Аккумуляторы типы: какие бывают виды АКБ для авто

Содержание

Типы аккумуляторов - Ваш Солнечный Дом

В этой заметке содержатся общие советы по выбору аккумуляторов для систем с возобновляемыми источниками энергии. В заметке затронуты 3 основные технологии: литий-ионные, никель-металл-гидридные и свинцово-кислотные (AGM, или Gel).

Мы постараемся избегать формул и научных обоснований, просто приведем причины, по которым нужно выбирать тот или иной тип аккумуляторов в зависимости от конкретного применения системы электроснабжения.

Основные типы аккумуляторов

Существует 3 лидирующих технологии аккумуляторных батарей: свинцово-кислотные, щелочные и литий-ионные. Каждая из этих технологий имеет свои уникальные достоинства и недостатки, которые определяют их применение в различных случаях. Смотрите по ссылкам для более подробной информации о каждом из типов аккумуляторов:

Свинцово-кислотные аккумуляторы

Наиболее распространенным типом АБ являются свинцово-кислотные, как с жидким электролитом, так и герметизированные (в последнее время становятся все более популярными вследствие снижения цены).

Специальные батареи с намазными пластинами

для использования в системах автономного электроснабжения часто собираются из отдельных аккумуляторов с напряжением 2 вольта, соединенных вместе. АБ меньшей емкости с напряжением 6 и 12 вольт также используются, но реже. Такие батареи выпускаются в основном в Европе и в США. Они сравнительно дорогие. В последнее время на российском рынке появились такие аккумуляторы китайского производства. При практически таких же характеристиках, китайские аккумуляторы значительно (в полтора-два раза) дешевле.

Тяговые аккумуляторы, как с жидким электролитом, так и герметизированные, предназначены для цикличных режимов работы. Аналогичными параметрами обладают и модификации deep cycle (глубокого разряда). Они более подходят для автономных систем энергоснабжения. Они дороже обычных герметизированных АБ, но и срок службы у них больше.

Герметичные свинцово-кислотные аккумуляторы имеют аналогичный принцип действия, как и обычные автомобильные стартерные аккумуляторы. Это наиболее зрелая технология, и по некоторым уникальным параметрам ей до сих пор не найдена замена. Эти аккумуляторы нельзя выбрасывать просто на свалку, так как они содержат высокотоксичные свинец и серную кислоту. Однако они очень легко утилизируются и свинец может быть использован повторно. Эти аккумуляторы заряжаются гораздо медленнее, чем другие аккумуляторы (примерна в 5 раз медленнее), но зато в состоянии обеспечивать гораздо больше мощности для питания мощных потребителей.

Самым большим недостатком свинцово-кислотных аккумуляторов является их вес. Из-за этого они имеют наихудшие показатели по удельной плотности энергии. Однако, широкое распространение элементов, используемых в этих аккумуляторах и простота их производства обуславливают не только их широкое применение, но и намного меньшую цену.

Подробно различные типы свинцово-кислотных АБ рассмотрены в статье “Типы свинцово-кислотных аккумуляторов“.

Щелочные аккумуляторы

Кислотный аккумулятор не переносит глубокой разрядки, но не прочь подзаряжаться порциями при каждом удобном случае. Щелочной наоборот, не любит отдавать больших токов, зато токи в количестве примерно 1/10 емкости готов отдавать долго и до изнеможения. То есть полный разряд он не только допускает, но и всячески приветствует (поскольку, если зарядить не разряженный полностью щелочной аккумулятор, он не наберет полной емкости – действует так называемый “эффект памяти”, наиболее выраженный у никель-кадмиевых аккумуляторов). Короче, заряжать/разряжать щелочной аккумулятор порциями нельзя – только "от и до". Зато при правильной эксплуатации (помимо зарядки/разрядки она подразумевает промывку банок и замену электролита раз в сезон ) щелочники служат до 20 лет (точнее, 1000-1500 полных циклов). Также, щелочные аккумуляторы плохо заряжаются малыми токами. То есть, ток через них течет, а заряда нет.

Этим объясняется тот факт, что щелочные аккумуляторы не нашли широкого применения в системах автономного электроснабжения с возобновляемыми источниками энергии. Никель-кадмиевые и никель-металгидридные герметичные батареи могут использоваться в некоторых случаях. Хотя они намного дороже кислотных, зато имеют очень большой срок службы и имеют более стабильное напряжение в процессе разряда. Применяются обычно в переносных или мобильных источниках питания, т.к. позволяют запасать большее количество энергии на кг веса.

NiMh аккумуляторы появились на массовом рынке в 1980-х годах как более экологически чистая альтернатива никель-кадмиевым аккумуляторам. NiCd батареи используют высокотоксичный элемент кадмий в своем составе, и так как массовый бытовой потребитель не особо задумывается об утилизации отработанных аккумуляторов, это представляло большую проблему для окружающей среды. К недостаткам NiMh батарей относится сравнительно высокий саморазряд, который приводит к потере примерно 30% энергии в течение 1 месяца. Они также заряжаются в 2 раза дольше, чем литиевые или никель-кадмиевые аккумуляторы.

Хотя электрические параметры NiMh батарей не такие хорошие, как у NiCd, никель-металлгидридные батареи более стабильны и не так страдают от “эффекта памяти” никель-кадмиевых батарей. Их не нужно полностью разряжать перед зарядом, так как это требуют NiCd аккумуляторы, для предотвращения роста внутренних кристаллов, которые приводят к трещинам корпуса NiCd батареи. NiMh аккумуляторы формата “АА” соответствуют обычным алкалиновым батарейкам, и поэтому наиболее популярны при использовании в цифровых фотоаппаратах и камерах, портативных плеерах, радиоприемниках и фонариках.

Никель-кадмиевые и никель-железные аккумуляторы с жидким электролитом дешевле герметичных, но содержат жидкий электролит, выделяют газы при заряде и требуют периодического обслуживания и специального вентилируемого помещения. По стоимости запасенной энергии в цикле заряд-разряд сопоставимы или даже дешевле герметичных свинцово-кислотных батарей.

Мы рекомендуем использовать никель-железные аккумуляторы (обычно их используют в качестве тяговых на электротранспорте, а также на железной дороге) только в одном случае – в составе автономной дизель-аккумуляторной системы, в которой топливный генератор является единственным источником энергии. Из нашего опыта знаем, что свинцово-кислотные АБ не долго держатся в таких системах – глубокие циклы и хронический недозаряд делают свое черное дело. В этих условиях работы можно смириться с такими недостатками щелочных АБ, как невозможность заряда малыми токами (можно от генератора выставить любой, и даже лучше если ток будет большой – быстрее зарядится), эффект памяти (циклы будут как раз глубокие) и низкий КПД заряда. Для генераторной системы эффект памяти не важен –

АБ разряжаются как можно сильнее, чтобы запускать генератор как можно реже.

По поводу КПД – если щелочные АБ можно заряжать большим током, то его низкий КПД с лихвой окупится более эффективным режимом работы генератора. Ведь для дозаряда свинцовых АБ требуется долго заряжать их малыми токами, т.е. практически на холостом ходу генератора. А у щелочных ограничения при заряде – это температура аккумуляторов, а также газовыделение.

Еще раз подчеркнем, что не для всякой резервной или автономной системы подходят щелочные аккумуляторы. Если есть солнечные батареи или ветроустановки, т.е. источники, которые выдают разные токи, в т.ч. и малые, щелочные аккумуляторы ставить смысла нет – энергия малых токов будет просто теряться без пользы.

Литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы

Это одна из наиболее новых технологий, которая развивается быстрее других. Существуют несколько вариаций химических процессов литий-ионных технологий, но их обсуждение здесь не затрагивается. Литий-ионные аккумуляторы широко применяются в малых электронных устройствах, таких как мобильные телефоны, гаджеты и аудиоплееры, электронные часы, карманные компьютеры и ноутбуки. Эти аккумуляторы очень хорошо снабжают малой мощностью в течение длительного времени. Они имеют очень высокую удельную плотность заряда, что значит они могут хранить значительное количество электрической энергии в малом объеме. Однако, такая концентрация энергии приводит в определенной уязвимости литий-ионных батарей.

Химия процесса литий-ионных аккумуляторов требует строгого соблюдения технологии изготовления, и загрязнения при производстве этих аккумуляторов часто приводят к ухудшению качества аккумуляторов. Многие возможно помнят отзыв тысяч ноутбуков Dell и Apple летом 2006 года, когда оказалось, что их аккумуляторы, произведенные Sony, содержат загрязнители, приводящие к их перегреву. Литиевые батареи не переносят перегрев, поэтому часто имеют встроенные электронные схемы, которые обеспечивают их безопасность за счет предотвращения перезаряда – заряд прекращается, если напряжение достигло предельного значения.

Литий-полимерные батареи, которые разработаны в последнее время, являются ‘сухой’ версией литий-ионных батарей. Они лучше себя ведут при высоких температурах (более 25C), а также позволяют изготавливать исключительно плоские батареи, вплоть до толщины кредитной карты. Вследствие особенностей технологии производства, эти батареи очень дороги, и редко их использование оправдано по сравнению с более обычными литий-ионными батареями.

Для систем электроснабжения лучше всего подходят литий-железо-фосфатные аккумуляторы. См. по ссылке подробную информацию по этому типу аккумуляторов. Купить такие аккумуляторы можно в нашем магазине.

В последнее время на российском рынке появились относительно недорогие литий-железо-фосфатные аккумуляторы производства завода Лиотех. Выпускаемые емкости – от 250 А*ч, поэтому их применение ограничено относительно мощными системами автономного или резервного электроснабжения.  Также, есть неоднозначные отзывы об этих батареях.

Одни из новейших разработок – литий-титанатные аккумуляторы. Они имеют срок службы до 25000 тысяч циклов.

Как выбрать правильную батарею?

Итак, главный вопрос – какая батарея наиболее подходит для моего случая? Ответ довольно прост, а предопределяется природой каждой из вышеперечисленных технологий аккумуляторов.

Для маленьких, маломощных электронных устройств

Литиевые аккумуляторы применяются в карманных компьютерах, мобильных телефонах, и т.п. Они обеспечивают быстрый заряд, малый вес и компактные размеры, и не требуют обслуживания. Обычно вы скорее замените свое электронное устройство, чем литиевая батарея выработает своей ресурс.

Автомобильные адаптеры существуют для большинства этих электронных устройств, и эти же адаптеры можно использовать с 12V солнечной батареей (обычно мощностью до 10 Вт).

Для цифровых фотоаппаратов и камер, радиоприемников и фонариков

Здесь применяются NiMh аккумуляторы как замена стандартных алкалиновых элементов типа ‘AA’ или ‘AAA’. Они питают достаточно хорошо вспышки фотоаппаратов, доступны повсеместно и есть очень много зарядных устройств хорошего качества в любом специализированном магазине.

основным недостатком NiMh аккумуляторов является их неспособность сохранять заряд в течение длительного времени. В 2008 году появились новые технологии NiMh батарей, которые преодолевают эти недостатки (например PowerEx Imedion).

Когда дело доходит до заряда АА батарей, появляются много возможностей. Но лучше купить хорошее зарядное устройство. Многие зарядные устройства, которые позволяют быстро заряжать аккумуляторы, приводят к их перегреву. Помните, что оптимальный ток заряда составляет 200-300 мА. Появившиеся в последнее время мощные зарядные устройства с током до 1 А не позволяют полностью заряжать ваши батареи и сокращают их срок службы.

Для солнечных электростанций

Когда нужно сохранить энергию, выработанную солнечными батареями, королями по прежнему являются свинцово-кислотные аккумуляторы. Домашние фотоэлектрические системы используют специальные аккумуляторы глубокого разряда (похожие на аккумуляторы для гольф-каров). Они имеют низкую цену, широко доступны и способны сохранять энергию месяцами при очень малом саморазряде. когда вы инвестируете в солнечные батареи, очень важно не терять так дорого достающуюся электроэнергию. Работа свинцово-кислотных батарей показала в течение многих лет эксплуатации их стабильность и предсказуемость.

Маленькие переносные устройства с солнечными батареями используют маломощные литиевые аккумуляторы для того, чтобы обеспечить их малый вес и не повлиять отрицательно на их дизайн.

Почему не применяются щелочные и метал-гидридные аккумуляторы в солнечных электросистемах, предлагаемых компанией “Ваш Солнечный Дом”?

Химические процессы в литиевых и метал-гидридных аккумуляторах становятся нестабильными при больших размерах батарей. Сложность регулирования и схемы управления сильно возрастает при увеличении емкости литиевых аккумуляторов. Было бы конечно заманчиво иметь батарею намного более легкую, чем свинцово-кислотная, но, к сожалению, сейчас литиевые и металгидридные аккумуляторы наиболее подходят только для маломощных потребителей постоянного тока. Исключение составляют современные литий-железо-фосфатные аккумуляторы. При правильном подборе системы управления зарядом они могут быть заменой свинцово-кислотным аккумуляторам в системах автономного и резервного электроснабжения.

NiMh батареи трудно сделать большими, и максимальная емкость одного аккумулятора из тех, которые есть на рынке, составляет 4 А*ч. При неправильном заряде, NiMh аккумуляторы могут выделять водород . Это не проблема для пальчиковых батарей, но если аккумуляторная батарея довольно большая, то это нужно учитывать при эксплуатации. Также, если NiMh батарея выходит из строя, это происходит практически сразу. т.е. один день она работает хорошо, но на следующий день она может выдать не более 50% емкости – это не очень хорошо, если вы находитесь далеко от электрической розетки.

Литиевые батареи содержать специальные электронные схемы для обеспечения безопасной работы, и которые не позволяют их заряжать слишком быстро или перезаряжать, а также ограничивают разрядные токи. Большинство литиевых батарей не смогут выдать больше, чем их двойная номинальная емкость. Это означает, что самые большие батареи для ноутбука не могут обеспечить более 100Вт мощности. Попробуйте подключить инвертор к 12В литиевой батареи, и он даже не сможет распознать, что к нему подключена батарея. Почти все аккумуляторные батареи на литиевых аккумуляторах не поддерживают даже самые маленькие инверторы, если к ним подключена нагрузка. Также, как и NiMh аккумуляторы, литиевые выходят из строя неожиданно, когда приближается окончание их срока службы. Многие замечали, что их сотовые телефоны неожиданно начинают работать намного меньше, чем совсем недавно. Это также не добавляет уверенности в работе аккумуляторов, если вы уезжаете далеко от электрической розетки, от которой можно в любое время подзарядить аккумулятор.

Поэтому, для использования в автономных системах электроснабжения остаются только “медленные” свинцово-кислотные аккумуляторы. Они имеют большой срок службы, просты в эксплуатации и предсказуемы в работе. Эти батареи работают как резервуары, которые хранят вашу солнечную энергию до тех пор, пока она не понадобится. Они также работают как буфер для тех моментов, когда ваша солнечная батарея не может полностью обеспечить нагрузку. Они могут быть подключены к оборудованию и заряжаться одновременно – в отличие от литиевых аккумуляторов. Даже 7 А*ч аккумулятор, такой как используется в комплекте для ноутбука, может питать ноутбуки, зарядные устройства для батарей, может заряжаться от солнечных батарей и весит не так уж много.

Почитайте разделы по солнечным батареям и по контроллерам заряда, чтобы иметь более ясное представление о том, как работает солнечная энергосистема, какие режимы заряда и разряда необходимы для обеспечения надежного обеспечения энергией вдали от сетей централизованного электроснабжения.

Выбор батарей: итоговые замечания

Литиевые батареи
  • могут обеспечивать до 5000 зарядных циклов
  • Наиболее длительный срок службы при разряде на 80%
  • Могут заряжаться за 1-2 часа
  • Могут работать при минусовых температурах, но заряжать нужно при плюсовых температурах
  • Не могут заряжаться малыми токами
  • Требуют обслуживания,  выравнивания и специальной системы управления зарядом и разрядом
  • Саморазряд на уровне примерно 10% в месяц
  • Можно хранить в холодном месте при заряженности не менее 40% от полной
  • Низкая токсичность, но желательно утилизировать после окончания срока службы
Никель-металгидридные батареи
  • Могут обеспечить до 3000 зарядных циклов
  • Заряд происходит за 2-4 часа
  • Могут работать при минусовых температурах
  • Не могут заряжаться малыми токами, низкая устойчивость к перезаряду
  • Могут обеспечивать большие токи при мощности до 200Вт (для самых больших NiMh батарей)
  • Требуют периодического обслуживания и выравнивания (каждые 3 месяца)
  • Саморазряд на уровне примерно 30% в месяц
  • Можно хранить в холодном месте при заряженности не менее 40% от полной
  • Низкая токсичность, но желательно утилизировать после окончания срока службы
Герметичные свинцово-кислотные аккумуляторы
  • Могут обеспечить до 3000 зарядных циклов
  • Заряжаются за 8-16 часов
  • Могут работать при минусовых температурах
  • Могут заряжаться малыми токами
  • Не требуют обслуживания, но желательно следить за уровнем заряженности и периодически проводить тренировочные циклы
  • Могут обеспечить высокие разрядные токи при больших мощностях
  • Желательно не разряжать более, чем на 50%
  • Саморазряд – около 3% в месяц
  • Хранить при комнатной температуре и полностью заряженными
  • Содержат токсичные материалы и должны быть утилизированы после окончания срока службы

Подробно о видах и применении свинцово-кислотных аккумуляторов в статье Типы свинцово-кислотных аккумуляторов

Эта статья прочитана 25521 раз(а)!

Продолжить чтение

  • 69

    Эксплуатационный ресурс герметичных свинцовых аккумуляторных батарей в составе электронного оборудования Мерунко Александр Анатольевич Технический директор ООО «Диск», г.Томск В настоящее время на потребительском рынке вторичных источников тока лидирующее положения (вследствие относительно низкой стоимости) занимают герметичные свинцовые аккумуляторные батареи. Их применяют…
  • 68

    Какая емкость аккумуляторной батареи нужна в  системе электроснабжения? При расчете системы автономного или резервного электроснабжения очень важно правильно выбрать емкость аккумуляторной батареи. Специалисты компании "Ваш Солнечный Дом" помогут Вам правильно рассчитать необходимую емкость АБ для вашей энергосистемы. Для предварительного расчета…
  • 68

    Классификация аккумуляторов для мобильных устройств Источник Идеального аккумулятора энергии до сих пор не существует — в разных областях для каждого типа мобильных устройств и конкретных решений сложилась определенная специфика применения источников питания, а также технологические предпочтения. Однако если вы хорошо…
  • 65

    Аккумуляторы для систем электроснабжения. Руководство покупателя В интернете есть много разрозненной информации по разным типам аккумуляторов, их возможностям, характеристикам, областям применения, достоинствам и недостаткам. При этом во многих случаях информация эта однобокая - связано это бывает или с недостаточными знаниями…
  • 61

    Применение и эксплуатация кислотно-свинцовых герметичных аккумуляторов Автор: Журавлев О. В. В статье рассмотрены вопросы применения и эксплуатации кислотно-свинцовых герметичных аккумуляторных батарей, наиболее широко используемых для резервирования аппаратуры охранно-пожарной сигнализации (ОПС) Появившиеся на российском рынке в начале 90-х годов кислотно-свинцовые герметичные…
  • 60

    Как продлить срок службы свинцово-кислотных аккумуляторов? Зачастую представляет определенные трудности использовать напрямую энергию, генерируемую солнечными, ветровыми или микрогидроэлектрическими установками. Поэтому электричество обычно сохраняется в специальных аккумуляторных батареях для последующего использования. Эти батареи очень часто работают по тому же принципу, что…

Виды и типы аккумуляторных батарей — подробно!

Категория: Поддержка по аккумуляторным батареям
Опубликовано 25.06.2015 19:00
Автор: Abramova Olesya

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

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

Рисунок 1. Вольтов столб из шести элементов.

Рисунок 2. Алессандро Джузеппе Антонио Анастасио Вольта

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

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

Основные виды аккумуляторов приведены в таблице №1.

Тип

Применение

Обозначение

Рабочая температура, ºC

Напряжение элемента, В

Удельная энергия, Вт∙ч/кг

Литий-ионный (Литий-полимерный, литий-марганцевый, литий-железно-сульфидный, литий-железно-фосфатный, литий-железо-иттрий-фосфатный, литий-титанатный, литий-хлорный, литий-серный)

Транспорт, телекоммуникации, системы солнечной энергии, автономное и резервное электроснабжение, Hi-Tech, мобильные источники питания, электроинструмент, электромобили и т.д.

Li-Ion (Li-Co, Li-pol, Li-Mn, LiFeP, LFP, Li-Ti, Li-Cl, Li-S)

-20 … +40

3,2-4,2

280

никель-солевой

Автомобильный транспорт, Ж\Д транспорт, Телекоммуникации, Энергетика, в том числе альтернативная, Системы накопления энергии

Na/NiCl

-50 … +70

2,58

140

никель-кадмиевый

Электрокары, речные и морские суда, авиация

Ni-Cd

–50 … +40

1,2-1,35

40 – 80

железо-никелевый

Резервное электропитание, тяговые для электротранспорта, цепи управления

Ni-Fe

–40 … +46

1,2

100

никель-водородный

Космос

Ni-h3

 

1,5

75

никель-металл-гидридный

электромобили, дефибрилляторы, ракетно-космическая техника, системы автономного энергоснабжения, радиоаппаратура, осветительная техника.

Ni-MH

–60 … +55

1,2-1,25

60 – 72

никель-цинковый

Фотоаппараты

Ni-Zn

–30 … +40

1,65

60

свинцово-кислотный

Системы резервного питания, бытовая техника, ИБП, альтернативные источники питания, транспорт, промышленность и т.д.

Pb

–40 … +40

2, 11-2,17

30 – 60

серебряно-цинковый

Военная сфера

Ag-Zn

–40 … +50

1,85

<150

серебряно-кадмиевый

Космос, связь, военные технологии

Ag-Cd

–30 … +50

1,6

45 – 90

цинк-бромный

 

Zn-Br

 

1,82

70 – 145

цинк-хлорный

 

Zn-Cl

–20 … +30

1,98-2,2

160 – 250

Таблица №1. Классификация аккумуляторных батарей.

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

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

Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи

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

Принцип действия свинцово-кислотных батарей

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

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

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

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

Типы свинцово-кислотных батарей

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

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

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

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

    Рисунок №4. AGM VRLA аккумуляторы EverExceed.

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

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

    Рисунок №5. GEL VRLA аккумулятор EverExceed.

     

     

     

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

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

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


    Рисунок №6. Строение OPzV аккумулятора EverExceed.

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

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

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

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

    Рисунок №7. OPzS аккумулятор Victron Energy.

Характеристики свинцово-кислотных аккумуляторов

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

Тип

LA

VRLA

AGM VRLA

GEL VRLA

OPzV

OPzS

Емкость, Ампер/час

10 – 300

1 – 300

1 – 3000

1 – 3000

50 – 3500

50 – 3500

Напряжение, Вольт

6, 12

4, 6, 12

2, 4, 6, 12

2, 6, 12

2

2

Оптимальная глубина разряда, %

 

30

<40

<50

<60

<60

Допустимая глубина разряда, %

 

<75

<80

<90

<90

<100

Циклический ресурс, D.O.D.=50%

 

<250-300

<1000

<1400

<3200

<3300

Оптимальная температура, °С

0 … +45

+15 … +25

+10 … +25

+10 … +25

0 … +30

0 … +30

Диапазон рабочих температур, °С

–50 … +70

–35 … +60

–40 … +70

–40 … +70

–40 … +70

–40 … +70

Срок службы, лет при +20°С

<7

<7

5 – 15

8 – 15

15 – 20

17 – 25

Саморазряд, %

3 – 5

2 – 3

1 – 2

1 – 2

1 – 2

1 – 2

Макс. ток заряда, % от емкости

10 – 20

20 – 25

20 – 30

15 – 20

15 – 20

10 – 15

Минимальное время заряда, ч

8 – 12

6 – 10

6 – 10

8 – 12

10 – 14

10 – 15

Требования к обслуживанию

3 – 6 мес.

нет

нет

нет

нет

1 – 2 года

Средняя стоимость, $, 12В/100Ач.

70 – 150

200 – 250

250 – 380

350 – 500

1000 – 1400

1500 – 3500

Таблица №2. Сравнительные характеристики по видам свинцово-кислотных 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. Диаграмма основных свойств LiCoO2 аккумуляторов.

     

  • 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. 

  • 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. Диаграмма основных свойств LiMn2O4 аккумуляторов.

    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. Диаграмма основных свойств LiNiMnCoO2 аккумуляторов.

  • 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. Диаграмма основных свойств LiFePO4 аккумуляторов.

     

  • 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. Диаграмма основных свойств LiNiCoAlO2 аккумуляторов.

  • 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. Диаграмма основных свойств Li4Ti5O12 аккумуляторов.

  • 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

LiCoO2

LiMn2O4

LiNiMnCoO2

LiFePO4

LiNiCoAlO2

Li4Ti5O12

Напряжение элемента, Вольт;

3.6

3.7

3.6-3.7

3.2

3.6

2.4

Оптимальная глубина разряда, %;

85-90

85-90

85-90

85-90

85-90

85-90

Допустимая глубина разряда, %;

100

100

100

100

100

100

Циклический ресурс, D.O.D.=80%;

700 - 1000

1000 - 2000

1000 - 2000

1000 - 2000

1000 - 2000

5000 - 8000

Оптимальная температура, °С;

+20...+30

+20...+30

+20...+30

+20...+30

+20...+30

+20...+30

Диапазон рабочих температур, °С;

–10 ...+60

–10 ...+45

–10 ...+55

–10 ...+60

–10 ...+55

–10 ...+45

Срок службы, лет при +20°С;

5 – 7

10

10

20 - 25

20 - 25

18 - 25

Саморазряд в мес., %

1 – 2

1 – 2

1 – 2

1 – 2

1 – 2

1 – 2

Макс. ток разряда

1C

10C/30C 5с

2C

25 - 30C

1C

10C/30С 5с

Макс. ток заряда

0,7-1C

0,7-1C

0,7-1C

1C

0,7C

1C

Минимальное время заряда, ч

2 - 3

2 - 2.5

2 - 3

2 - 3

2 - 3

2 - 3

Требования к обслуживанию

нет

нет

нет

нет

нет

нет

Уровень стоимости

высокий

средний

средний

низкий

средний

высокий

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;

1 – 1500

Напряжение элемента, Вольт;

1,2

Оптимальная глубина разряда, %;

60 - 80

Допустимая глубина разряда, %;

100

Циклический ресурс, D.O.D.=80%;

2300

Оптимальная температура, °С;

0 ... +20

Диапазон рабочих температур, °С;

-50 ... +70

Срок службы, лет при +20°С;

25

Саморазряд в мес., %

4

Макс. ток разряда

10 C5

Макс. ток заряда

0.4 C5

Минимальное время заряда, ч

5

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;

10 – 1000

Напряжение элемента, Вольт;

1,2

Оптимальная глубина разряда, %;

50 - 80

Допустимая глубина разряда, %;

100

Циклический ресурс, D.O.D.=80%;

1800 - 2300

Оптимальная температура, °С;

+15 ... +25

Диапазон рабочих температур, °С;

-40 ... +60

Срок службы, лет при +20°С;

20

Саморазряд в мес., %

15

Макс. ток разряда

0.25C 5

Макс. ток заряда

0.25C 5

Минимальное время заряда, ч

12 – 16

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.

Основные типы аккумуляторов

Наиболее распространенные типы аккумуляторов – для бытовой техники, радиотелефонов, фотоаппаратов, фонариков, ИБП, их особенности и лучшие производители.

Электрический аккумулятор – специальное устройство, накапливающее электроэнергию и обеспечивающее автономное питание оборудования. При его эксплуатации происходит переход одного вида энергии в другой, а также обратимость описанного процесса.

В большинстве случаев используется электрохимический метод. Среди названий электрического аккумулятора – вторичный химический источник тока, так как перед эксплуатацией требуется его зарядка.

Типы аккумуляторов

По типу аккумуляторы разделяют в зависимости от их химсостава, который влияет на их эксплуатационные свойства.

  • никель-кадмиевые (Ni-Cd) – наиболее старый тип аккумуляторных батареек, отличается необходимостью соблюдения цикла «полный разряд» – «полный заряд» (имеют эффект памяти) и чувствительны к холоду (плохо отдают энергию на морозе), но могут хранится разраженными и отличаются низким саморазрядом, сейчас используются в основном в электроинструменте
  • никель-металл-гидридные (Ni-MH) – очень распространенный тип простых и дешевых компактных аккумуляторных батареек, эффект памяти и чувствительность к холоду несколько ниже, чем у никель-кадмиевых аккумуляторов, но их нужно хранить заряженными и у них выше саморазряд, сейчас они используются в основном в радиотелефонах
  • литий-ионные (Li-Ion) – более современный тип аккумуляторов, почти не подвержены эффекту памяти (снижению емкости), что позволяет заряжать их в любое время и необязательно разряжать до конца, чувствительность к холоду есть, но не критична, нужно поддерживать заряд при хранении, они часто используются в фотоаппаратах
  • литий-полимерные (Li-Pol) – облегченный вариант литий-ионных аккумуляторов, обладающий теми же свойствами, но со значительно меньшим весом, что нашло применение в компактных мобильных устройствах и дронах
  • свинцово-кислотные (SLA) – большие мощные аккумуляторы, способные быстро отдавать огромную энергию (силу тока), что используется в пусковых установках двигателей (стартерах) и источниках бесперебойного питания, требуют периодической подзарядки во время хранения

Также аккумуляторы отличаются напряжением в вольтах (В), емкостью в ампер-часах (Ач) или миллиампер-часах (мАч) и физическим размером (типоразмером).

Классификация аккумуляторов

Все аккумуляторы можно условно разделить по назначению на несколько основных групп:

  • бытовые (аккумуляторные батарейки)
  • для радиотелефонов
  • для фонариков
  • автомобильные
  • для ИБП
  • промышленные

Теперь рассмотрим их немного подробней, включая типоразмеры и лучших производителей.

Аккумуляторные батарейки

Для обеспечения нормального функционирования техники применяются аккумуляторы разных типоразмеров. Основная сфера их использования – питание мелких устройств бытового назначения.

Аккумуляторные батарейки используются для самых различных устройств – радио мышек, клавиатур, фотоаппаратов, простых фонариков, часов, другой мелкой электроники.

Они имеют различные типоразмеры:

  • AA (пальчик) – наиболее распространенный формат круглых батареек длиной 5 см, напряжением 1.2 В и емкостью 1000-3000 мАч
  • AAA (мини-пальчик) – также широко распространены, имеют длину 4.4 см, такое же напряжение 1.2 В, но меньшую емкость 500-1500 мАч
  • крона – более редкая прямоугольная батарейка с напряжением 9 В, используется в некоторых электроприборах (например, мультиметрах)

Существуют и другие, более редкие форматы аккумуляторных батареек:

  • CS (Sub C) – короткая круглая батарейка
  • C (R14) – средняя круглая батарейка
  • D (R20) – большая круглая батарейка

Они мало распространены и используются в некоторых специфических устройствах и старых фотоаппаратах.

К лучшим популярным производителям аккумуляторных батареек можно отнести Panasonic, Varta, Ansmann, Sanyo. Есть также много других именитых брендов, но их чаще подделывают.

Аккумуляторы для радиотелефонов

Это может быть монолитная аккумуляторная батарея либо отдельные элементы. Подобные устройства отличаются небольшим размером и незначительным весом. Аккумуляторы для радиотелефонов часто представляют собой удобные готовые сборки обычных Ni-MH аккумуляторных батареек.

Также в некоторых телефонах используются нестандартные фирменные аккумуляторы. Из производителей можно порекомендовать Panasonic и Robiton.

Аккумуляторы для фонариков

Аккумуляторы для фонарика представлены на рынке в широком ассортименте и выбор зависит от конкретной модели.

Наибольшей популярностью пользуются:

  • АА (14500) – аккумуляторы для больших фонариков (длина 5 см, диаметр 1.4 см)
  • ААА – обычные Ni-MH элементы с номинальным напряжением 1.2 В и емкостью 500-1100 мАч
  • CR123A 16340– созданы для компактных фонариков (длина 3.4 см)

Есть также специальные аккумуляторы для мощных фонариков и электрошокеров.

Они имеют свои уникальные типоразмеры, которые нужно подбирать в зависимости от модели фонарика:

Эти аккумуляторы отличаются физическими размерами и емкостью. В основном они являются литий-полимерными, что делает их очень легкими. Из производителей хорошо зарекомендовали себя Panasonic, Robiton, Fenix.

Автомобильные аккумуляторы

Об автомобильных аккумуляторах мы особо рассказывать не будем, коснемся только отличий от всех других, которые нужно знать.

Это большие обслуживаемые кислотно-свинцовые батареи с жидким электролитом. Они способны быстро отдавать огромный ток, но необходимо следить за их зарядом и уровнем электролита (доливать по необходимости). Хранить свинцовый аккумулятор разряженным нельзя, так как где-то через полгода он выйдет из строя.

Аккумуляторы для ИБП

Аккумуляторы для компьютерных ИБП призваны обеспечить недлительное питание техники в случае временного отключения электричества. Они также являются свинцово-кислотными, но в отличие от автомобильных необслуживаемыми, а электролит в них загущенный в виде геля, что предотвращает утечки.

В остальном эти аккумуляторы подобны автомобильным, они могут быстро отдать большой ток и требуют периодической подзарядки. В разных ИБП используются аккумуляторы с разным напряжением (12 или 24 В), разной емкости (7, 9, 12 Ач) и разного физического размера. Также есть модели, в которые устанавливается несколько соединенных вместе батарей.

Выбирайте аккумулятор такого же напряжения и размера как в вашем ИБП, емкость при желании можно чуть больше (например, 9 Ач вместо 7 Ач) – это продлит работу ПК от ИБП. Из производителей можно порекомендовать SCB, Yuasa и Delta.

Аккумуляторы в ИБП для газового котла и другой ответственной техники, отличаются большей емкостью по сравнению с моделями, применяемыми при работе компьютерного оборудования. Ведь они рассчитаны на поддержание функционирования отопительных приборов на протяжении суток и более.

Такие аккумуляторы часто являются внешними и подключаются к ИБП с помощью специальных клемм, а сами ИБП должны выдавать напряжение в форме чистой синусоиды, что важно для электронасосов, используемых в системах отопления и другой чувствительной к форме напряжения техники.

Промышленные аккумуляторы

Обычно огромные батареи большой емкости. Могут быть разного напряжения, в том числе высоковольтные. Больше мы о них ничего говорить не будем, так как это не тематика нашего сайта.

Заключение

Для того, чтобы аккумулятор хорошо держал заряд и прослужил достаточно долго, он должен быть от надежного проверенного производителя и само собой оригинальным, а не дешевой подделкой. Также важно в каких условиях и как долго хранятся аккумуляторы.

Поэтому лучше всего приобретать аккумуляторы в специализированных магазинах, которые уделяют особое внимание их качеству. Качественные аккумуляторы для самых различных целей от лучших производителей можно приобрести на сайте https://voltacom.ru/catalog/power/akkum.

Зарядное устройство Xiaomi Mi Power Bank 2C 20000mAh
Зарядное устройство Xiaomi Mi Power Bank 2 10000mAh
Зарядное устройство Xiaomi Mi Power Bank 5000mAh

Аккумуляторные батареи. Виды и устройство. Применение

АКБ или аккумуляторные батареи – это оборудование, которое состоит из нескольких аккумуляторов. Оно может накапливать, хранить и расходовать энергию. Благодаря обратимости химических процессов, происходящих внутри аккумулятора, такие устройства могут заряжаться и разряжаться многократно.

Сфера применения аккумуляторов весьма обширна. Они применяются в автомобилях и различной бытовой технике, например, в пультах ДУ и ноутбуках. Но также и в качестве резервных источников питания в медицинской сфере, производстве, космической отрасли, дата-центрах.

Виды и типы АКБ

Сегодня производят около 30 типов аккумуляторов. Такое большое количество обуславливается возможностью применять в качестве электродов и электролитов различные химические элементы. Именно от материала электрода и состава электролита зависят все характеристики аккумулятора.

Мы не будем приводить все типы, а лишь дадим небольшую таблицу с описанием наиболее распространенных:

Устройство

1 — Отрицательный электрод
2 — Разделительный слой
3 — Положительные электроды
4 — Отрицательный контакт
5 — Предохранительный клапан
6 — Положительные электроды
7 — Положительный контакт

Аккумуляторные батареи состоят из нескольких банок аккумуляторов, соединенных либо параллельно, либо последовательно. Последовательное соединение применяют в целях увеличения напряжения, а параллельное для увеличения силы тока.

Каждый из отдельно взятого аккумулятора в АКБ состоит из двух электродов и электролита, помещенных в корпус из специального материала.

Электрод с отрицательным зарядом – анод, с положительным зарядом – катод. Анод содержит восстановитель, катод – окислитель. Внутри корпуса аккумулятора стоит разделительная пластина, которая не позволяет электродам замыкаться.

Электролит – водный раствор, в который погружены оба электрода.

При разрядке аккумулятора восстановитель анода начинает окисляться и выделяются электроны. Электроны затем попадают в электролит и оттуда движутся к катоду, при этом создавая разрядный ток. Попадая в катод электроны восстанавливают его окислитель. Простыми словами можно описать процесс так: электроны идут от отрицательного электрода к положительному и создают разрядный ток.

При зарядке аккумулятора электроды меняются своим химическим составом и происходит обратная реакция. Электроны здесь двигаются от положительного анода к отрицательному катоду.

Особенности разных типов АКБ
Свинцово-кислотные аккумуляторы

Разработан Гастоном Планте в 19 веке. Эти аккумуляторные батареи сегодня наиболее актуальны благодаря дешевизне и универсальности. Сфера их применения обширна ввиду большого количества разновидностей этого типа. В качестве отрицательно заряженных электродов здесь используется оксид свинца. Положительные электроды выполняются из свинца. Электролит – серная кислота.

У свинцовых-кислотных батарей есть следующие разновидности:
  • LA – аккумуляторы с напряжением 6 или 12 Вольт. Традиционное устройство для осуществления запуска двигателей автомобилей. Требуют постоянного обслуживания и вентиляции.
  • VRLA – напряжением 2, 4, 6 или 12 Вольт. Клапанно-регулируемая свинцово-кислотная аккумуляторная батарея. Как видно из названия этот АКБ укомплектован разгрузочным клапаном. Его роль – минимизировать выделение газа и расход воды. Такие батареи можно устанавливать в жилых помещениях.
  • AGM VRLA – как и предыдущий тип оснащен клапаном, но имеет совсем другие свойства. В аккумуляторах, сделанных по технологии AGM роль сепаратора играет стекловолокно. Его микропоры пропитаны жидким электролитом. Такие АКБ не требуют обслуживания и устойчивы к вибрациям.
  • GEL VRLA – подвид свинцово-кислотных аккумуляторов с гелеобразным электролитом. Благодаря этому увеличен их ресурс заряда/разряда. Не требуют обслуживания.
  • OPzV – герметичные аккумуляторы используемые в области телекоммуникации и для аварийного освещения. Электролит, как и в предыдущем случае гелевый. В электродах содержится кальций, благодаря которому срок службы такого типа батарей – 20 лет.
  • OPzS – катод таких аккумуляторов имеет трубчатую структуру. Это существенно повышает циклический ресурс этого типа батарей. Служит также около 20 лет. Выпускается в виде АКБ с напряжением от 2 до 125 В.
 Литий-ионные аккумуляторы

Был впервые выпущен Sony в 1991 году и с тех пор активно применяется в бытовой технике, электронных устройствах. Практически все мобильные телефоны, ноутбуки, фотоаппараты и видеокамеры оснащены таким видом батарей. Роль катода здесь играет литий-ферро-фосфатная пластина. Отрицательный анод – каменноугольный кокс. Положительный ион лития переносит заряд в таких батареях. Он может проникать в кристаллическую решетку других материй и образовывать с ними химическую связь. Преимуществом этого типа является высокая энергоемкость, низкий саморазряд и отсутствие нужды в обслуживании.

Литий-ионные аккумуляторные батареи также, как и их свинцовые аналоги имеют большое количество подтипов. В данном случае подтипы отличаются между собой составом катода и анода. Напряжение литий-ионных аккумуляторов варьируется в пределах от 2,4 до 3,7 В.

Одним из самых известных подтипов является литий-полимерные аккумуляторные батареи. Они появились сравнительно недавно и быстро завоевал популярность. Она обусловлена тем, что в литий-полимерных батареях используется твердый полимерный электролит. Это позволяет создавать батареи любой формы. При этом стоимость этих батарей всего лишь на 15% выше обычных литий-ионных.

Похожие темы:

Автомобильные аккумуляторы виды и характеристики

Выбрать новый аккумулятор, из огромного ассортимента, представленного на российском рынке  становится все сложнее. Разумеется, перед покупкой многие стремятся собрать как можно больше информации , которую трудно воспринять неподготовленному человеку. Сейчас мы попробуем кратко и простыми словами разобраться, какие виды аккумуляторов существуют и что из себя представляют
Итак, автомобильные аккумуляторы бывают:
     
       • Сурьмянистые (обслуживаемые). Это устаревший вид обслуживаемых аккумуляторов, который уже практически не встречается ввиду отсутствия востребованности. Отличаются высоким саморазрядом и потерей электролита.
         + Можно восстановить, если посадили в ноль.
         - Требует к себе повышенного внимания.
Из обслуживаемых АКБ можно рекомендовать, российские аккумуляторы Тюмень.
                        
  
   • Кальциевые (не обслуживаемые). На сегодняшний день - наиболее распространенный вид аккумуляторов. Обладают крайне низким уровнем саморазряда и электролиза, т.е. потери электролита настолько ничтожны, что эти батареи не нуждаются в обслуживании на протяжении всего срока эксплуатации. Емкость и пусковой ток в таких аккумуляторах выше, чем в гибридных и сурьмянистых.
         + Не нужно обслуживать.
        - Нельзя разряжать в ноль. Если АКБ разрядился в ноль - восстановить его можно только если зарядить в течение суток. Если такой возможности нет, аккумулятор вскоре потеряет свои свойства.
     Нам очень нравятся корейские аккумуляторы, такие как Medalist (Медалист), Delkor, Alphaline (Альфалайн) с высокими пусковыми токами. Так же хотим отметить, очень высокого качества словенские аккумуляторы TOPLA и TAB турецкую MUTLU

         • Гибридные (малообслуживаемые). В таких батареях сурьмянистые пластины чередуются с кальциевыми, что позволяет снизить и потери электролита с саморазрядом, и легче переживать разряд. Но характеристики этих батарей средние, поэтому распространены мало.
                                           
         • EFB. Кислотная батарея с пластинами из чистого свинца, упакованными в микроволоконные конверты. Обладает повышенной устойчивостью к разрядам и способностью быстро восполнять заряд, что позволяет применять в том числе на автомобилях с системой Start-Stop. Не следует путать с так называемыми "гелевыми" аккумуляторами. Аккумуляторы ЕФБ тяжелее обычных свинцовых акб.
         + Долгий срок службы и можно сажать в ноль.
         - Высокая цена
В нашем интернет-магазине по продаже АКБ представлена не плохая линейка ЕФБ аккумуляторов, не только зарубежного производства но и российского производителя Аком ЕФБ  с приемлемой ценой.

• AGM/GEL (гелевые). Современный тип акб. Главное отличие - в таких аккумуляторах электролит находится в "связанном" состоянии, что предотвращает любые утечки и прочие потери и не позволяет осыпаться пластинам. Предназначены прежде всего для систем типа Start-Stop. Наиболее часто встречаются именно аккумуляторы AGM, так как батареи типа GEL обладают более низкими пусковыми токами и практически не применяются в автомобилях.
        + Долгий срок службы, большие пусковые токи, что особенно актуально для дизельных машин в зимнее время эксплуатации. Также можно восстановить если АКБ был сильно разряжен
        - Высокая цена.

В нашем онлайн магазине "купить аккумулятор", так же представлена большая линейка АГМ аккумуляторов для авто

Вот и все, что нужно знать при выборе аккумулятора и при этом не потерять голову.

Виды и типы аккумуляторов

На сегодня основным используемым типом аккумуляторов для ИБП и автономных решений являются кислотно-свинцовые и литий-ионные аккумуляторы.

 На рынке сегодня можно найти много разновидностей кислотно-свинцовых (LA = lead-acid) аккумуляторов и АКБ. Это стартерные, GEL, AGM, OPzV, OPzS. И из описаний «различных» типов LA аккумуляторов создаётся впечатление, что можно некоторым образом подобрать их и, заплатив таки весьма приличную сумму, надолго избавиться от этой проблемы. Однако это совсем не так.

Как бы красиво не назывался LA аккумулятор, в нём всегда есть водный раствор серной кислоты, свинец и их многочисленные соединения. Все прочие добавки в виде кальция, сурьмы, серебра … если и влияют на химические реакции, протекающие в ячейках, то только в худшую сторону. Применение этих добавок вызвано в основном физическими свойствами чистого свинца, а именно его мягкостью, которая не позволяет применять чистый свинец в АКБ автомобилей и других транспортных средств из-за вибраций и ударов. Классическая призматическая компоновка ячеек LA АКБ, мягко говоря, малооптимальна, батареи же из ячеек рулонного (циллиндрического) типа стоят несоразмерно дорого.
LA АКБ лучше всего работают при температуре около 25°С, при понижении температуры теряется  их электрическая ёмкость, а при повышении температуры снижается ресурс (количество циклов заряда-разряда). Так AGM батарея при 25°С может работать 10 лет, а при 33°С - только 5 лет, а при 42°С - 1 год. Оптимальная глубина разряда LA аккумуляторов обычно не превышает 30%, а при превышении оптимальной глубины разряда опять-таки снижается ресурс, причём иногда для того чтобы необратимо «убить» такой аккумулятор достаточно один раз разрядить его в ноль (например, на сильном морозе это легко сделать, как и случается с незаводящимися автомобилями). Вообще LA АКБ не любят недозаряда, хотя и перезаряд также вреден для них, и лучше всего работают в буферном режиме, а в системе автономного энергоснабжения АКБ работает в циклическом режиме. А, поскольку, любая батарея это последовательная цепочка из первичных ячеек, которые не могут быть совершенно идентичными, всегда возникает проблема разбалансировки уровней заряда на разных ячейках. Либо одни ячейки недозаряжаются, либо другие ячейки перезаряжаются, и проконтролировать это подручными средствами очень трудно. Несмотря на то, что все эти проблемы давно известны, не существует за внятные деньги аппаратуры, следящей за уровнями заряда для каждой ячейки, вероятно из-за того, что эти АКБ умирают тихо, а простейшие стартерные батареи стоят сравнительно недорого и в любом случае эксплуатируются в недружественных температурных режимах.

Это далеко не все, но вполне достаточные причины, чтобы считать LA аккумулятор очень нежным устройством. Этот аккумулятор может отработать заявленное количество циклов, но Вы должны постоянно следить за уровнем заряда в каждой его ячейке и эксплуатировать его при 20-25°С. Насколько это реально? Думаю, что это совершенно невыполнимая задача для простого пользователя. А результатом будут убитые за год-два аккумуляторы, может быть самые дорогие и стойкие продержаться три-четыре года. Поскольку же время жизни LA АКБ очень сильно зависит от множества трудно выдерживаемых в реальной жизни параметров, не один продавец не сможет внятно сказать, сколько реально прослужат LA АКБ именно у Вас. Зато открывается широкое поле для всякого рода недоговорённостей и умных слов, смысл которых сводится к следующему: кислотно-свинцовые АКБ у рядового пользователя ВСЕГДА проработают в несколько раз меньше в сравнении с максимально заявляемым сроком. Выражение «в несколько раз» при интенсивной эксплуатации я оцениваю как число между двумя и семью. И, наконец,  последний гвоздь в крышку гроба кислотно-свинцовых аккумуляторов. Они заряжаются очень долго – просто непозволительно долго. Нормальный ток зарядки в амперах для них составляет всего лишь 10% от амперчасов ёмкости АКБ (такой ток называется C/10 или 0,1C). Это означает следующее: даже если Вы возьмёте самые стойкие элементы OPzS и будете разряжать их до допустимых (но не оптимальных!) для них 70% разряда, то заряжать их Вам придётся около 6 часов, а потом «добивать» в импульсном режиме оставшиеся 5-10% ёмкости ещё 3-5 часов. Это не проблема для резервных систем, заряжаемых от сети, но очень неэффективно для автономных, внесетевых систем, и уж совсем неэффективно для зимней автономии, когда по времени солнца очень мало. Для добивки (полной зарядки) АКБ в пасмурную погоду потребуется несколько часов малопродуктивной работы топливного генератора практически на холостом ходу. А ведь все топливные генераторы не очень любят работать без нагрузки, т.е. в режиме холостого хода, они быстро теряют свой ресурс. Если же LA АКБ не дозаряжать, в них активно развиваются процессы сульфатации пластин, приводящие к снижению срока службы и реальной ёмкости. Сейчас на рынке появились LA АКБ, которые производитель «позволяет» заряжать до 80% ёмкости токами 0,3С, однако все основные параметры паспортной ёмкости как и прежде позиционируются на 0,05С. Это значит, что заряжая LA АКБ в таком режиме мы уменьшаем их ресурс и снижаем электрический КПД* АКБ. Для LA АКБ КПД = 65-80% (в зависимости от конкретного производителя и скоростей заряда и разряда)

Литий-ионные аккумуляторы, а именно LiFePO4 АКБ последнего поколения выглядят более предпочтительно как для использования в системах полной автономии так и для серьёзных резервных систем. Их КПД в автономных системах 96-99%. Диапазон рабочих температур от -40 до +60°С. В диапазоне от  0 до +35°С без существенного  снижения ёмкости и ресурса. Хорошо держат глубокий разряд. Циклический заряд-разряд до 60-80% от номинальной ёмкости абсолютно нормальное явление для литиевых АКБ. 100%-й разряд не убивает литиевую АКБ, а только незначительно (менее 0,1%) снижает её общий ресурс. Количество глубоких циклов заряда-разряда достигает 5-8 тысяч, что существенно превосходит показатели кислотно-свинцовых АКБ.  Ток зарядки литиевых АКБ может достигать 3С. Реально же нужны меньшие значения в диапазоне 0,3-0,5С, что позволяет за 1-2 часа заряжать АКБ. Причём необязательно заряжать АКБ на 100%, для литиевых батарей это несущественно. А ведь именно в режиме неполного заряда очень часто работает система автономного энергоснабжения.

Литиевая АКБ в сравнении с аналогичной по номинальной ёмкости AGM дороже последней приблизительно в 3,5 раза. Однако AGM имеет оптимальную глубину разряда около 40 %, и соотношение цен за эффективный ватт-час равно уже 2-м. Вспоминаем сроки жизни сравниваемых АКБ. Для AGM заявленный срок работы в буферном режиме при 25°С составляет 7 лет, при циклическом режиме 2-3 года, т.е. около 1000 циклов, для LiFePO4 батарей срок жизни как таковой не существует, кол-во же циклов таково, что можно говорить о 25 годах циклической эксплуатации. Т.е. время жизни LiFePO4 в 8-12 раз больше чем AGM. Подытоживая всё вышесказанное, итоговая стоимость 1 полезного кВт-ч в AGM будет в 5-8 раз выше чем в LiFePO4.

Кроме того важным преимуществом LiFePO4 АКБ является то, что в процессе работы они ничего не выделяют, их можно устанавливать в любом месте дома или офиса. А вот кислотно-свинцовые АКБ изначально требуют отдельного помещения с вентиляцией и поддержанием температуры в +20 +25°С, что сразу же удорожает вроде бы небольшую начальную стоимость этих АКБ.

* Коэффициент использования энергии или КПД АКБ, показывает отношение энергии, отданной АКБ, к энергии, израсходованной для её заряда

Какие имеются разновидности аккумуляторов? | Главная

Разновидности аккумуляторов, необслуживаемые или сухие аккумуляторы?

В зависимости от разновидностей используемых металлов, аккумуляторы делятся на кислотные, никель-кадмиевые, никель-железные.

В настоящее время наиболее распространёнными являются кислотные аккумуляторы, которые в основном подразделяются на два типа: сухозаряженные и жидкозаряженные.

Наиболее распространенными жидкозаряженными аккумуляторами являются классические автомобильные стартерные аккумуляторы и аккумуляторы SLI (аббревиатура на английском означает запуск, освещение и старт). Автомобильные аккумуляторы также подразделяются на два типа: необслуживаемые и обслуживаемые. Внутренняя структура этих аккумуляторов идентична. То есть оба этих типа являются классическими кислотными аккумуляторами. Необслуживаемые аккумуляторы отличаются тем, что у них нет откручивающихся пробок. Так как эти аккумуляторы не требуют заливку электролита, они больше подходят для транспорта с хорошей системой электрического устройства.

Кроме этого, имеются стационарные (стационарное устройство) и тяговые (погрузчики) аккумуляторы, отличающиеся внутренней структурой и областью использования.

Внутренняя структура и технология производства сухих аккумуляторов, т.е. аккумуляторов VRLA, отличается. VRLA – это свинцово-кислотный аккумулятор с клапанным регулированием. Эти аккумуляторы также подразделяются на два типа.

Аккумуляторы AGM (с абсорбированным электролитом) и гелевые VRLA. Основным отличием этих аккумуляторов является то, что там отсутствует проблема перелива или утечки электролита. Выход газа минимальный. Поэтому, эти аккумуляторы являются очень надежными и могут длительное время храниться на складе. Кроме того, в сравнении с жидкозаряженными, эти аккумуляторы обладают более высокой устойчивостью к вибрации и удобны для транспортировки. Эти аккумуляторы используются для стационарных сооружений, UPS, катеров и коммутаторных.

типов батарей | Ассоциация аккумуляторных батарей

НИКЕЛЕВЫЕ БАТАРЕИ КАДМИЯ

Активные компоненты аккумуляторной NiCd батареи в заряженном состоянии состоят из гидроксида никеля (NiOOH) в положительном электроде и кадмия (Cd) в отрицательном электроде. В качестве электролита обычно используется гидроксид калия (КОН). Благодаря низкому внутреннему сопротивлению и очень хорошим токопроводящим свойствам никель-кадмиевые батареи могут обеспечивать чрезвычайно высокие токи и быстро заряжаться.Эти элементы способны выдерживать температуру до -20 ° C. Выбор сепаратора (нейлон или полипропилен) и электролита (KOH, LiOH, NaOH) влияет на условия напряжения в случае сильноточного разряда, срок службы и способность к перезарядке. В случае неправильного использования может быстро возникнуть очень высокое давление. По этой причине для элементов требуется предохранительный клапан. NiCd элементы обычно имеют длительный срок службы, что обеспечивает высокую степень экономии.

НИКЕЛЬ-МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ГИДРИДНЫЕ БАТАРЕИ

Активные компоненты никель-металлгидридной аккумуляторной батареи в заряженном состоянии состоят из гидроксида никеля (NiOOH) в положительном электроде и металлического сплава, накапливающего водород (MH) в отрицательном электроде, а также из электролита гидроксида калия (КОН).По сравнению с перезаряжаемыми никель-кадмиевыми батареями, никель-металлгидридные батареи имеют более высокую удельную энергию на единицу объема и веса.

ЛИТИЕВО-ИОННЫЕ БАТАРЕИ

Термин ионно-литиевый аккумулятор относится к перезаряжаемой батарее, в которой материалы отрицательного электрода (анода) и положительного электрода (катода) служат в качестве хозяина для литий-ионных аккумуляторов (Li +). Ионы лития перемещаются от анода к катоду во время разряда и внедряются (вставляются в пустоты в кристаллографической структуре) катода.Ионы меняют направление во время зарядки. Поскольку ионы лития внедряются в материалы-хозяева во время заряда или разряда, в литий-ионном элементе нет свободного металлического лития. В литий-ионном элементе чередующиеся слои анода и катода разделены пористой пленкой (разделителем). Электролит, состоящий из органического растворителя и растворенной соли лития, обеспечивает среду для переноса ионов лития. Для большинства коммерческих литий-ионных ячеек диапазон напряжения составляет примерно от 3,0 В (в разряженном состоянии или при 0% -ном состоянии заряда, SOC) до 4.2 В (полностью заряженный или 100% SOC).

СВИНЦОВО-КИСЛОТНЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ МАЛЫЙ ЗАПЕЧАТАННЫЙ

Перезаряжаемые небольшие герметичные свинцово-кислотные батареи (SSLA), которые представляют собой свинцово-кислотные батареи с регулируемым клапаном (батареи VRLA), не требуют регулярного добавления воды в элементы и выделяют меньше газа, чем залитые (мокрые) свинцово-кислотные батареи. батареи иногда называют «необслуживаемыми» батареями. Уменьшение вентиляции является преимуществом, поскольку они могут использоваться в ограниченных или плохо вентилируемых помещениях.

Есть два типа батарей VRLA,

  • Аккумулятор из абсорбированного стекломата (AGM)
  • Гелевый аккумулятор («гелевый элемент»)

В батарее из абсорбированного стекловолокна электролит абсорбируется в сепараторе из стекловолокна.В гелевой ячейке электролит смешан с кремнеземной пылью с образованием иммобилизованного геля.

Батареи

SSLA включают предохранительный клапан сброса давления. В отличие от залитых батарей, батарея SSLA сконструирована так, чтобы не проливать электролит при перевернутом положении.

Типы аккумуляторов - Свинцово-кислотные, AGM, EFB

Стартерные аккумуляторы зарекомендовали себя в миллионах автомобилей по всему миру. Благодаря постоянным инновациям и дальнейшим разработкам, классические мокрые батареи с годами стали более производительными, надежными и универсальными.Аккумуляторы EFB и AGM - это новые типы аккумуляторов, которые удовлетворяют возросшие потребности автомобилей нынешнего поколения.

AGM, EFB, свинцово-кислотный: три разных типа батарей - много общих характеристик Аккумуляторы

AGM и EFB отличаются высокой производительностью. Несмотря на различные технологические подходы, последнее поколение типов аккумуляторов имеет и другие общие положительные особенности: они требуют меньшего обслуживания и более надежны, чем 10 лет назад, благодаря достижениям в аккумуляторных технологиях.

Всего несколько десятилетий назад уровень кислоты в автомобильном аккумуляторе нужно было регулярно проверять и при необходимости доливать дистиллированную воду. В современных батареях, не требующих обслуживания, потери воды настолько малы, что доливать дистиллированную воду нет необходимости в течение срока службы батареи.

Стартерные аккумуляторы, аккумуляторы EFB и аккумуляторы AGM: различия между типами аккумуляторов
  1. Аккумуляторы мокрого типа (SLI) - проверенные и экономичные

Обычная стартерная аккумуляторная батарея состоит из шести аккумуляторных элементов.Элемент батареи, также называемый пластинчатым блоком, состоит из положительного и отрицательного набора пластин, который, в свою очередь, состоит из нескольких электродов.

Положительный электрод состоит из активного материала из оксида свинца и положительной сетки из сплава свинца. Решетчатая структура придает электродам прочную структуру и в то же время служит электрическим проводником. Активный материал погружают в электролит, смесь кислоты и дистиллированной воды.

Отрицательный электрод также состоит из активного материала, но в данном случае из чистого свинца, и отрицательной сетки.Электроды разной полярности разделены разделителем. Требуемая емкость аккумулятора достигается за счет параллельного соединения отдельных пластин в ячейке. Последовательное соединение отдельных ячеек дает необходимое напряжение 12 вольт.

Хотите узнать больше? Вы можете узнать, как работает аккумулятор, в нашей статье о устройстве и функциях стартерных аккумуляторов.

Обычные батареи, такие как свинцово-кислотные, являются наиболее распространенными типами батарей.Эту технологию часто называют SLI, которая относится к основным функциям аккумуляторной батареи автомобиля: запуску, освещению и зажиганию. Они подходят для автомобилей без технологии Start-Stop и с умеренным количеством потребителей электроэнергии.

  1. Аккумуляторы EFB - много циклов зарядки и долгий срок службы

Батареи EFB - это оптимизированная версия влажной батареи с более высокими характеристиками. Аббревиатура «EFB» расшифровывается как «Enhanced Flooded Battery».Здесь пластины также изолированы друг от друга с помощью микропористого сепаратора. Между пластиной и разделителем также проложена полиэфирная сетка. Этот материал помогает стабилизировать активный материал пластин и продлить срок службы батареи. Аккумуляторы EFB имеют большое количество возможных циклов зарядки и обеспечивают более чем вдвое большую производительность при частичном и глубоком разряде по сравнению с обычными аккумуляторами.

Аккумуляторы

EFB часто устанавливаются в автомобили с простыми автоматическими системами запуска и остановки.Благодаря своим превосходным характеристикам аккумуляторы с технологией EFB также все чаще используются в качестве замены обычных свинцово-кислотных аккумуляторов.

  1. Аккумуляторы AGM - высокая производительность и грузоподъемность
  2. Аккумуляторы

AGM универсальны, обладают высокими характеристиками и предназначены для удовлетворения высоких требований. В принципе, конструкция батареи AGM такая же, как у батареи с мокрыми ячейками. Однако в AGM электролит больше не находится в свободном плавании, а скорее связан в специальном стекловолоконном сепараторе - отсюда и название «Absorbent Glass Mat».Большая площадь контакта способствует увеличению выходной мощности, а также делает батарею герметичной. Благодаря своей конструкции аккумулятор герметичен. Эта функция обеспечивает внутреннюю рекомбинацию кислорода и водорода, поэтому потери воды отсутствуют. Для защиты от избыточного давления отдельные аккумуляторные элементы оснащены предохранительным клапаном, чтобы они оставались безопасными даже в случае неисправности.

В отношении срока службы аккумуляторы AGM имеют значительные преимущества перед простыми стартерными аккумуляторами.Аккумулятор AGM может выдержать в три раза больший срок службы, чем обычный стартерный аккумулятор. Еще одним преимуществом батарей AGM является то, что они не зависят от своего положения, так как из-за связывания электролита жидкость не может вытекать. Даже если корпус батареи сломан, кислота из батареи не может вытечь.

Аккумуляторы

AGM идеально подходят для транспортных средств с системами автоматического запуска и остановки с рекуперацией энергии торможения (рекуперацией), поскольку обычная стартерная батарея не может справиться с высокими требованиями к мощности этих систем.Аккумуляторы AGM также являются правильным выбором для автомобилей с высоким энергопотреблением и большим количеством потребителей электроэнергии.

Какой аккумулятор для какого автомобиля?

На партнерском портале VARTA наши партнерские мастерские могут быстро найти нужный аккумулятор для замены, его положение в автомобиле, а также инструкции по установке и снятию для большинства автомобилей, которые используются в Европе. Поиск аккумуляторов VARTA также является полезным инструментом для наших конечных клиентов, чтобы решить, какой аккумулятор подходит для их автомобиля.

При определенных обстоятельствах может оказаться целесообразным перейти на другую технологию аккумуляторов. Здесь вы можете прочитать о том, когда это происходит. Аккумулятор AGM необходимо всегда заменять на аккумулятор AGM. Если в старт-стопном автомобиле установлена ​​обычная аккумуляторная батарея, следует ожидать значительного сокращения срока службы аккумулятора или ограничения работы системы управления энергопотреблением транспортного средства. Это также применимо, если функция старт-стоп деактивирована.

Типы аккумуляторов - Любопытные

Наши старые друзья

Свинцово-кислотный

Когда в последний раз вам приходилось вытаскивать рукоятку кривошипа, вставлять ее в коленчатый вал вашего автомобиля и провернуть, чтобы двигатель заработал? Никогда? Это потому, что у нас есть свинцово-кислотные аккумуляторные батареи, подключенные к двигателям наших автомобилей, которые обеспечивают ту мощность, которая необходима двигателю для запуска.Их изобрел Гастон Планте в 1859 году.

Свинцово-кислотные аккумуляторы обычно используются для запуска автомобильных двигателей. Источник изображения: Стив Рейнуотер / Flickr.

Как следует из названия, в этих батареях содержится немного свинца. Фактически, оба электрода (проводники, через которые электричество входит или выходит из батареи) содержат некоторое количество свинца - анод (положительно измененный электрод) сделан из металлического свинца (Pb), а катод (отрицательно заряженный электрод) - из диоксида свинца (PbO 2 ). Электроды помещают в раствор серной кислоты (H 2 SO 4 ), который состоит из ионов водорода (H + ) и бисульфат-ионов (HSO 4 ).

Свинец на аноде реагирует с бисульфатом электролита, высвобождая некоторые электроны и образуя сульфат свинца, который образует кристаллы на аноде, и ионы водорода, которые переходят в электролит. Электроны перемещаются к катоду через внешнюю цепь, где они вместе с бисульфатом и ионами водорода из электролита вступают в реакцию с катодом из диоксида свинца. При этом также образуется сульфат свинца, который снова образует кристаллы, на этот раз на катоде.

Свинцово-кислотные батареи можно перезаряжать - те, что в наших автомобилях, заряжаются с помощью небольшого генератора, подключенного к двигателю, который называется генератором переменного тока.Вот почему, когда вы оставили свет в машине включенным, а батарея разрядилась, рекомендуется некоторое время покататься вокруг после запуска, чтобы дать батарее время для повторной зарядки.

По мере зарядки аккумулятора описанные выше химические реакции, производящие электричество, возвращаются в обратном направлении. Покрытия из сульфата свинца растворяются и возвращаются в электролит в виде ионов Pb2 + и SO 4 2-. Затем ионы Pb 2+ захватывают два электрона и повторно наносятся на анод как нейтральный Pb.

На катоде ионы Pb 2+ отдают два электрона, чтобы сформировать молекулы воды (H 2 O) и вступить в реакцию с ними с образованием нейтрального диоксида свинца на катоде и некоторых ионов бисульфата, которые возвращаются в раствор электролита. - \ to \ text {PbSO} _4 + \ text { 2H} _2 \ text {O} $$

Суммарная реакция:

$$ \ text {Pb} + \ text {PbO} _2 + \ text {2H} _2 \ text {SO} _4 \ to \ text {2PbSO} _4 + \ text {2H} _2 \ text {O} $$

Ультра аккумулятор

Ultrabattery, разработанная в CSIRO, представляет собой усовершенствованную версию традиционной свинцово-кислотной батареи.Он сочетает в себе стандартную свинцово-кислотную аккумуляторную батарею с суперконденсатором. Когда обычная свинцово-кислотная батарея разряжается, реакция, которая запускает ее, приводит к образованию кристаллов сульфата свинца как на аноде, так и на катоде. В процессе зарядки эти покрытия удаляются, но электроды (и, следовательно, аккумулятор) со временем изнашиваются. Кроме того, аккумулятор не любит работать в частичном состоянии заряда - состоянии, когда аккумулятор подвергается повторяющимся коротким циклам разрядки и перезарядки без полного разряда или полной зарядки аккумулятора.Это частичное состояние заряда особенно важно для транспортных средств.

UltraBattery использует суперконденсатор для компенсации проблемных реакций свинцовых электродов в свинцово-кислотной батарее, увеличивая срок ее службы. Поскольку суперконденсатор может очень быстро принимать и накапливать заряд, он может поглощать доступную мощность, а затем подавать ее в батарею с нужной скоростью. Ему удается уменьшить накопление сульфатов в результате процесса разрядки-перезарядки в стандартной свинцово-кислотной батарее.

UltraBattery также сравнительно дешев в производстве, примерно на 70 процентов дешевле, чем литий-ионные батареи, которые в настоящее время используются в гибридных электромобилях. Еще одно возможное применение UltraBattery - на электростанциях для хранения и «сглаживания» энергии, вырабатываемой возобновляемыми источниками, такими как солнце и ветер. В ходе крупномасштабных испытаний ветряных электростанций в Австралии UltraBattery превзошел обычные свинцово-кислотные батареи.

  • Что такое суперконденсатор?

    Конденсатор похож на батарею… но не совсем.Энергия батареи возникает в результате химической реакции между ее компонентами. Электричество генерируется потоком электронов в окислительно-восстановительной реакции между анодом и катодом.

    Конденсатор также дает энергию, но не в результате химической реакции. Конденсаторы состоят из двух проводящих пластин, между которыми находится диэлектрик или изолятор (вещество, не проводящее электричество). Когда эти пластины подключены к электрическому току, ток течет в них; одна пластина хранит отрицательный заряд на своих поверхностных атомах, а другая - положительный заряд, опять же на поверхностных атомах.Поскольку эти по-разному заряженные пластины разделены непроводящим диэлектриком, создается электрическое поле, в котором накапливается электрическая энергия. Когда конденсатор подключен к другой цепи, он высвобождает (разряжает) электрическую энергию.

    Конденсаторы обычно очень быстро высвобождают свою энергию - они обеспечивают быстрые выбросы энергии. Это делает их полезными для довольно специфических задач, таких как включение вспышки на камере. Вспышка быстро расходует много энергии для создания яркого света, а затем конденсатор перезаряжается от аккумулятора камеры, чтобы его можно было снова использовать для следующей фотографии.

    Облако - это конденсатор: когда маленькие частицы льда в облаке сталкиваются друг с другом и с другими частицами влаги, электроны могут отлетать. Эти электроны имеют тенденцию накапливаться в нижних частях облака. Маленькие, а теперь и положительно заряженные частицы поднимаются к вершине облака. Это означает, что в облаке происходит разделение зарядов и электрическое поле. По мере того, как отрицательный заряд в нижней части облака увеличивается в силе, он отталкивает от него другие отрицательные заряды - он толкает электроны на поверхности Земли глубже в землю, а это означает, что на поверхности накапливается положительный заряд.В итоге мы получаем отрицательно заряженную область (нижнюю часть облака), отделенную от положительно заряженной области (земли) плохим проводником электричества (воздухом). Когда электрическое поле в облаке становится достаточно сильным, оно может «разбивать» окружающий воздух на ионизированные (заряженные) частицы, превращая его из непроводящего изолятора в проводник. Электрическая энергия, хранящаяся в облаке, мгновенно высвобождается во вспышке молнии.

    Суперконденсаторы

    - это просто сверхмощные конденсаторы с большей емкостью.Это означает, что они способны хранить гораздо больше электроэнергии, чем обычные конденсаторы.

Никель-кадмиевый

Никель-кадмиевые (никель-кадмиевые) батареи стали первыми перезаряжаемыми батареями, которые использовались в электроинструментах, фонариках и других портативных устройствах. Эти люди работали в наших мобильных телефонах до того, как их вытеснили литий-ионные аккумуляторы. Иногда их все еще находят в виде старых перезаряжаемых батареек AA для фонарей и игрушек. Подобно свинцово-кислотной батарее, эта химия элементов существует уже давно - первые никель-кадмиевые батареи поступили в продажу в 1910 году!

Никель-кадмиевые батареи были первыми перезаряжаемыми батареями, которые использовались в электроинструментах, фонариках и других портативных устройствах.Источник изображения: цифровой интернет / Flickr.

Анод изготовлен из кадмия (Cd), а их катоды - из гидроксида оксида никеля (NiO (OH) 2 ), обычно с электролитом из гидроксида калия (КОН).

Гидроксид никеля является очень хорошим электродом, так как он может иметь большую площадь поверхности, и это увеличивает активную площадь, доступную для реакции. Кроме того, он не реагирует с электролитом во время реакции, что сохраняет раствор электролита красивым и чистым и помогает элементу прослужить (относительно) долгое время, прежде чем надоедливые побочные реакции приведут к его разложению.-

долл. США

Полная реакция при разряде аккумулятора:

$$ \ text {2NiO (OH)} + \ text {Cd} + \ text {2H} _2 \ text {O} \ to \ text {2Ni (OH)} _ 2 + \ text {Cd (OH)} _ 2

$

Никель-кадмиевые батареи имели несколько недостатков. Во-первых, они были склонны к так называемому «эффекту памяти», когда батареи «запоминали» предыдущие уровни разряда и не заряжались должным образом. Это было вызвано образованием крупных, а не мелких кристаллов кадмия в процессе перезарядки.Проверка правильной разрядки аккумулятора перед подзарядкой в ​​некоторой степени способствовала предотвращению этой проблемы. Но нужно было быть осторожным - полная разрядка никель-кадмиевой батареи также повредила ее.

Во-вторых, скорость саморазряда никель-кадмиевых батарей составляет около 15–20 процентов в месяц. Это означает, что если они просидели на полке несколько месяцев, они потеряли большую часть своего заряда.

В-третьих, кадмий - дорогой и токсичный тяжелый металл, а это означает, что утилизация батарей вредна для окружающей среды.

Никель-металлогидрид (NiMH)

Эти проблемы с никель-кадмиевыми батареями привели к замене кадмиевого анода на интерметаллический сплав, поглощающий водород (комбинация металлов с определенной кристаллической структурой), который может поглощать до 7 процентов водорода по весу. По сути, анод - это водород; металлический сплав просто служит для него резервуаром для хранения.

Наиболее распространенная комбинация металлов для этого сплава - это те, которые обладают сильной гидридообразующей способностью наряду со слабым гидридообразующим металлом.

Еще одно соображение при сборке металлического сплава заключается в том, что, когда некоторые металлы поглощают водород, реакция выделяет тепло - это экзотермический эффект. Другие поглощают тепло в результате эндотермической реакции. Нам действительно не нужна батарея, которая либо выделяет, либо поглощает тепло при разряде, поэтому, наряду с сочетанием сильного и слабого гидридообразующего сплава, из которого также сделан сплав, нам нужна комбинация экзотермических и эндотермических металлов.

Чаще всего электрод представляет собой комбинацию редкоземельного элемента, такого как лантан (La), церий (Ce), неодим (Nd) или празеодим (Pr), смешанный с никелем (Ni), кобальтом (Co), марганцем ( Mn) или алюминия (Al).

Электроны, которые производят электрический ток батареи, возникают в результате окисления атомов водорода, которые превращаются в протоны. -

$

Полная реакция при разряде аккумулятора:

$$ \ text {NiO (OH)} + \ text {MH} \ to \ text {M} + \ text {Ni (OH)} _ 2 + \ text {H} _2 \ text {O} $$

Никель-металлогидридные батареи очень похожи на никель-кадмиевые батареи с точки зрения напряжения, емкости и применения.Эффект памяти - меньшая проблема, чем у никель-кадмиевых аккумуляторов, и они имеют более высокую плотность энергии. Они по-прежнему используются в качестве стандарта для аккумуляторных батарей AA.

Щелочной

Щелочные батарейки используются в игрушках, электронике, портативных проигрывателях компакт-дисков, которые мы использовали в девяностых годах, и в Walkmans, которые были популярны в восьмидесятых. На их долю приходится большая часть аккумуляторов, которые производятся сегодня, хотя их место на вершине, вероятно, скоро будет оспорено литий-ионными аккумуляторами в наших телефонах, ноутбуках и все большем количестве других гаджетов.

Щелочные батареи бывают разных форм и размеров, и на их долю приходится большая часть батарей, производимых сегодня. Источник изображения: Pulpolux / Flickr.

Они популярны, потому что имеют низкую скорость саморазряда, что обеспечивает длительный срок хранения и не содержат токсичных тяжелых металлов, таких как свинец или кадмий. Хотя перезаряжаемые щелочные батареи были разработаны, эти ребята, как правило, предназначены только для одноразового использования. Когда они выходят из строя, они отправляются на склад для вторичной переработки (или, чаще, на свалку, так как их не так много мест, где их перерабатывают).

Эти батареи имеют цинк в качестве анода и диоксид марганца (MnO 2 ) в качестве катода. Однако их название происходит от щелочного раствора, используемого в качестве электролита. Обычно это гидроксид калия (КОН), который может содержать большое количество растворенных ионов. Чем больше ионов может поглотить раствор электролита, тем дольше может продолжаться окислительно-восстановительная реакция, приводящая в движение аккумулятор.

Цинковый анод обычно бывает порошкообразным. Это дает ему большую площадь поверхности для реакции, а это означает, что клетка может довольно быстро высвобождать свою энергию.-

долл. США

Mn начинается с +4 и становится +3, когда получает один электрон.

Полная окислительно-восстановительная реакция составляет:

$$ \ text {Zn (s)} + \ text {2MnO} _2 \ text {(s)} \ longleftrightarrow \ text {Mn} _2 \ text {O} _3 \ text {(s)} + \ text { ZnO (s)} $$

И это подводит нас к батареям, которыми сегодня питается большинство наших смартфонов и ноутбуков: литий-ионным батареям. Эти ребята настолько важны, что мы хотели относиться к ним с уважением (и вниманием к деталям), которого они заслуживают, поэтому вы можете прочитать о них в их собственной статье о Nova.

Новички

Редокс-поток

Проточная батарея окислительно-восстановительного потенциала избавляется от реактивных электродов и использует раствор электролита для передачи электронов, создающих ток. Проточная батарея по-прежнему имеет анодную и катодную стороны, но вместо металлических электродов, которые отдают и принимают электроны, у нее есть два «резервуара», заполненных растворами электролита, в которых растворяются активные химические вещества.Есть два типа растворов: анолит, который заменяет анод типичного элемента, и католит, который действует как катод. Эти растворы накачиваются вокруг батареи и встречаются в реакционной ячейке или «стопке». Здесь они разделены мембраной, поэтому они не смешиваются, хотя ионы и электроны могут обмениваться через барьер. Они также встречаются с электродами.

Ученые-исследователи IBM с батареей с окислительно-восстановительным потоком. Источник изображения: IBM Research / Flickr.

Поскольку раствор анолита содержит химические вещества с более высоким химическим потенциалом, чем те, которые содержатся в растворе католита, когда два раствора встречаются в реакционной ячейке, электроны из анолита направляются через ионопроницаемую мембрану в католит.Эти электроны перехватываются и отправляются делать свою полезную работу.

Опять же, это окислительно-восстановительная реакция, которая управляет генерацией электрического тока в батареях этого типа. Анолит окисляется, когда теряет электроны, а католит восстанавливается, когда он принимает электроны. Когда весь анолит окислился, то есть потерял все электроны, которые он должен был отдать, его емкость исчерпана, и его необходимо перезарядить.

В проточных батареях с окислительно-восстановительным потенциалом хорошо то, что их емкость зависит от размера резервуаров с раствором электролита - если вам нужна батарея, которая может работать дольше, вам просто нужно получить резервуары большего размера с большим количеством раствора в них.Однако это также означает, что они довольно громоздкие. В основном они используются в промышленных масштабах, например, для хранения энергии, производимой на ветряных или солнечных фермах. В вашем ноутбуке никогда не будет проточной батареи.

Еще одна интересная особенность проточных батарей заключается в том, что, поскольку у них нет твердых электродов, они не страдают от большинства способов, которыми аккумуляторные батареи со временем разлагаются. В принципе, это дает им очень долгий срок службы - идеально подходит для использования в солнечных или ветровых электростанциях, когда батареи заряжаются и разряжаются, по крайней мере, каждый день.

В батареях

Flow чаще всего используется ванадий (V). Поскольку этот элемент может успешно существовать в нескольких различных степенях окисления - состояниях с разными химическими / окислительно-восстановительными потенциалами - и анолит, и католит могут быть изготовлены из различных форм ванадия. Это решает любые проблемы перекрестного загрязнения растворов электролитов, состоящих из разных элементов.

Для подзарядки проточной батареи система работает в обратном порядке. Применяется внешнее напряжение, и электроны, которые оказались в католите при использовании батареи, выталкиваются обратно в анолит, а положительные ионы возвращаются обратно в католит.

Новое исследование привело к созданию проточной батареи, в которой используются ионы лития, и в основном она работает на тех же химических принципах, что и литий-ионные батареи в наших телефонах и ноутбуках. Аккумулятор содержит анолит диоксида титана (TiO 2 ) и католит фосфата лития-железа (LiFePO 4 ). Раньше проблемы с мембраной, разделяющей два раствора электролита, не позволяли успешно применять литий-ионную технологию в проточной батарее - они либо были слишком хрупкими, либо не позволяли эффективно течь литий-ионам.

Эта батарея имеет потенциальную плотность энергии в 10 раз большую, чем другие проточные батареи. Однако скорость, с которой он в настоящее время поставляет энергию, слишком мала для практического использования, поэтому исследователи ищут способы улучшить это.

Главный недостаток проточных батарей состоит в том, что их работа зависит от насосной системы для циркуляции растворов анолита и католита через реакционную ячейку. Это приводит к появлению ряда движущихся частей, которые необходимо регулярно обслуживать и обслуживать.

Литий-сера
Литий-серные батареи

обещают стать дешевой альтернативой дорогостоящим литий-ионным аккумуляторам. Сера дешевая, и ее много.

Анод литий-серной батареи представляет собой чрезвычайно тонкую (и легкую) полоску металлического лития. Катодом будет… как вы уже догадались… сера (ну, смесь серы и углерода). Эта комбинация имеет очень хорошее потенциальное напряжение, и оба электрода будут легче, чем в обычных литий-ионных батареях, в результате чего удельная энергия батареи до пяти раз больше.

Литий-серная батарея (слева) по сравнению с размером монеты. Литий-серные батареи перспективны, но пока не используются в промышленных масштабах. Источник изображения: Национальная лаборатория Ок-Ридж / Flickr.

Реакция, происходящая во время разряда, включает окисление лития на аноде и образование сульфида лития. В то же время высвобождаются электроны, обеспечивая электрический ток. На катоде сера восстанавливается, а также вступает в реакцию с литием, образуя последовательный ряд соединений с различным содержанием серы в них (полисульфиды).

$$ \ text {S} _8 \ to \ text {Li} _2 \ text {S} _8 \ to \ text {Li} _2 \ text {S} _6 \ to \ text {Li} _2 \ text {S} _4 \ to \ text {Li} _2 \ text {S} _2 $$

Проблема в том, что этот аккумулятор не работает очень долго, так как серный катод не очень долговечен. Многие из полисульфидов легко растворяются в растворе электролита, а это означает, что во время каждого цикла разряда часть серы с катода безвозвратно теряется в растворе.

Другая проблема заключается в том, что, когда литий вступает в реакцию с серой катода, объем образовавшегося соединения серы лития примерно на 80 процентов больше, чем объем серного катода до реакции.Это расширение вызывает износ катода.

Независимо от их состава, батарейки незаменимы в нашей повседневной жизни и останутся таковыми в будущем. Они будут иметь решающее значение для обеспечения непрерывных достижений в области портативных технологий, обеспечения усовершенствования и повышения практичности электромобилей и обеспечения того, что часто называют «недостающим звеном» возобновляемой энергии - способности хранить избыточную электроэнергию, произведенную с помощью ветра, солнца и других источников. источники для дальнейшего использования.

Эта тема является частью нашей серии из четырех статей об аккумуляторах. Для дальнейшего чтения посмотрите, как работает аккумулятор, литий-ионные аккумуляторы и аккумуляторы будущего.

Бытовые аккумуляторы | Агентство по охране окружающей среды США

Найдите информацию о типах батарей, используемых в домашних условиях, и о том, как обращаться с ними, когда они больше не нужны.

Определенные батареи НЕ должны выбрасывать в бытовой мусор или в мусорные баки. На этой странице вы узнаете, как безопасно обращаться с этими батареями.Отработанные аккумуляторы всегда можно утилизировать или сдать в пункты сбора бытовых опасных отходов.

Чтобы предотвратить возгорание литий-ионных аккумуляторов, заклейте клеммы аккумуляторов и / или поместите аккумуляторы в отдельные пластиковые пакеты и никогда не выбрасывайте эти аккумуляторы в бытовой мусор или мусорные корзины.

На этой странице:


Фон

Ежегодно в США миллионы одноразовых и перезаряжаемых батарей покупаются, используются, перерабатываются или выбрасываются вместе с мусором.Батареи бывают разного химического состава, типов и размеров в зависимости от их использования.

  • Одноразовые батареи обычно можно вынуть из устройства, когда они перестают питать устройство.
  • Перезаряжаемые батареи могут быть съемными или постоянно прикрепленными к устройству.

Повышенный спрос на аккумуляторы в значительной степени связан с быстрым ростом использования небольшой портативной электроники, электроинструментов и других предметов повседневного обихода, а также с увеличением количества «умных» продуктов, таких как мелкая и крупная бытовая техника и автомобили.

Батареи производятся с использованием различных смесей химических элементов, разработанных для удовлетворения потребностей клиентов в мощности и производительности. Батареи могут содержать такие металлы, как ртуть, свинец, кадмий, никель и серебро, которые могут представлять угрозу для здоровья человека или окружающей среды при неправильном обращении в конце срока их службы. Типы батарей идентифицируются по маркировке и этикеткам, а не по форме или цвету этикетки.

Некоторые батареи могут также содержать такие материалы, как кобальт, литий и графит, которые Геологическая служба США считает критически важными минералами.Критические полезные ископаемые - это сырье, которое имеет экономическое и стратегическое значение для Соединенных Штатов, имеет высокий потенциал риска предложения и которому нет легких заменителей. Следовательно, необходимо приложить все усилия для переработки и восстановления этих материалов, чтобы гарантировать, что они будут доступны для будущих поколений.

Когда аккумулятор больше не используется, тип и химический состав аккумулятора определяют, какой из различных вариантов утилизации отходов следует использовать. Важно правильно обращаться с батареями в соответствии с их типом, потому что некоторые батареи могут представлять опасность для безопасности и здоровья, если неправильно обращаться с ними в конце их срока службы.Батареи могут иметь достаточно энергии, чтобы травмировать или вызвать возгорание, даже когда они используются и кажутся разряженными. В целях безопасности помните, что не все батареи являются съемными или обслуживаемыми пользователем - обратите внимание на маркировку батареи и продукта в отношении безопасности и использования для всех типов батарей.


Одноразовые батареи

Тип Использование и описание Утилизация

Щелочные и угольно-цинковые

  • Эти обычные повседневные батарейки можно использовать в таких продуктах, как будильники, калькуляторы, фонарики, пульты дистанционного управления для телевизоров, радио, устройства дистанционного управления, детские игрушки и другие предметы.
  • Например, некоторые распространенные щелочные и угольно-цинковые батареи включают 9 В, AA, AAA, C, D и некоторые кнопочные элементы.

Некоторые компании по утилизации этих аккумуляторов перерабатывают; уточните варианты обращения с отходами в местном или государственном управлении по твердым отходам. В большинстве сообществ щелочные и угольно-цинковые батареи можно безопасно выбрасывать в бытовой мусор.

Рекомендация EPA: отправляйте использованные щелочные и угольно-цинковые батареи на предприятия по переработке батарей или обратитесь в местный или государственный орган по утилизации твердых отходов.

Пуговица или монета

  • Эти маленькие круглые батареи исторически содержат серебро, кадмий, ртуть или другие тяжелые металлы в качестве основного компонента.
  • Сегодня большинство из них изготовлено из металлического лития. Эти батареи обычно используются в таких продуктах, как часы, слуховые аппараты, пульты дистанционного управления для входа в автомобиль, медицинские устройства и калькуляторы.

Батарейки типа «таблетка» или «таблетка» могут представлять опасность при проглатывании; храните их в недоступном для маленьких детей месте.

Требования к управлению основаны на химическом составе батареи. Они могут быть доставлены в специализированные предприятия по переработке аккумуляторов, участвующие розничные торговцы, которые предоставляют услуги по возврату аккумуляторов, или в местные программы сбора опасных бытовых отходов. Свяжитесь с производителем или местным органом по твердым отходам для получения дополнительных вариантов утилизации.

Меры предосторожности при обращении: Поместите каждую батарею в отдельные пластиковые пакеты или обмотайте токонепроводящую ленту (например, изоленту) на клеммах батареи или вокруг всей кнопки.Литиевая батарея может вызвать искру и вызвать возгорание, если она повреждена или концы клемм соприкоснутся. Если аккумулятор поврежден, обратитесь к производителю за конкретной информацией по обращению.

Рекомендация EPA: проверьте, нет ли на батарее слова «литий». Не выбрасывайте одноразовые батарейки, монеты или литиевые батарейки в мусорное ведро или в муниципальные мусорные баки. Найдите ближайший к вам пункт переработки:

Литий одноразового использования

  • Эти обычные батареи сделаны из металлического лития (Li) и являются одноразовыми и неперезаряжаемыми
  • Они используются в таких продуктах, как фотоаппараты, часы, пульты дистанционного управления, портативные игры и детекторы дыма.
  • Эти батареи может быть трудно отличить от обычных щелочных батарей, но они также могут иметь особую форму для конкретного оборудования, такого как некоторые типы фотоаппаратов и калькуляторов.

Аккумуляторы

Тип Использование и описание Утилизация

Никель-кадмий (Ni-Cd)

  • Эти батареи обычно используются в беспроводных электроинструментах, беспроводных телефонах, цифровых и видеокамерах, двусторонних радиоприемниках, биомедицинском оборудовании и видеокамерах.
  • Они могут выглядеть как одноразовые батарейки типа AA, AAA или другие щелочные батарейки или батарейный блок, предназначенный для определенных инструментов.

Съемные батареи: Съемные аккумуляторные батареи могут быть доставлены в специализированные предприятия по переработке аккумуляторов, участвующие розничные продавцы, которые предоставляют услуги по возврату аккумуляторов, или в местные программы по сбору опасных бытовых отходов. Обратитесь к производителю или в местный орган по утилизации бытовых отходов, чтобы узнать о других вариантах управления.

Несъемные батареи, содержащиеся в электронных устройствах: Целые устройства могут быть доставлены сертифицированным предприятиям по переработке электроники, участвующим розничным торговцам, которые предоставляют услуги по возврату электроники, или в местные программы по сбору электроники или опасных бытовых отходов.

Меры предосторожности при обращении: Поместите каждую батарею в отдельный пластиковый пакет или обмотайте токонепроводящую ленту (например, изоленту) на клеммах батареи. Обращайтесь с поврежденной батареей осторожно и используйте соответствующие средства индивидуальной защиты.Если литий-ионный аккумулятор поврежден, обратитесь к производителю аккумулятора или устройства за конкретной информацией по обращению.

Рекомендация EPA: обратите внимание на этикетки с указанием химического состава батареи. Не выбрасывайте аккумуляторные батареи в мусорное ведро или в муниципальные мусорные баки. Найдите ближайший к вам пункт переработки: следующие ссылки выходят с сайта

Литий-ионный (Li-ion)

  • Обычно встречается в старых мобильных телефонах, электроинструментах, цифровых камерах, ноутбуках, детских игрушках, электронных сигаретах, малых и больших приборах, планшетах и ​​электронных книгах.
  • Некоторые литий-ионные аккумуляторы нелегко извлечь из продукта, и они могут стать причиной возгорания, если они сломаны, согнуты или раздавлены.

Никель-металлогидрид (Ni-MH)

  • Обычно встречается в мобильных телефонах, беспроводных электроинструментах, цифровых камерах и двусторонних радиоприемниках.
  • Эти батареи уже не так распространены, как раньше.

Никель-цинк (Ni-Zn)

  • Обычно используется в цифровых камерах, беспроводных клавиатурах и небольшой электронике.

Свинцово-кислотный (Pb) с малой герметичностью

  • Обычно встречается в мотороллерах, детских игрушечных машинках, аварийном освещении и больничном оборудовании. Также используется для резервного питания в домашних стационарных телефонах и источников бесперебойного питания для компьютеров.

Автомобильные аккумуляторы

Сегодня в транспортных средствах используются аккумуляторные батареи нескольких типов и областей применения.Существуют автомобильные пусковые батареи, используемые с двигателями внутреннего сгорания, большие аккумуляторные батареи для электромобилей, которые питают автомобиль, и небольшие батареи, которые питают аксессуары, такие как дистанционные дверные замки, или резервные копии памяти компьютера.

Тип Использование и описание Утилизация
Свинцово-кислотный
  • Свинцово-кислотные батареи могут содержать до 18 фунтов свинца и около одного галлона коррозионной серной кислоты, загрязненной свинцом.
  • Их можно использовать как аккумулятор для запуска двигателя или автомобильный аккумулятор, приводящий в движение автомобиль.
  • Их можно найти в автомобилях, лодках, снегоходах, мотоциклах, тележках для гольфа, вездеходах, инвалидных колясках и других крупных транспортных средствах.
  • Их также можно использовать в неавтомобильных ситуациях, например, в качестве резервного источника питания в отстойниках подвала или в качестве источников бесперебойного питания для компьютеров или другого критически важного оборудования.

Верните поставщику аккумуляторов или в местную программу сбора твердых или опасных бытовых отходов.

Меры предосторожности при обращении: Содержит серную кислоту и свинец. При обращении с аккумулятором соблюдайте все предупреждения и инструкции, относящиеся к аккумулятору.

Рекомендация EPA: возвращайте свинцово-кислотные батареи продавцу аккумуляторов или в местную программу сбора опасных бытовых отходов; не выбрасывайте свинцово-кислотные батареи в мусор или в муниципальные мусорные баки.

Литий-ионный средний и крупный
  • В большинстве современных подключаемых и гибридных электромобилей и накопителей энергии (как в сети, так и вне ее) используются литий-ионные батареи для хранения энергии для гибридной системы или для питания электродвигателя, приводящего в движение автомобиль.
  • Эти батареи также используются в системах хранения энергии, которые могут быть установлены в зданиях.

Из-за размера и сложности этих аккумуляторных систем, средние и крупные литий-ионные аккумуляторы не могут быть удалены потребителем. См. Инструкции производителя, а также предупреждения и инструкции по технике безопасности.

  • Автомобиль: обратитесь к дилеру автомобилей, в магазин или на ремонтную мастерскую, где был приобретен аккумулятор.
  • Накопитель энергии: обратитесь к производителю оборудования для аккумулирования энергии или компании, установившей аккумулятор.

Рекомендация EPA: обратитесь к производителю, автомобильному дилеру или компании, установившей литий-ионный аккумулятор, для получения информации о возможностях управления; не выбрасывайте в мусорное ведро или в муниципальные мусорные баки.


Федеральные законы о батареях


Государственные законы об утилизации аккумуляторов

Некоторые штаты приняли законы об утилизации батарей для различных типов потребительских батарей.Чтобы увидеть карту государственных законов о батареях, перейдите на сайт Call2Recycle.

Давайте поговорим о батареях! Вероятно, самая запутанная тема, но самая важная!

СВЕТОДИОДНЫЕ ФОНАРИ УДОБНЫЕ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ, НО ...
Понимание источника питания критически важно!

Когда дело доходит до выбора светодиодного фонарика, было бы разумно начать с рассмотрения аккумулятора (-ов), необходимого для работы фонаря.На рынке существует множество типов батарей, каждый из которых имеет ограничения на использование. Знаете ли вы, что в определенных условиях требуются определенные батареи? Это только часть соображений при выборе источника света. ТИПЫ АККУМУЛЯТОРОВ - ОГРАНИЧЕНИЯ АККУМУЛЯТОРА - БЕЗОПАСНОСТЬ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ, все необходимое должно быть частью вашего выбора света.

Сегодняшние аккумуляторы разнообразны и МОЩНЫ! Есть много интересного обо всех вариантах батарей - 18650 аккумуляторных батарей, 14500 аккумуляторных батарей, 26650 аккумуляторных батарей, одноразовых щелочных батареях и т. Д.Что все это значит??

УЗНАЙТЕ ТИПЫ ВАШИХ АККУМУЛЯТОРОВ

Выбор фонарика аналогичен покупке автомобиля: если вы хотите, чтобы автомобиль работал на определенном типе топлива, вы идете в автосалон и просите показать все автомобили, которые работают на дизельном топливе, бензине, электричестве и т. Д. При выборе фонарика , Вначале вы можете подумать, какие батареи вы хотите использовать в свете ... одноразовые, перезаряжаемые, Ni-MH, литий-ионные, литиевые и т. Д.Необходимо учитывать такие факторы, как температура окружающей среды, в которой вы собираетесь использовать фонарик. Не все батареи рассчитаны на определенные температуры. Вы не хотите покупать фонарик или налобный фонарь для следующего путешествия в Арктику только для того, чтобы узнать, что он не сработает по прибытии в пункт назначения.

Аккумуляторы относятся к одной из следующих химических категорий: никель-кадмиевые (NiCad), никель-металлогидридные (NiMH) или литий-ионные (Li-Ion) технологии. Также есть одноразовые одноразовые одноразовые батареи: щелочные и литиевые.

A. Литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы

Перезаряжаемые батарейки для фонарей, используемые в светильниках, изготовленных за последние несколько лет, обычно являются литий-ионными. Литий-ионный (Li-ion)

аккумуляторы бывают разных размеров:

14500 Литий-ионная аккумуляторная батарея : Они меньше и похожи по размеру на обычную батарею AA. НИКОГДА не предполагайте, что если ваш фонарь будет работать от обычной одноразовой щелочной батареи AA, он также потребует перезаряжаемой батареи 14500.Всегда проверяйте характеристики фонарика.

16340 Литий-ионная аккумуляторная батарея : По размеру они близки к батарее CR123A / RCR123A, НО батарея 16340 обычно немного больше по длине, чем батарея CR123A. ГЛАВНОЕ ВАЖНОЕ ЗАМЕЧАНИЕ: напряжения между этими батареями обычно различаются. Опять же, всегда проверяйте характеристики фонарика, чтобы понять, какие типы батарей и напряжение принимает свет.

Литий-ионная аккумуляторная батарея 18650 : Они больше по диаметру и длине, чем батареи стандартного размера AA.Литий-ионный аккумулятор 18650 - чрезвычайно популярный источник питания для современных фонарей, поскольку аккумулятор 18650 обладает такой большой мощностью. В настоящее время размеры и стили аккумуляторов 18650 могут варьироваться от одного производителя к другому. Тем не менее, индустрия аккумуляторов стремится стандартизировать размер аккумуляторов 18650. Аккумуляторы 18650 обычно имеют напряжение 3,6 / 3,7 вольт и разные номиналы мАч (миллиампер). Рейтинг мАч предназначен исключительно для определения того, как часто вам придется заряжать аккумулятор. Чем выше номинал мАч, тем больше время работы без подзарядки.Аккумуляторы 18650 не предназначены для оптимальной работы при температурах ниже нуля.

26650 Перезаряжаемый аккумулятор : Это высокопроизводительный аккумулятор большой емкости, предназначенный для обеспечения отличной мощности для устройств с высоким энергопотреблением. Размер батареи 26650 - больший диаметр и большая длина. Из-за своего размера они могут передавать большую мощность маленькому фонарику. Аккумулятор 26650 обычно имеет высокий номинал мАч, что обеспечивает длительное время работы без подзарядки.

B. Никель-металлогидридные (NiMH) аккумуляторные батареи

Эти аккумуляторные батареи обычно входят в AAA , AA , C, D, 9 и 12 Вольт. Это отличная универсальная батарея. Обратной стороной является более короткий срок хранения, чем у литий-ионной батареи.

C. Литиевые (НЕ литий-ионные) неперезаряжаемые батареи

Они бывают AAA, AA, 9-вольтные и малые цилиндры ( CR123A ) размеры.Поскольку у них низкая скорость саморазряда, срок хранения этих батарей может достигать 10 лет, в зависимости от марки. Литиевые батареи очень хорошо работают при отрицательных температурах. Если вы будете использовать фонарик или налобный фонарь при очень низких температурах, убедитесь, что устройство будет работать от батареи CR123A.

D. Щелочные неперезаряжаемые батареи

Это наиболее распространенные типы батарей, которые нельзя перезаряжать. К тому же они очень недорогие.Вы найдете их в следующих размерах: AAA , AA , C, D, 9-вольтовые и кнопочные элементы. Обратной стороной щелочных батарей является то, что они имеют тенденцию протекать, вызывая повреждение любого устройства, в котором они находятся. При использовании щелочных батарей рекомендуется включать устройство примерно раз в неделю. Это уменьшит вероятность утечки батареи, но все же существует вероятность утечки. Если вы не планируете часто использовать свет, безопаснее хранить батареи ВНЕ устройства.Еще одним недостатком является их низкая выходная мощность, которая влияет на время работы и световой поток, который вы можете получить от этого химического состава батареи.

ЗНАЙТЕ, ЧТО ЖДАТЬ ОТ РАЗНЫХ ТИПОВ АККУМУЛЯТОРОВ

Как только вы определите, какой тип батареи вам подходит, вы сможете реально выбрать фонарик. Вот типичный запрос, который мы получаем от клиентов:

"Мне нужен фонарик на 2000 люмен, работающий от обычных щелочных батарей.Еще хочу носить фонарик в кармане ».

Теперь, когда вы разбираетесь в батареях, вы поймете, почему это невозможно. Щелочные батареи очень маломощны, поэтому достичь 2000 люмен в карманном фонарике с использованием щелочной батареи просто невозможно.

Чтобы получить высокий световой поток, вам нужны мощные аккумуляторы! Чтобы маленький фонарик получил высокий световой поток, вам понадобятся мощные батарейки! Когда вы добавляете несколько мощных аккумуляторов , вы можете достичь чрезвычайно высоких люменов.

Эта таблица должна помочь понять взаимосвязь между типами батарей / размером фонарика / световой отдачей.



ЗНАТЬ КАЧЕСТВО И БЕЗОПАСНОСТЬ АККУМУЛЯТОРА

Теперь, когда вы лучше разбираетесь в батареях, знайте, что не все батареи созданы одинаково. Батарейки - это случай «вы получаете то, за что платите». Поскольку новые литий-ионные батареи настолько мощные (и потенциально опасные), вы никогда не захотите срезать углы с такими батареями.Если вам нужно сэкономить, купите менее дорогой фонарик, а не батарею более низкого качества.

За исключением щелочных батарей, вы всегда хотите покупать ЗАЩИЩЕННЫЕ батарейки. Защищенные батареи имеют встроенные меры безопасности для предотвращения перезарядки, чрезмерной разрядки и перегрева. Батареи с защитой Fenix ​​имеют три уровня защиты, встроенные в батареи. Для более подробного обсуждения защищенных и незащищенных батарей ПРОЧИТАЙТЕ ЗДЕСЬ.

Важно правильно хранить батареи, когда они не находятся внутри устройства.Всегда следует хранить батареи в чистом и сухом месте. Важно, чтобы хранящиеся батареи не контактировали последовательно, положительно и отрицательно. Часто проверяйте свои батареи на наличие выпуклостей, разрывов или повреждений. Немедленно выбросьте аккумулятор, если вы заметили какой-либо сбой аккумулятора.

Безопасность прежде всего!

Различные типы батарей и их применение

Батарея - это совокупность одной или нескольких ячеек, которые подвергаются химическим реакциям, создавая поток электронов в цепи.В области аккумуляторных технологий ведется много исследований и усовершенствований, и в результате в настоящее время во всем мире испытываются и используются прорывные технологии. Батареи вошли в игру из-за необходимости хранить генерируемую электрическую энергию. Поскольку генерировалось достаточное количество энергии, важно было сохранить энергию, чтобы ее можно было использовать при отключении генерации или когда возникает необходимость в питании автономных устройств, которые не могут быть привязаны к источнику питания от сети.Здесь следует отметить, что в батареях может храниться только постоянный ток, а переменный ток не может храниться.

Батарейные элементы обычно состоят из трех основных компонентов;

  1. Анод (отрицательный электрод)
  2. Катод (положительный электрод)
  3. Электролиты

Анод - это отрицательный электрод, который производит электроны во внешнюю цепь, к которой подключена батарея. Когда батареи подключены, на аноде инициируется накопление электронов, которое вызывает разность потенциалов между двумя электродами.Затем электроны естественным образом пытаются перераспределиться, этому препятствует электролит, поэтому, когда электрическая цепь подключена, она обеспечивает свободный путь для движения электронов от анода к катоду, тем самым запитывая цепь, к которой он подключен. Изменяя компоновку и материал, используемый для изготовления анода, катода и электролита, мы можем достичь многих различных типов химического состава батарей, что позволяет нам разрабатывать различные типы аккумуляторных элементов. В этой статье мы расскажем о различных типах батарей и их использовании , так что давайте начнем.

Типы аккумуляторов

Батареи обычно можно разделить на разные категории и типы, в зависимости от химического состава, размера, форм-фактора и вариантов использования, но под всеми из них можно выделить два основных типа батарей;

  1. Первичные батареи
  2. Вторичные батареи

Давайте посмотрим глубже, чтобы понять основные различия между первичной ячейкой и вторичной ячейкой.

1.Первичные батареи

Первичные батареи - это батареи, которые нельзя перезарядить, разряжены. Первичные батареи состоят из электрохимических ячеек, электрохимическая реакция которых необратима.

Первичные батареи существуют в различных формах , от батарейки типа «таблетка» до батареек AA . Они обычно используются в автономных приложениях, где зарядка нецелесообразна или невозможна. Хороший пример - устройства военного класса и оборудование с батарейным питанием.Использовать аккумуляторные батареи будет непрактично, так как перезарядка батареи будет последним, о чем будут думать солдаты. Первичные батареи всегда имеют высокую удельную энергию, а системы, в которых они используются, всегда рассчитаны на потребление небольшого количества энергии, чтобы батарея прослужила как можно дольше.

Некоторые другие примеры устройств, использующих первичные батареи, включают ; Стрелки, трекеры животных, наручные часы, пульты дистанционного управления и детские игрушки, и это лишь некоторые из них.

Самым популярным типом первичных батарей являются щелочные батареи . Они обладают высокой удельной энергией, экологически безопасны, экономичны и не протекают даже в полностью разряженном состоянии. Их можно хранить в течение нескольких лет, они имеют хорошие показатели безопасности и могут перевозиться в самолетах без соблюдения транспортных и других правил ООН. Единственным недостатком щелочных батарей является низкий ток нагрузки, что ограничивает их использование устройствами с низкими требованиями к току, такими как пульты дистанционного управления, фонарики и портативные развлекательные устройства.

2. Аккумуляторы вторичные

Вторичные батареи - это батареи с электрохимическими элементами, химические реакции которых можно обратить вспять, подав на батарею определенное напряжение в обратном направлении. Также называемые аккумуляторными батареями , вторичные элементы, в отличие от первичных элементов, могут перезаряжаться после того, как энергия на батарее была израсходована.

Они обычно используются в приложениях с большим потреблением энергии и других сценариях, где будет либо слишком дорого, либо нецелесообразно использовать однозарядные батареи.Вторичные батареи малой емкости используются для питания портативных электронных устройств, таких как мобильные телефоны , и других гаджетов и приборов, в то время как сверхмощные батареи используются для питания различных электромобилей и других приложений с высоким энергопотреблением, таких как выравнивание нагрузки при производстве электроэнергии. Они также используются в качестве автономных источников питания вместе с инверторами для подачи электроэнергии . Хотя первоначальная стоимость приобретения аккумуляторных батарей всегда намного выше, чем стоимость первичных батарей, в долгосрочной перспективе они являются наиболее рентабельными.

Вторичные батареи можно разделить на несколько других типов в зависимости от их химического состава. . Это очень важно, потому что химический состав определяет некоторые атрибуты батареи, включая ее удельную энергию, срок службы, срок хранения и цену, чтобы упомянуть некоторые из них.

Ниже приведены различных типов аккумуляторных батарей , которые обычно используются.

  1. Литий-ионный (Li-ion)
  2. Никель-кадмий (Ni-Cd)
  3. Никель-металлогидрид (Ni-MH)
  4. Свинцово-кислотный

1. Никель-кадмиевые батареи

Никель-кадмиевый аккумулятор (никель-кадмиевый аккумулятор или никель-кадмиевый аккумулятор) - это тип аккумуляторной батареи, в которой в качестве электродов используются гидроксид никеля и металлический кадмий. Никель-кадмиевые батареи превосходно поддерживают напряжение и заряд, когда они не используются. Однако батареи NI-Cd легко становятся жертвой страшного эффекта «памяти», когда частично заряженная батарея перезаряжается, что снижает ее будущую емкость.

По сравнению с другими типами перезаряжаемых элементов, никель-кадмиевые батареи обеспечивают хороший срок службы и производительность при низких температурах с хорошей емкостью, но их наиболее значительным преимуществом будет их способность обеспечивать полную номинальную емкость при высоких скоростях разряда. Они доступны в различных размерах, включая размеры, используемые для щелочных батарей, от AAA до D. Ni-Cd элементы используются по отдельности или собираются в пакеты из двух или более элементов. Маленькие пакеты используются в портативных устройствах, электронике и игрушках, в то время как более крупные находят применение в пусковых батареях самолетов, электромобилях и резервных источниках питания.

Некоторые свойства никель-кадмиевых батарей перечислены ниже.

  • Удельная энергия: 40-60 Вт-ч / кг
  • Плотность энергии: 50-150 Вт-ч / л
  • Удельная мощность: 150 Вт / кг
  • Эффективность заряда / разряда: 70-90%
  • Скорость саморазряда: 10% / мес.
  • Долговечность / срок службы: 2000 циклов

2. Никель-металлогидридные батареи

Металлогидрид никеля (Ni-MH) - еще один химический состав, используемый для аккумуляторных батарей.Химическая реакция на положительном электроде батарей аналогична реакции никель-кадмиевого элемента (NiCd), при этом оба типа батарей используют один и тот же гидроксид оксида никеля (NiOOH). Однако отрицательные электроды в никель-металлогидриде используют сплав, поглощающий водород, вместо кадмия, который используется в никель-кадмиевых батареях

.

.

Батареи

NiMH находят применение в устройствах с высоким энергопотреблением из-за их большой емкости и плотности энергии.Никель-металл-гидридная батарея может иметь емкость в два-три раза больше, чем никель-кадмиевая батарея того же размера, а ее плотность энергии может приближаться к литий-ионной батарее. В отличие от химии NiCd, батареи на основе химии NiMH не восприимчивы к эффекту «памяти» , который испытывают никель-кадмиевые батареи.

Ниже приведены некоторые свойства батарей, основанные на химии никель-металлгидрида;

  • Удельная энергия: 60-120 ч / кг
  • Плотность энергии: 140-300 Втч / л
  • Удельная мощность: 250-1000 Вт / кг
  • Эффективность заряда / разряда: 66% - 92%
  • Скорость саморазряда: 1.3-2,9% / мес при 20 o C
  • Цикл Долговечность / срок службы: 180-2000

3. Литий-ионные батареи Литий-ионные батареи

- один из самых популярных типов аккумуляторных батарей. Существует много различных типов литиевых батарей , но среди всех литий-ионных аккумуляторов используются наиболее часто. Вы можете найти эти литиевые батареи в различных формах, популярных среди электромобилей и других портативных устройств.Если вам интересно узнать больше об аккумуляторах, используемых в электромобилях, вы можете прочитать эту статью о батареях для электромобилей. Они встречаются в различных портативных устройствах, включая мобильные телефоны, интеллектуальные устройства и некоторые другие аккумуляторные устройства, используемые дома. Благодаря легкости они также находят применение в аэрокосмической и военной промышленности.

Литий-ионные батареи

- это тип перезаряжаемых батарей, в которых ионы лития от отрицательного электрода мигрируют к положительному электроду во время разряда и возвращаются обратно к отрицательному электроду, когда батарея заряжается.Литий-ионные батареи используют интеркалированное соединение лития в качестве материала одного электрода, по сравнению с металлическим литием, используемым в неперезаряжаемых литиевых батареях.

Литий-ионные батареи

обычно обладают высокой плотностью энергии, небольшим эффектом памяти или отсутствием его и низким саморазрядом по сравнению с другими типами батарей. Их химический состав, производительность и стоимость различаются в зависимости от сценария использования, например, литий-ионные батареи, используемые в портативных электронных устройствах, обычно основаны на оксиде лития-кобальта (LiCoO 2 ), который обеспечивает высокую плотность энергии и низкие риски безопасности при повреждении, в то время как Li Батареи на основе литий-фосфата железа, которые предлагают более низкую плотность энергии, более безопасны из-за меньшей вероятности возникновения неблагоприятных событий, широко используются в электроинструментах и ​​медицинском оборудовании.Литий-ионные батареи предлагают лучшее соотношение производительности и веса, а литий-серные батареи предлагают самое высокое соотношение.

Некоторые характеристики литий-ионных батарей перечислены ниже;

  • Удельная энергия: 100: 265 Вт-ч / кг
  • Плотность энергии: 250: 693 Вт-ч / л
  • Удельная мощность: 250: 340 Вт / кг
  • Процент заряда / разряда: 80-90%
  • Цикл Долговечность: 400: 1200 циклов
  • Номинальное напряжение ячейки: NMC 3,6 / 3,85 В

4.Свинцово-кислотные батареи Свинцово-кислотные аккумуляторы

- это недорогая надежная силовая рабочая лошадка, используемая в тяжелых условиях. Обычно они очень большие и из-за своего веса всегда используются в непереносных устройствах, таких как накопление энергии на солнечных батареях, зажигание и освещение транспортных средств, резервное питание и выравнивание нагрузки при производстве / распределении электроэнергии. Свинцово-кислотные аккумуляторы являются самым старым типом аккумуляторных батарей, которые по-прежнему актуальны и важны в современном мире. Свинцово-кислотные батареи имеют очень низкое отношение энергии к объему и энергии к весу, но они имеют относительно большое отношение мощности к весу и, как следствие, могут обеспечивать при необходимости огромные импульсные токи.Эти атрибуты наряду с низкой стоимостью делают эти батареи привлекательными для использования в нескольких сильноточных приложениях, таких как питание стартерных двигателей автомобилей и хранение в резервных источниках питания. Вы также можете ознакомиться со статьей о работе свинцово-кислотных аккумуляторов, если хотите узнать больше о различных типах свинцово-кислотных аккумуляторов, их конструкции и областях применения.

У каждой из этих батарей есть своя область, которая лучше всего подходит, и изображение ниже помогает выбрать между ними.

Выбор подходящего аккумулятора для вашего приложения

Одной из основных проблем, препятствующих технологическим революциям, таким как IoT, является мощность, время автономной работы влияет на успешное развертывание устройств, требующих длительного времени автономной работы, и даже несмотря на то, что для увеличения срока службы аккумулятора принимаются несколько методов управления питанием, совместимый аккумулятор все равно должен быть выбран для достижения желаемого результата.

Ниже приведены некоторые факторы, которые следует учитывать при выборе правильного типа батареи для вашего проекта.

1. Плотность энергии: Плотность энергии - это общее количество энергии, которое может храниться на единицу массы или объема. Это определяет, как долго ваше устройство остается включенным, прежде чем ему потребуется подзарядка.

2. Плотность мощности: Максимальная скорость разряда энергии на единицу массы или объема. Низкое энергопотребление: ноутбук, i-pod. Высокая мощность: электроинструменты.

3. Безопасность : Важно учитывать температуру, при которой устройство, которое вы собираете, будет работать.При высоких температурах некоторые компоненты батареи выходят из строя и могут подвергаться экзотермическим реакциям. Как правило, высокие температуры снижают производительность большинства батарей.

4. Срок службы: Стабильность удельной энергии и удельной мощности батареи при повторяющихся циклах (зарядка и разрядка) необходима для длительного срока службы батареи, необходимого для большинства приложений.

5. Стоимость: Стоимость - важная часть любых инженерных решений, которые вы будете принимать.Важно, чтобы стоимость выбранного вами аккумулятора была соизмерима с его производительностью и не приводила к чрезмерному увеличению общей стоимости проекта.

Типы аккумуляторов

12 В: какой из них подойдет вам?

Клинт Демеритт 5 апреля 2021 г.

Когда дело доходит до 12-вольтовых батарей, выбор может показаться немного сложным для тех, кто не знаком с аккумуляторными технологиями. Все типы 12-вольтовых батарей похожи в том, что они обеспечивают питание вашей 12-вольтовой электрической системы.Однако есть существенные различия в том, как они спроектированы, их мощность, объем необходимого обслуживания и стоимость покупки и установки.

Присоединяйтесь к нам, мы внимательно рассмотрим и подберем для вас подходящий тип батареи!

Что такое аккумулятор 12 В?

Двенадцатавольтные батареи обычно используются в жилых домах, лодках и других автомобильных системах. С технической точки зрения, в батарее используется одна или несколько ячеек, чтобы обеспечить химическую реакцию, создающую поток электронов в цепи.Батареи не создают энергию или мощность сами по себе. Батареи просто накапливают энергию, которую вы можете использовать, когда она вам понадобится.

Электропитание, которое вы получаете от аккумулятора, является постоянным (DC) и отличается от переменного тока (AC), которое вы получаете от настенных розеток в вашем доме. При необходимости мощность постоянного тока можно преобразовать в мощность переменного тока с помощью инвертора.

Вы можете подключить несколько 12-вольтных батарей последовательно или параллельно, чтобы получить более высокое напряжение или большую емкость.Например, если вы подключите две батареи на 12 В последовательно, у вас будет 24-вольтовая система. Если вы подключите эти же 12-вольтовые батареи параллельно, у вас все равно будет 12-вольтовая система, но она сможет питать одно и то же устройство вдвое дольше, чем одна 12-вольтовая батарея.

Эти батареи устанавливаются на лодке последовательно, чтобы обеспечить 36 вольт для троллингового мотора.

Аккумуляторная система на 12 В будет обеспечивать питание большинства ваших основных систем, таких как фонари и некоторые приборы в вашем доме на колесах.Вы будете заряжать эту аккумуляторную систему, когда она подключена к береговому источнику питания, и получать от нее энергию во время путешествия или стыковки.

Типы батарей 12 В

Что касается аккумуляторных батарей на 12 В, то в настоящее время используются два основных типа: свинцово-кислотные и литий-ионные.

Свинцово-кислотные батареи существуют уже давно, а литий-ионные - более новая технология. Есть много типов свинцово-кислотных аккумуляторов, поэтому давайте сначала рассмотрим их.

Свинцово-кислотные аккумуляторы с заливкой

Свинцово-кислотные батареи - это самый основной тип батарей на 12 В.Они сделаны из свинцовых пластин, взвешенных в растворе серной кислоты. Это создает химическую реакцию, которая позволяет накапливать энергию.

Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи

являются наиболее распространенной разновидностью свинцово-кислотных аккумуляторов. Для правильной работы этих батарей вам потребуется достаточное количество воды. Это означает, что для контроля этой батареи требуется периодическое обслуживание. Залитые свинцово-кислотные батареи обычно служат от 2 до 5 лет, в зависимости от использования и обслуживания. Стоимость может варьироваться от 100 долларов.

Плюсы

Так как это наиболее распространенные типы батарей, они также являются наиболее доступными и дешевыми для предварительной замены, когда придет время. Аккумулятор этого типа также не имеет никакой электроники и может вырабатывать большой ток в течение короткого периода времени. Это делает их идеальными для запуска аккумуляторных батарей в автомобильных двигателях.

Минусы

Поскольку эти батареи нуждаются в определенном количестве жидкости для правильной работы, вам нужно будет комфортно обслуживать свою систему батарей каждые 3-6 месяцев.Это может быть сложно, в зависимости от того, где находятся ваши батареи в вашем доме на колесах.

Свинцово-кислотные аккумуляторы

также имеют самый короткий общий срок службы среди основных типов аккумуляторов, и на них могут отрицательно повлиять экстремально высокие или низкие температуры. Вы также должны установить их в вертикальном положении, иначе они выйдут из строя.

Залитые батареи имеют порты, которые можно снять сверху, чтобы добавить дистиллированную воду, когда она станет низкой.

Свинцово-кислотные батареи с герметичным клапаном (VRLA)

Свинцово-кислотные батареи с герметичным клапаном

(VRLA) устраняют большую часть необходимости в техническом обслуживании своих залитых аналогов.Как следует из их названия, они запечатаны необходимыми ингредиентами для правильной работы в течение всего срока службы вашей батареи.

Так как они герметичны, при разряде химическая реакция начинает повышать давление газообразного водорода. Большая часть этого газа рекомбинируется обратно в воду в батарее, но во время быстрой зарядки или разрядки давление газа может превышать требования безопасности батареи. Регулирующий клапан используется для сброса этого избыточного давления, но, к сожалению, в то же время медленно снижает емкость аккумулятора.

Их также довольно легко найти во время замены. Срок службы герметичных свинцово-кислотных батарей примерно такой же, как у залитых (2-8 лет), и, как правило, они стоят несколько сотен долларов.

Аккумулятор этого типа VRLA не поддерживает обслуживание

Плюсы

Отсутствие технического обслуживания означает более беспроблемную жизнь для вас. Хотя они дороже, чем залитые батареи, они по-прежнему остаются одними из самых экономичных вариантов батарей. Однако в расчете на поставленную энергию эти батареи будут стоить больше, чем залитые батареи.

Минусы

Как уже упоминалось, повышение цен может быть важным для покупателей, заботящихся о затратах. Невозможность обслуживать аккумулятор также может привести к неоптимальным характеристикам в течение срока их службы из-за потери некоторого количества газа. Правильно обслуживаемый залитый свинцово-кислотный аккумулятор прослужит дольше герметичного аккумулятора, но плохо обслуживаемый залитый аккумулятор будет иметь более короткий срок службы, чем герметичный аккумулятор.

Гелевые батареи 12 В

Следующим шагом вперед в производстве свинцово-кислотных аккумуляторов 12 В является гелевый аккумулятор.Гелевые батареи подвешивают свои свинцовые пластины внутри более толстого геля вместо жидкости и считаются типом батарей VRLA. Гелевые аккумуляторы на 12 В обычно служат от 2 до 5 лет и стоят от 100 до 800-900 долларов. Стоимость обычно возрастает по мере увеличения емкости аккумулятора.

Плюсы Гелевые батареи

не требуют регулярного обслуживания, и вам не нужно беспокоиться о вытекании жидкости, как в случае залитых батарей. Благодаря этому их не нужно устанавливать вертикально.Они также хорошо работают при высоких температурах, в отличие от других типов свинцово-кислотных аккумуляторов. Это делает их широко используемыми в особых случаях или в качестве высокотемпературных пусковых батарей для двигателей.

Минусы Гелевые аккумуляторы

требуют большей осторожности при зарядке, чтобы убедиться, что они не повреждены. Для них требуется конкретный тип контроллера заряда и более медленные циклы зарядки при более низком напряжении. Все это означает увеличение стоимости всей системы, помимо стоимости ваших батарей.Как и для других свинцово-кислотных аккумуляторов, для этих аккумуляторов не подходят глубокий разряд и быстрая перезарядка.

AGM 12 В аккумуляторы

Что такое аккумулятор AGM? Это технология абсорбирующего стеклянного мата (AGM), которая представляет собой герметичные свинцово-кислотные батареи.

В аккумуляторах AGM 12 В свинцовые пластины находятся между матами из стекловолокна, насыщенного электролитом. Это позволяет повысить эффективность разрядки и перезарядки. Аккумуляторы AGM обычно служат 4-7 лет и стоят от 200 долларов.

Плюсы Аккумуляторы

AGM не требуют регулярного обслуживания, герметичны и хорошо работают при большинстве температур. Они также не требуют специального зарядного оборудования и ухода, необходимого для гелевых аккумуляторов, и, как правило, имеют более длительный срок службы.

Минусы

За эти дополнительные преимущества приходится платить. Аккумуляторы AGM могут быть значительно дороже свинцово-кислотных или гелевых аккумуляторов аналогичной емкости.

Проблемы со свинцово-кислотными аккумуляторами всех типов

Все батареи, которые мы обсуждали до сих пор, представляют собой разновидности технологии свинцово-кислотных аккумуляторов и используют одну и ту же внутреннюю химическую реакцию.Из-за этого все они страдают схожими недостатками в эксплуатационных характеристиках.

Все типы свинцово-кислотных аккумуляторов требуют строгих требований к использованию и зарядке для обеспечения полного срока службы. Чтобы получить полный срок службы этих батарей, необходим мониторинг уровней разряда и заряда, поскольку глубокая разрядка и частичная зарядка могут повредить батарею. Эти батареи также имеют длительное время перезарядки и требуют особого цикла абсорбционной зарядки для полной зарядки. Это делает свинцово-кислотные аккумуляторы плохим выбором для приложений, требующих большого количества циклов зарядки и разрядки, например, для возобновляемых источников энергии.

Типы литий-ионных батарей на 12 В

Литий-ионные батареи

относительно новые и в настоящее время являются самыми дорогими из батарей 12В. Однако они предлагают множество преимуществ для тех, кто желает обновиться. В отличие от своих свинцово-кислотных аналогов, литий-ионные батареи работают с использованием соли лития для создания более эффективного накопления электроэнергии. Литий-ионные батареи RV стоят около 900 долларов каждая.

Плюсы Литий-ионные аккумуляторы

обладают самой высокой емкостью из всех типов аккумуляторов RV 12 В и имеют самую быструю и эффективную зарядку.Кроме того, они служат дольше всего, прежде чем потребуется их замена, иногда в 3-5 раз дольше, чем у традиционных батарей. Литий-ионные батареи легче и не требуют регулярного обслуживания, как батареи других типов.

Наконец, в отличие от свинцово-кислотных аккумуляторов, литий-ионные батареи могут разряжать больше накопленной энергии, не повреждая батарею и не снижая ее мощность. Благодаря всем этим преимуществам зарядки этот тип батареи очень хорошо справляется с повторяющимися и частичными задачами зарядки, такими как солнечные энергосистемы.

Литий-ионные батареи можно устанавливать где угодно, и они не должны соответствовать существующим формам и размерам. Батарея Battle Born GC3 имеет другой форм-фактор, который обладает большой мощностью и уникальной формой, предназначенной для установки в любом месте.

Минусы Литий-ионные батареи

на сегодняшний день являются самыми дорогими из всех доступных типов 12-вольтных батарей. Кроме того, поскольку литий-ионная технология является более новой, вам нужно будет обновить не только свои батареи, если вы хотите перейти на систему литий-ионных аккумуляторов.

Однако литий-ионные батареи служат намного дольше, и в них также используется электроника, которая защищает и аккумулятор, и вас. В целом это делает аккумулятор намного безопаснее, чем свинцово-кислотная альтернатива.

Наконец, они ограничивают ток до значения, указанного на паспортной табличке. Это означает, что большинство литий-ионных аккумуляторов на 12 В не будут работать в качестве аккумулятора для запуска двигателя.

Литий-ионные аккумуляторы на 12 В лучше всего подходят для аккумуляторов.

Как выбрать лучший тип батареи на 12 В для вас

Выбор наиболее подходящего для вас типа 12-вольтовой батареи - это поиск компромиссов.У каждого типа батареи есть свои преимущества и недостатки, и они могут различаться в зависимости от вашего стиля поездки на жилом доме или путешествия.

RVer с ограниченным бюджетом может пойти на более дешевые залитые свинцово-кислотные батареи, даже если долгосрочная стоимость будет выше. Те, кто часто работает при очень высоких или низких температурах, могут захотеть отказаться от свинцово-кислотных аккумуляторов, однако в пользу литий-ионных аккумуляторов, которые будут защищать себя и работать лучше.

Гелевые аккумуляторы

устраняют некоторые из этих проблем, но владельцу необходимо быть уверенным в дополнительных требованиях к зарядке.

R Тем, кто ищет батареи с низким уровнем обслуживания, следует сосредоточиться на герметичных свинцово-кислотных, гелевых, AGM или литиевых батареях и вообще игнорировать залитые свинцово-кислотные батареи.

Литий-ионные батареи

- очевидный лучший выбор, так как они сочетают в себе оптимальное сочетание безопасности, низких эксплуатационных расходов, эффективности, длительного срока службы и мощности.

Для чего вам нужна энергия? Наши литий-ионные аккумуляторы Battle Born позволяют тысячам людей хранить энергию, чтобы воплощать свои мечты в жизнь, где бы они ни находились!

Выберите лучший тип аккумулятора 12 В для своего приключения

Все типы 12-вольтовых батарей могут показаться сложными, но в конечном итоге результаты будут одинаковыми.Как только вы поймете свои потребности и бюджет, вы сможете использовать все плюсы и минусы, которые мы обсудили, чтобы сделать лучший выбор для вас и вашего дома на колесах, чтобы оставаться в пути на долгие годы.

Мы рекомендуем вам проверить нашу линейку литий-ионных аккумуляторов, собранных прямо здесь, в США, для вашего следующего жилого дома, морского или автономного питания!

Хотите узнать больше об электрических системах и литиевых батареях?

Мы знаем, что строительство или модернизация электрической системы может быть сложной задачей, поэтому мы здесь, чтобы помочь.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *