение подложки о кожу. В результате возникает трибоэлектрический эффект.

uBeam — зарядка по воздуху

uBeam — любопытный концепт передачи энергии на мобильное устройство с помощью ультразвука. Зарядное устройство испускает ультразвуковые волны, которые улавливаются приёмником на гаджете и преобразуются в электричество. Судя по всему, в основе изобретения лежит пьезоэлектрический эффект: приёмник резонирует под действием ультразвука, и его колебания генерируют энергию.

Схожим путём пошли и учёные из Лондонского университета королевы Марии. Они создали прототип смартфона, который заряжается просто благодаря внешним шумам, в том числе от голосов людей.

StoreDot

Зарядное устройство StoreDot разработано стартапом, появившимся на базе Тель-Авивского университета. Лабораторный образец смог зарядить аккумулятор Samsung Galaxy 4 за 30 секунд. Сообщается, что устройство создано на базе органических полупроводников, изготовленных из пептидов. В конце 2017 года в продажу должен поступить карманный аккумулятор, способный заряжать смартфоны за пять минут.

Прозрачная солнечная панель

В Alcatel был разработан прототип прозрачной солнечной панели, которая помещается поверх экрана, так что телефон можно заряжать, просто положив на солнце. Конечно, концепт не идеален с точки зрения углов обзора и мощности зарядки. Но идея красивая.

Год спустя, в 2014-м, компания Tag Heuer анонсировала новую версию своего телефона для понтов Tag Heuer Meridiist Infinite, у которого между внешним стеклом и самим дисплеем должна была быть проложена прозрачная солнечная панель. Правда, непонятно, дошло ли дело до производства.

habr.com

Аккумуляторы для автономного и резервного электроснабжения

Дополнительное оборудование  → Аккумуляторы

Каталог аккумуляторов для солнечных систем и систем резервирования находится здесь

 

  Аккумулятор (лат. accumulator накопитель) — это буфер для накопления электрической энергии при помощи обратимых химических процессов. Эта обратимость химических реакций, происходящих внутри аккумулятора и дает ему возможность работать в циклическом режиме постоянных зарядов и разрядов. Чтобы зарядить аккумулятор. нужно пропустить через него ток в направлении встречном направлению тока при разряде. Аккумуляторы можно объединять в моноблоки, и тогда их называют аккумуляторными батареями. Основным параметром, характеризующим аккумулятор является емкость. Емкость — это максимальный заряд, который может принять конкретный аккумулятор. Чтобы измерить емкость аккумулятор разряжают в течении определенного времени до определенного напряжения. Измеряют емкость в кулонах, джоулях и Ач(амперчасах). Иногда, преимущественно в США, емкость измеряется Вт*ч. Соотношение между этими единицами такое 1Вт*ч=3600 Кл, а 1Вт*ч=3600Дж. Правильный заряд аккумулятора происходит в несколько стадий. В большинстве случаев это 4 стадии: стадия накопления(bulk), стадия поглощения(absorbtion), стадия поддержки(float) и стадия выравнивания(equalization). Стадия выравнивания актуальна только для аккумуляторов открытого типа(их еще называют flooded), выполняют её по определенному графику. Операция эта сродни «кипячению» электролита в аккумуляторе, но позволяет перемешать электролит, который со временем расслаивается. В конечном итоге правильное выравнивание позволяет увеличить срок эксплуатации аккумулятора. Основная причина выхода аккумулятора из строя это сульфатация рабочих пластин. Образование окисла на свинцовых пластинах называется сульфатацией. Производители аккумуляторов сообщают, что эта причина составляет до 80% всех отказов аккумуляторов. Кроме перемешивания электролита, выравнивание очищает пластины от сульфатов, и впоследствии нагрузка на пластины распределяется равномерней. Во время процесса выравнивания выделяется значительное количество гремучей смеси кислорода и водорода. Поэтому нужно уделить серьезное внимание вентиляции помещения аккумуляторной. Существуют современные промышленные аккумуляторы открытого типа в которых электролит принудительно циркулирует. Кроме аккумуляторов с жидким электролитом существуют еще АКБ герметичного типа. В таких аккумуляторах выравнивание не нужно, а при остальных стадиях заряда газообразования не происходит.

  Энергия многих источников энергии нужна не тогда, когда она доступна(в первую очередь это относится к солнечным батареям), собственно поэтому её и приходится запасать. Работа нагрузки не должна зависеть от освещенности солнечных батарей, и поэтому даже в дневное время наличие аккумулятора необходимо. Конечно при этом должен быть баланс между приходящей от СБ энергией и количеством энергии, уходящей в нагрузку. Аккумуляторы, применяемые в различных энергетических системах различаются по: номинальному напряжению, номинальной емкости, габаритам, типу электролита, ресурсу, скорости заряда, стоимости, рабочему диапазону температур и пр. Аккумуляторы в фотоэлектрических системах обязаны удовлетворять ряду требований: большая цикличность(количество выдерживаемых циклов заряда/разряда), малый саморазряд, по возможности большой зарядный ток(для гибридных систем с жидкотопливными генераторами), широкий диапазон рабочих температур, а также минимальное обслуживание. С учетом этих требований для различных систем электроснабжения созданы аккумуляторы глубокого разряда. Для солнечных систем существует их модификация solar. Такие АКБ имеют огромный ресурс при циклической работе. Аккумуляторы стартерного типа для работы в таких режимах мало пригодны. Они «не любят» глубокие разряды и разряды малыми токами, имеют большой саморазряд. Срок их службы в таких условиях невелик. Их штатный режим — это кратковременный разряд большим током, тут же восстановление заряда, и ожидание следующего пуска стартера в заряженном состоянии. Если провести аналогию со спортом, то стартерная АКБ это спринтер, а специализированная АКБ это марафонец. Наиболее популярны в настоящее время свинцово-кислотные аккумуляторы. В них меньше удельная стоимость 1кВт*ч, чем у их собратьев, произведенных по другим технологиям. В них больше КПД и шире температурный диапазон работы. Например, эффективность свинцово-кислотного АКБ лежит в пределах 75-80%, а эффективность щелочного АКБ не более 50-60%. По некоторым параметрам щелочные аккумуляторные батареи все таки превосходят «свинец». Это их огромный ресурс в живучести, возможность восстановления путем замены электролита, работа при очень низкой температуре. Но некоторые моменты делают их малопригодными в ФЭС. К ним относятся малый КПД и малая восприимчивость к зарядке малым током. Это приводит к безвозвратной потере значительной части энергии, которая достается с такими усилиями. Вдобавок для аккумуляторной батареи щелочного типа очень трудно подобрать контроллер заряда, а контроллеры с возможностью настройки режимов заряда дорогие.

  Теперь перейдем к более подробному рассмотрению аккумуляторов наиболее часто применяемых в системах бесперебойного и автономного электроснабжения. Три основных типа это АКБ технологии AGM, GEL и Flooded.

— GEL-технология Gelled Electrolite появилась в середине XX века. К электролиту подмешивается SiO2, и спустя 3-5 часов электролит становится желеобразным. В этом желе имеется масса пор, которые заполнены электролитом. Именно такая консистенция электролита позволяет работать GEL аккумулятору в любом положении. Аккумулятор такой технологии является необслуживаемым.

— AGM-технология Absorptive Glass Mat появилась на 20 лет позже. Вместо загущенного до желе электролита в них применяется стекломат, который пропитывают электролитом. Поры стекломатов электролит заполняет не до конца. В оставшемся объеме происходит рекомбинация газов.

— Flooded -аккумуляторы с жидким электролитом(заливные) по прежнему имеют широкое применение. Будучи снабжены рециркуляционными клапанами они переходят в класс малообслуживаемых АКБ. Такие клапана не допускают выделения газов, а проверять уровень электролита нужно лишь раз в год. Это снимает ограничения на размещение Flooded аккумуляторов внутри помещений. Аккумуляторы открытого вида более выносливы по сравнению с необслуживаемыми аккумуляторами, удельная стоимость Ач в них ниже и они лучше поддаются балансировке.

  Каждый из вышеописанных типов аккумуляторов имеет подкласс панцирных аккумуляторов. Отличительной особенностью таких АКБ являются решетчатые пластины и электроды в виде трубок. Подобная технология существенно увеличивает число зарядно-разрядных циклов. Причем глубоких разрядов до 80%. Электропогрузчики, ФЭС и другая силовая электротехника широко используют такие АКБ. Маркируют их OPzS и OPzV.

  Увеличение емкости АКБ достигается тем, что моноблоки АКБ объединяются путем параллельного, последовательного или параллельно-последовательного соединения . Для последовательного соединения аккумуляторов необходимо использовать аккумуляторы одной емкости. При этом суммарная емкость равна емкости одного аккумулятора, а напряжение равно сумме напряжений отдельных АКБ. При параллельной коммутации АКБ, напротив, складываются емкости и суммарная емкость увеличивается, а напряжение блока равно исходному напряжению отдельного АКБ. Параллельно-последовательная коммутация ведет к увеличению и напряжения и емкости блока. В один блок можно объединять только идентичные аккумуляторы. Т.е. они должны быть одного напряжения, емкости, типа, возраста, производителя и желательно одной партии выпуска(разница не более 30 дней). С течением времени АКБ, соединенные последовательно, и особенно последовательно-параллельно подвержены разбалансировке. Это значит, что суммарное напряжение последовательных АКБ соответствует норме для зарядного устройства, но в самой цепочке напряжения одиночных аккумуляторов значительно отличаются. Как следствие часть аккумуляторов перезаряжается, а другая часть недозаряжается. Это существенно уменьшает их ресурс. Специальные устройства балансировки позволяют свести к минимуму это вредное явление. В крайнем случае необходимо 1-2 раза в год проводить заряд каждого аккумулятора индивидуально. Для последовательно-параллельного соединения аккумуляторов рекомендуется делать перемычки между средними точками(это несколько способствует самовыравниванию), а также чтобы сбалансированно снимать мощность: плюс нужно «брать» с ближайшего аккумулятора, а минусовой контакт с диагонально расположенного. Чтобы аккумуляторные батареи было удобно обслуживать и монтировать их размещают на металлических стеллажах.

  Любой 12-ти вольтовый моноблок состоит из 6 блочков по 2В. В связи с этим чтобы набрать блок аккумуляторов большой емкости рекомендуется не параллельное соединение 12-ти вольтовых моноблоков, а последовательное соединение 2-х вольтовых блоков большой емкости. Ресурс такой «сборки» значительно выше. Кроме того большинство производителей не рекомендует параллелить более 4-х цепочек. Это связано с проблемой разбалансировки и вытекающей из этого различной степени старения отдельных аккумуляторов. Но например германский концерн Sonnenschein разрешает коммутировать параллельно до 10 цепочек. При расчете ФЭС обычно закладывается такая емкость аккумулятора, чтобы после автономии в течении заданного количества пасмурных дней в условиях отсутствия заряда из вне, глубина разряда аккумулятора не превысила 50%, а лучше 30%. Впрочем эти цифры не догма, и все зависит от конкретного проекта. Подробнее об этом можно прочесть в разделе «Расчет фотоэлектрической системы». Правильная эксплуатация аккумуляторной батареи подразумевает соблюдение:

1) Значений зарядных и разрядных токов не выше их номинала. Разряд АКБ недопустимо большим током приведет к быстрому износу пластин и преждевременному старению АКБ. Заряд же большим током снижает объем электролита. Причем в герметичных АКБ выкипание электролита необратимо- АКБ высыхает и погибает.

2) Глубины разряда аккумулятора. Глубокие разряды, а тем более систематические, причина частой замены аккумуляторных батарей и удорожания системы. Типичный график взаимозависимости глубины разряда АКБ и количества циклов заряда/разряда расположен ниже.

3) Величин напряжений стадий заряда и внесение температурной компенсации в эти напряжения при нестабильной температуре в аккумуляторной. На странице контроллеры заряда это описано более подробно. По напряжению аккумулятора невозможно точно определить уровень её заряда, но можно сделать оценку уровня заряда. Таблица ниже показывает эту связь.

Тип АКБ	25%	50%	75%	100%
Свинцово-кислотная	12,4	12,1	11,7	10,5
Щелочная	12,6	12,3	12,0	10,0

 

Напряжения различных стадий заряда также зависят от температуры. Производители указывают температурный коэффициент в документации на продукцию. Обычно этот коэффициент лежит в пределах 0.3-0.5В/градус:

Температура батареи, Co	Напряжение, В
0	15,0
10	14,7
20	14,4
30	14,1

 

  Температура внешней среды оказывает существенное влияние на параметры акккумулятора. Работа аккумулятора при высоких температурах резко сокращает ресурс АКБ. Это связано с тем, что все негативные химические процессы ускоряются при повышении температуры. Повышение температуры аккумуляторной батареи всего лишь на 10°С ускоряет коррозию в 2(!) раза.Таким образом аккумулятор, эсплуатируемый при 35°С проживет в 2 раза меньше, чем такой же точно АКБ при 25°С. Следующий график показывает зависимость ресурса аккумулятора от его температуры.

  Не нужно забывать о том, что аккумуляторы нагревается при заряде, и его температура может превышать температуру в помещении на 10-15°С. Особенно это заметено, когда идет ускоренный заряд большим током. Поэтому не рекомендуется располагать аккумуляторы вплотную друг к другу, затрудняя естественный обдув и охлаждение.

  Следующим параметром свинцово-кислотных АКБ является саморазряд. При хранении в стандартных условиях(20°С) аккумуляторы обычно разряжаются со скоростью 3% в месяц. Длительное хранение без подзаряда приводит к сульфатации отрицательных пластин. Периодической подзарядки 1-2 раза в год достаточно для поддержания АКБ в хорошем состоянии. Повышенная температура ускоряет саморазряд. Следующий график иллюстрирует зависимость саморазряда от температуры.

  Рассчитывая систему, нужно помнить о том, что разрядные характеристики АКБ нелинейны. Это значит, что разряд аккумулятора током в 2 раза большим током не сократит время нагрузки в 2 раза. Такая зависимость верна лишь для малых токов. Для больших токов необходимо использовать для расчета таблицы разрядных характеристик, предоставляемые производителем. Ниже располагается для примера одна из таких таблиц.

  В двух словах о тестировании аккумуляторов. Самыми простыми являются КТЦ(контрольно-тренировочный цикл), проверка плотности электролита ареометром и тест при помощи нагрузочной вилки. К более современным методам относятся всевозможные тестеры емкости. Все методы имеют свои плюсы и минусы. КТЦ отнимает много времени, и к тому же АКБ необходимо выводить из эксплуатации. Проверка уровня и плотности электролита не дает полной картины. Качественные тестеры тестируют АКБ за 3-5 секунд, разряжать аккумулятор не нужно, но такие тестеры очень дорогие. В зависимости от назначения системы мы применяем в нашей практике АКБ таких производителей как Sonnenschein, Fiamm, Haze, Rolls, Trojan, Ventura, Shoto, Delta. Эти компании производят очень широкий перечень продукции и возможно подобрать АКБ для любого проекта.

  

  В связи со значительным снижение цен на солнечные панели за последние 2-3 года, АКБ стали самым дорогостоящим элементом ФЭС, имеющим их в своем составе. Их первоначальная стоимость велика, и к тому же они являются практически расходным материалом. Из этого следует, что нужно обращать особое внимание на выбор АКБ для проекта, а также последующую правильную их эксплуатацию. Иначе стоимость системы будет расти как снежный ком. Обычно в документации к АКБ производители указывают срок службы в буферном режиме и при идеальных условиях экплуатации(температура 20°С, редкие неглубокие разряды, постоянный оптимальный заряд). Даже в резервной системе такие условия обеспечить очень трудно. А в автономном режиме картина совершенно иная. Постоянный заряд/разряд — это очень тяжелые условия работы.

  Подводя итог ко всему вышесказанному перечислим факторы снижающие ресурс АКБ

• Перезаряд. Он опасен выкипанием электролита. Этого не допустит контроллер заряда или зарядное устройство инвертора;
• Систематический недозаряд. Необходимо 1-2 раза в месяц производить заряд АКБ на 100%;
• Глубокий разряд. Не нужно глубоко разряжать АКБ. Это может предотвратить контроллер заряда или инвертор с настройкой напряжения отключения генерации или иное стороннее  устройство. Не так страшен глубокий разряд, как хранение разряженного АКБ. АКБ нужно немедленно заряжать после глубокого разряда;
• Разряд АКБ непомерно большими токами. Нагрузки с пусковыми токами нужно учитывать при расчете емкости АКБ. В противном случае пластины внутри АКБ неравномерно истоньшаются и аккумулятор придет в негодность  преждевременно;
• Заряд АКБ чрезмерными токами (более 20% емкости) «высушивает» аккумулятор и сокращает срок его службы. Особенно критичны к этому GEL аккумуляторы. Ознакомьтесь на этот счет с рекомендациями производителя;
• Высокая температура при эксплуатации. Оптимальная для аккумулятора температура 20-25°C. При температуре 35°C ресурс аккумулятора уменьшается в 2 раза.

  Чтобы сделать попытку восстановить «убитые» АКБ рекомендуется заряжать их очень малым током(1-5% емкости), а затем разряжать большим током(до 50% от емкости АКБ). Эта процедура разрушает слой окисла на пластинах и есть небольшой шанс восстановить часть емкости АКБ. Таких циклов нужно провести не менее 5-10. «Каталог аккумуляторных батарей» предлагаемых нами находится здесь. В ходе обсуждения заказа могут быть предложены и другие марки АКБ, не включенные в каталог.

 

      Бережно относитесь к аккумуляторам и они будут служить Вам положенный срок, а не попадут на свалку раньше времени!

 

www.solbat.su

Аккумуляторы нового поколения

Наверх

• Рейтинги
• Обзоры
  • Смартфоны и планшеты
  • Компьютеры и ноутбуки
  • Комплектующие
  • Периферия
  • Фото и видео
  • Аксессуары
  • ТВ и аудио
  • Техника для дома
  • Программы и приложения
• Новости
• Советы
  • Покупка
  • Эксплуатация
  • Ремонт
• Подборки
  • Смартфоны и планшеты
  • Компьютеры

ichip.ru

Разработан аккумулятор с емкостью в 10 раз больше Li-ion

4097

18.02.2014, Вт, 10:02, Мск , Текст: Сергей Попсулин

Ученые смогли увеличить срок эксплуатации аккумулятора с кремниевым анодом: спустя 1 тыс. циклов перезарядки он сохранил 97% емкости. Кремниевый анод в перспективе позволит в 10 раз увеличить емкость элементов питания по сравнению с современными решениями.

Ученые из Стэнфордского университета и лаборатории SLAC National Accelerator при Министерстве энергетики США смогли решить проблему быстрой деградации анодов из кремния — перспективного материала, позволяющего хранить в батарее в 10 раз больше заряда по сравнению с графитовым анодом.

Исследователи уже давно пытаются создать надежный кремниевый электрод с длительным сроком действия. Во время зарядки и разрядки кремниевый анод расширяется и сужается, а из-за своей хрупкости, в ходе регулярной деформации быстро трескается и разламывается.

Чтобы решить проблему, ученые предложили создать анод из настолько малых частиц кремния, чтобы им уже не на что было разламываться. Кроме того, они поместили эти наночастицы в углеродную оболочку большего размера в сравнении с самой частицей, таким образом предоставив им пространство для расширения, происходящее во время зарядки.

Используя специальную микроэмульсию, ученые собрали микрочастицы с оболочкой в группы и поместили их в еще одну, более толстую «скорлупу» из углерода.

В результате получилась структура, напоминающая гранат. Каждая батарея содержит множество таких «гранатов». «Такая структура обеспечивает свободное протекание электрического тока», — пояснили исследователи.

Кроме того, в ходе экспериментов удалось выяснить, что аккумулятор с «гранатной» структурой обладает более длинным по сравнению с предыдущими аналогичными проектами жизненным циклом: он сохраняет 97% емкости спустя 1 тыс. циклов перезарядки. Это делает элемент пригодным для коммерческой эксплуатации, заявили ученые.

Аккумулятор с «гранатной» структурой: концептуальная иллюстрация

Новая структура помогла решить и еще одну проблему. Во время эксплуатации батареи с кремниевым анодом в результате реакции с электролитом на электроде образуется клейкая субстанция, которая снижает производительность. В «гранатной» структуре площадь соприкосновения частиц с электролитом в 10 раз меньше. Таким образом, субстанции образуется гораздо меньше.

Наночастицы напоминают зерна в гранате: слева — до зарядки, справа — после зарядки

По словам руководителя проекта Йи Куи (Yi Cui), несмотря на значительный прогресс, о выводе новых батарей на коммерческий рынок говорить пока рано, так как необходимо решить еще две важные проблемы. Во-первых, нужно упростить процесс производства описанных анодов. Во-вторых, нужно найти дешевый источник кремниевых наночастиц. Одним из таких источников может быть рисовая шелуха, которая не используется в пищевой промышленности и на 20% состоит из диоксида кремния. По словам Куи, ее достаточно легко превратить в чистые кремниевые наночастицы, пригодные для батарей.

В ноябре прошлого года ученые разработали другой способ продления срока эксплуатации кремниевого аккумулятора, наделив анод способностью к самовосстановлению.

cnews.ru

Мощные аккумуляторы для Инвертора » Valley of Winds

AGM и GEL батареи

Энергетическая основа современных систем резервного электроснабжения – специализированные необслуживаемые (не требующие долива) аккумуляторные батареи большой емкости, изготовленные по технологиям GEL (гелевые) или AGМ (стекловолоконные). Внешне они похожи на автомобильные аккумуляторы (только крупнее). Но на самом деле есть большое отличие.

Почему не годятся обычные стартерные батареи

Для многих очевидно, что дешевые обслуживаемые батареи стартерного типа не предназначены для оснащения инверторных систем резервного электроснабжения коттеджей. Менее очевидно, что и более дорогостоящие необслуживаемые авто-аккумуляторы (выполненные по той же технологии AGM!) также малопригодны для резервного электроснабжения.

И дело здесь не в том, что они «плохие» или «хуже», чем специализированные аккумуляторы для бесперебойного питания. Дело в принципиально разном назначении!

Автомобильный аккумулятор должен в течение нескольких секунд обеспечивать  большой ток для работы стартера, который должен провернуть массивные внутренние части двигателя. Подразумевается, что заряд аккумулятора при этом падает незначительно и должен успеть полностью восстановиться  даже в короткой поездке.

При длительных циклах разрядки (а это нормальный режим резервного электроснабжения) стартерные аккумуляторы быстро выходят из строя. Опытные водители знают, что если аккумулятор разрядился в ноль несколько раз подряд, то он больше уже не будет нормально работать. Не важно из-за чего это произошло, выход один — новый аккумулятор. Понятно, что с такими данными автомобильные батареи не годятся для резервного электроснабжения коттеджа.

вверх

Преимущества специализированных аккумуляторов

Именно режим работы системы резервного электроснабжения определяет главное требование к аккумуляторам — они должны выдерживать глубокий разряд.

В отличие от автомобильных, специализированные аккумуляторы лучше сохраняют работоспособность после глубокого разряда. Они могут отдавать энергию на протяжении длительного времени (часы и даже сутки) до состояния, когда запас энергии (обозначаемый как «уровень заряда» SoC — State of Charge) падает до 20-30 % от первоначального значения (то есть глубина разряда DoD /Deep of Discharge/ доходит до 70-80%). Причем после зарядки аккумуляторы практически полностью восстанавливают свою рабочую емкость.

Конечно, совсем бесследно глубокий разряд для батареи не проходит. И основное различие уже среди специализированных аккумуляторов – в числе циклов глубокого разряда, которые они выдерживают без существенного ухудшения энергоемкости. По этому параметру необслуживаемые аккумуляторы для резервного электроснабжения условно делят на две категории:

1. АКБ общего назначения
2. АКБ глубокого разряда (deep cycle)

Для  объяснения различий между ними сначала поясним общепринятую терминологию:

• Глубина разряда DoD — Depth of Discharge, величина, противоположная степени заряда SoC (DoD=100% — SoC)

• Глубокий разряд — это разряд с DoD более 40-50% от полного номинала емкости батареи.

• Буферный режим (характерен для резервного электроснабжения) — аккумуляторы полностью заряжены и готовы включиться в работу, но такие включения происходят нечасто, и внешнее питание восстанавливается до того, как батареи полностью разрядились (глубина разряда DoD обычно не более 30%, но для «крайних случаев» разрешенный максимум — до 80%).

• Циклический режим (характерен для автономного электроснабжения) — постоянное чередование глубоких (разряд DoD 40-50%, возможно и до 80%) разрядов и зарядов.

• Срок службы номинальный Life — число лет с момента начала эксплуатации, которое аккумулятор сохранит свою емкость на уровне не ниже 80% от номинала при работе в буферном режиме и идеальных условиях (t=20-25С, постоянный подзаряд).

Вообще крайний предел эксплуатации батареи — до остаточной ёмкости ~60% номинала. Но график потери емкости нелинейный, поэтому хоть после отметки в 80% эксплуатировать батарею еще и можно, но дальше падение ёмкости идет ускоренными темпами.

• Наработка циклов до отказа Cycle life — реальный срок службы, исчисляемый в циклах разряда-восстановления заряда, которые аккумулятор выдержит до снижения емкости на уровень 80% от номинала. Пересчет в «годы» идет делением числа циклов на количество отключений в год.

Если отключения редкие, и по циклам число лет выходит даже больше, чем номинальный срок , ориентироваться нужно на номинальный срок службы, т.к. он определяется естественным «старением» материалов аккумулятора и не может быть превзойден.

• Наработка циклов от глубины разряда Cycles life vs DoD — зависимость числа циклов разряда-восстановления до «смерти» батареи от «глубины разряда».

Про характеристики срока службы  нужно понимать следующее —  величины эти условные: номинальный срок справедлив только для нереальных условий работы, а число циклов по глубине разряда спрогнозировать проблематично, так как разряд при каждом отключении может быть разным.

Тем не менее, «Номинальный срок службы» и «Наработка циклов от глубины разряда» хоть и не позволяют точно спрогнозировать срок замены аккумуляторов, но делают возможным сравнение разных аккумуляторов между собой.

Оптимальные АКБ резервного электроснабжения

Разницу между AGM и GEL, а также аккумуляторами общего назначения и глубокого разряда демонстрирует Таблица зависимости числа циклов от типовых глубин разряда*:

Глубина разряда батареи	100%	80%	50%	30%
Необслуживаемые общего назначения (буферный и ограниченно циклический режим)
Delta / Haze AGM (класс 10 / 12 лет)	нельзя	200…250	450	900…1000
Delta / Haze GEL (класс 10 / 12 лет)	до 200, но не рекоменд	300…350	500…550	1200…1300
Необслуживаемые глубокого разряда (улучшенная стойкость к циклическому режиму)
Trojan GEL DeepCycle (до 12 лет)	не рекоменд	600	1000	2000
BAE трубчатые GEL OPzV (до 15 лет)	не рекоменд	1300	2800	5000

* данные производителей из описаний соответствующих линеек АКБ (реальные, по опыту, могут быть меньше!)

На первый взгляд,  аккумуляторы глубокого разряда серьезно выигрывают у аккумуляторов общего назначения. Но у такого превосходства, разумеется, есть цена — необслуживаемые АКБ Deep Cycle заметно дороже идентичных общего назначения.

Посмотрим на АКБ общего назначения с точки зрения реальной практики использования в московской области (все-таки, со стабильностью электроснабжения у нас пока лучше, чем где-нибудь в горных регионах).

Производители АКБ общего назначения, заявляя срок службы 10-12 лет, рассчитывают на буферный режим работы. Например на условную ситуацию, когда отключения случаются еженедельно (50 раз в год) и емкость батареи выбрана так, чтобы она успевала разрядиться не более чем на 50% до восстановления питания от сети. В этом случае ~500 доступных циклов делим на 50 раз в год и получаем искомые 10 лет.

Да, в реальной жизни не всё так идеально. Легко представить ситуацию, когда аккумуляторы начинают заряжаться после длительной работы, не успевают набрать 100% емкость, а  электросеть опять отключается. На практике глубина разряда будет превышать буферные величины, и батарею придется менять раньше, чем номинальный срок службы.

Но даже если ориентироваться на глубину разряда 80%, это 250 — 300 циклов до выработки батареи. А это долгие и долгие годы работы, в течение которых о существовании системы резервного электроснабжения с необслуживаемыми батареями можно даже не вспоминать.

Поэтому резюме по батареям для типовых систем резервного электроснабжения следующее:

• Для реалий Москвы батареи общего назначения  GEL — оптимум по соотношению цена / характеристики-удобство. При этом лучше не брать более дешевые аккумуляторы класса «5 лет» , т.к. их придется заменять раньше аккумуляторов класса «10-12лет» даже в случае заведомо редких отключений («5-летние» обычно стоят в офисных ИБП и служат хорошую службу для обоснования ИТ-бюджетов, но нам ведь не это нужно от аккумуляторов?).
• Аккумуляторы AGM — бюджетный вариант только для непродолжительных отключений или комбинации с генератором. Дают некоторую экономию в цене, но только если вы точно уверены в быстром восстановлении сетей в вашем населенном пункте, или если имеется генератор, т.к. AGM аккумуляторы  после глубокого разряда требуют немедленный (и желательно полный) заряд.
• Батареи Deep Cycle — слишком тяжелая артиллерия для целей только резервного электроснабжения (кроме ситуаций совсем «экологичных» уголков с подключением к слабым сельским электросетям, где резервное — чуть ли не постоянное). Аккумуляторы глубокого разряда имеет смысл применять для комбинированного электроснабжения (сеть совместно с альтернативным источниками) и для автономного электроснабжения «выходного дня». Также, с некоторыми оговорками, они пригодны для систем автономного электроснабжения при постоянном проживании.

вверх

Схема подключения батарей к инвертору

1. Чтобы получить вольтаж батареи, равный номиналу инвертора, отдельные 12В аккумуляторы соединяются последовательно — в одну цепочку (string).
2. Для увеличения емкости батареи последовательные цепочки аккумуляторов соединяются параллельно.
3. Кабели от инвертора рекомендуется подключать к «диагональным» (см. рисунок) клеммам собранной по  параллельно-последовательной схеме батареи.

При оценке емкости и вольтажа получившейся батареи необходимо помнить, что:

• при последовательном соединении аккумуляторов суммируется напряжение (В), а емкость (А-ч) не меняется;
• при параллельном соединении аккумуляторов/цепочек аккумуляторов суммируется емкость (А-ч), а напряжение не меняется.

Это правило показывает, как легко может ввести в заблуждение параметр Емкость батареи (А-час) без указания вольтажа батареи (чем иногда грешат описания недорогих комплектов в неспециализированных Интернет-магазинах). Реальный запас энергии батареи отражает ее энерго-емкость, то есть произведение вольтажа на емкость. Таблица ниже показывает, что батарея с одной и той же емкостью в А-ч будет подразумевать совершенно разное число аккумуляторов (и, разумеется, запас энергии) для инверторов с разным номиналом напряжения:

Максимальная энергоемкость (разряд на 80%) батареи из аккумуляторов 12Вх200А-час
Номинал инвертора	12В	24В	48В
Число аккумуляторов 12В-200А-час в цепочке	1 шт.	2 шт.	4 шт.
Емкость 1 цепочки (А-час)	200 А-час	200А-час	200А-час
Энергоемкость цепочки аккумуляторов	1.92 кВт-час	3.84 кВт-час	7.68 кВт-час

вверх

Предлагаемое оборудование

В настоящее время мы предлагаем герметизированные необслуживаемые аккумуляторы производства Haze Battery (английский бренд Haze, завод в Китае) и Delta (Китай). Оба производителя — это хороший (так называемый «государственный») Китай: Haze — официальный поставщик для Мегафон и МТС, Delta также поставляет огромные партии батарей региональным телеком-операторам. Гелевые и AGM батареи Haze / Delta сочетают высокие эксплуатационные характеристки (надежность, долговечность) и низкую цену.

Подробнее об этих батареях читайте здесь.

Для систем резервного электроснабжения на базе наиболее мощной модели Outback VFX3048 чаще всего  используются такие комплекты батарей:

• 4 шт. АКБ 12В х 200 (220) А-ч —  батарея 48В х 200 (220)А-ч / вес ~280 кг
• 8 шт. АКБ 12В х 200 (220) А-ч —  батарея 48В х 400 (440)А-ч / вес ~560 кг
• 12 шт. АКБ 12В х 200 (220) А-ч —  батарея 48В х 600 (660)А-ч / вес ~840 кг
• 16 шт. АКБ 12В х 200 (220) А-ч —  батарея 48В х 800 (880)А-ч / вес ~1120 кг

Также под заказ мы поставляем необслуживаемые  GEL аккумуляторы Trojan (США) категории DeepCycle, которые значительно лучше работают в циклических режимах заряда-разряда и имеют больший срок службы.

Все поставляемые АКБ произведены по международному стандарту, сертифицированы, опробованы и на 100% подходят для использования в системах резервного электроснабжения.

Прайс-лист на аккумуляторы для инверторов

вверх

вверх

www.valleywinds.ru