Кислотные аккумуляторные батареи: §42. Кислотные аккумуляторы

Содержание

§42. Кислотные аккумуляторы | Электротехника

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

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

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

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

Устройство. В кислотном аккумуляторе электродами являются свинцовые пластины, покрытые так называемыми активными массами, которые взаимодействуют с электролитом при электрохимических реакциях в процессе заряда и разряда. Активной массой положительного электрода (анода) служит перекись свинца PbO

2, а активной массой отрицательного электрода (катода) — чистый (губчатый) свинец Pb. Электролитом является 25—34 %-ный водный раствор серной кислоты.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Разряд и заряд. При разряде аккумулятора (рис. 160, а) положительные ионы H₂+ и отрицательные ионы кислотного остатка
S0₄-, на которые распадаются молекулы серной кислоты H

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

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

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

Электрохимические реакции при разряде и заряде аккумулятора могут быть выражены уравнением

PbO₂ + Pb + 2H₂SO₄ ? 2PbSO₄ + 2H₂O

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

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

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

измерение напряжения аккумулятора без нагрузки не дает правильного суждения о степени разряда.

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

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

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

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

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

Особенности конструкции свинцово-кислотных батарей

Первый работоспособный свинцово-кислотный аккумулятор был изобретен в 1859 г. французским ученым Гастоном Планте. Его конструкция представляла собой электроды из листового свинца, разделенные сепараторами из полотна, которые были свернуты в спираль и помещены в сосуд с 10 % раствором серной кислоты.

Недостатком первых свинцово-кислотных аккумуляторов была их низкая емкость. Первоначально для ее увеличения проводили большое число циклов заряда-разряда. Для достижения существенных результатов требовалось до двух лет таких тренировок. Причина недостатка была явной — конструкция пластин. Поэтому дальнейшее совершенствование конструкции свинцово-кислотных аккумуляторов было направлено на совершенствование конструкции используемых в них пластин и сепараторов.

В 1880 г. К. Фор предложил технологию изготовления намаз-ных электродов путем нанесения на пластины окислов свинца. Такая конструкция электродов позволила значительно увеличить емкость аккумуляторов. А в 1881 г. Э. Фолькмар предложил использовать в качестве электродов намазную решетку. В том же году ученому Селлону был выдан патент на технологию изготовления решеток из сплава свинца и сурьмы.

Первоначально практическое применение свинцово-кислотных аккумуляторов было затруднено из-за отсутствия зарядных устройств — для заряда использовали первичные элементы конструкции Бунзена. То есть химический источник тока заряжался от другого химического источника — батареи гальванических элементов. Положение кардинально изменилось с появлением недорогих генераторов постоянного тока.

Именно свинцово-кислотные батареи первыми в мире из аккумуляторных батарей нашли коммерческое применение. К 1890 году во многих промышленно развитых странах был освоен их серийный выпуск. В 1900 году немецкая фирма Varta выпустила первые стартерные аккумуляторы для автомобилей.

В 70-х годах прошлого, XX века были созданы необслуживаемые свинцово-кислотные батареи, способные работать в любом положении. Жидкий электролит в них заменили гелевым или абсорбированным (впитанным) сепараторами электролитом, батареи герметизировали, а для отвода газов, выделяющихся при заряде или разряде, установили безопасные клапаны. Были разработаны новые конструкции пластин на основе медно-кальциевых сплавов, покрытых оксидом свинца, на основе титановых, алюминиевых и медных решеток.

Активные вещества аккумулятора сосредоточены в электролите и положительных и отрицательных электродах, а совокупность этих веществ называется электрохимической системой.! В свинцово-кислотных аккумуляторных батареях электролитом является раствор серной кислоты, активным веществом положительных пластин — двуокись свинца РЬО2, отрицательных платин — свинец РЬ.

Для того чтобы было легче разобраться в многообразии, свинцово-кислотных аккумуляторных батарей, следует знать об их делении на группы по режиму их эксплуатации и по технологии изготовления. Это поможет понять, как правильно подобрать аккумуляторную батарею для решения конкретных задач, как правильно выбрать режимы заряда и разряда, какие внешние факторы и как будут влиять на ее работу в процессе эксплуатации.

По режиму эксплуатации аккумуляторные батареи делятся на три группы:

1. Батареи для работы в буферном режиме, когда батарея работает в буфере с основным источником напряжения, например, сетевым блоком питания. При этом основное ее назначение — резервный источник питания. Периоды разряда батареи по сравнению с периодами заряда непродолжительны. Большую часть времени она постоянно подзаряжается. В буферном режиме работают батареи резервного питания базовых станций мобильной связи, АТС, сетевые коммутаторы провайдеров Интернет, источники бесперебойного питания персональных компьютеров и серверов (UPS) и т. д.

2. Батареи для работы в циклическом режиме, который характерен их разрядом в течение какого-то времени и последующим зарядом. Циклический режим работы аккумуляторных батарей используется гораздо реже, чем буферный. Примером такого режима можно назвать работу электротранспорта и устройств с автономным питанием: в течение рабочего дня происходит разряд тяговых батарей или батарей питания, а после его окончания эти батареи ставят на заряд.

3. Батареи для работы в смешанном режиме, например автомобильные батареи.

По конструкции свинцово-кислотные аккумуляторные батареи можно разделить на:

— батареи с жидким электролитом — обслуживаемые и необслуживаемые
— батареи с регулируемыми клапанами (VRLA — Valve Regulated Lead Acid batteries) — с увлажненными сепараторами и с гелевым электролитом.

В различной технической литературе можно встретить такие названия батарей, как SLA — Sealed Lead Acid batteries — герметичные свинцово-кислотные батареи, относящиеся к VRLA батареям. Хотя это не вполне соответствует истине: абсолютно герметичных батарей не существует по той причине, что во всех них используются клапаны для снижения внутрикорпусного давления. Очень часто, подчеркивая это, вместо термина «герметичные батареи» употребляют термин «герметизированные батареи». Встречается также название Gelcell — торговая марка гелевых батарей. Стартерные батареи иногда сокращенно называют SLI, что расшифровывается как Start, Light, Ignition — пуск, освещение, зажигание.

Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи до сих пор остаются самыми надежными, долговечными и не требующими высоких эксплуатационных затрат химическими источниками тока. В настоящее время производятся и активно эксплуатируются аккумуляторные батареи трех поколений:

1. Батареи первого поколения — батареи с жидким электролитом открытого или закрытого типа, имеющие емкость от 36 до 5328 Ач и срок службы от 10 до 20 и более лет. Батареи открытого типа не имеют крышек, и электролит непосредственно соприкасается с открытым воздухом. Основные затраты при их эксплуатации — это затраты на обслуживание, связанные с необходимостью частой доливки дистиллированной воды, и расходы на содержание хорошо вентилируемых помещений, в которых их устанавливают. Батареи закрытого типа имеют специальные пробки, обеспечивающие задержку аэрозоли серной кислоты. Пробки для заливки электролита и добавления воды при эксплуатации вывинчиваются. Батареи закрытого типа могут быть и необслуживаемыми: от производителя они поставляются залитыми и заряженными, и в течение срока службы нет необходимости доливки воды, т. к. конструкция пробок таких батарей обеспечивает удержание ее паров в виде конденсата. Кроме использования в качестве стационарных, батареи закрытого типа являются основным типом батарей, используемых в автотракторной технике в качестве стартерных и тяговых.

2. Батареи второго поколения, которыми являются герметизированные гелевые батареи. В них вместо жидкого электролита используется гелеобразный, представляющий собой желе, полученное в результате смешивания раствора серной кислоты с загустителем (обычно это двуокись кремния SiO2 — силикагель). Технология производства гелевых батарей получила название GEL. Гелевые батареи в течение всего срока эксплуатации не нуждаются в обслуживании, их нельзя вскрывать. Для их подзаряда необходимо использовать зарядные устройства, обеспечивающие нестабильность напряжения заряда не хуже ±1 % для предотвращения обильного газовыделения. Такие аккумуляторные батареи критичны к температуре окружающей среды.

3. Батареи третьего поколения — это герметизированные батареи с абсорбированным сепараторами электролитом. Часто их называют батареями, собранными по AGM-технологии. AGM — Absorbed in Glass Mat, т. е. технология, при которой электролит абсорбирован в сепараторах из стекловолокна, размещенных между электродами. Такой сепаратор представляет собой пористую систему, в которой капиллярные силы удерживают электролит. При этом количество электролита дозируется так, чтобы мелкие поры были заполнены, а крупные оставались свободными для свободной циркуляции выделяющихся газов. По своим свойствам AGM батареи подобны гелевым, за исключением того, что газообразование в них существенно меньше, и меньшее влияние на их работу оказывает температура окружающей среды. Как и для гелевых аккумуляторных батарей, для них требуются зарядные устройства, обеспечивающие нестабильность напряжения заряда не хуже ±1 %.

К сожалению, в России герметизированные свинцово-кислотные аккумуляторы не производятся.

Конструкция батарей различных фирм, их выпускающих, может иметь свои особенности, например, особую конструкцию сепараторов или решеток или применение специфических добавок при изготовлении пластин. Часто при обозначении типа аккумуляторной батареи указывают ее маркировку, которая определяется конструкцией положительных пластин.

При изготовлении свинцово-кислотных аккумуляторных батарей применяют химические добавки. Например, к свинцу добавляют сурьму (доля в сплаве 1…10 %), которая обеспечивает более прочный электрический контакт активного материала с решеткой, предотвращает его осыпание, что позволяет увеличить срок службы аккумуляторных батарей. Кроме свинцово-сурьмяных, используют также свинцово-кальциевые сплавы, позволяющие сделать пластины более легкими и прочными при сохранении высоких электрических и механических характеристик.

Правильный подбор металлов, химикатов и добавок помогает достичь компромисса и баланса между высокой энергетической плотностью, длительностью срока хранения, увеличением срока службы и безопасностью при эксплуатации. Высокой энергетической плотности можно достичь сравнительно легко, например, добавив вместо кобальта никель. Емкость батареи при этом возрастет, снизится ее стоимость, но при этом ухудшится и безопасность ее эксплуатации. Начинающие свой бизнес компании могут во главу угла поставить максимально возможную емкость выпускаемых батарей, пренебрегая всем остальным. Но производители с высокой репутацией на рынке, такие, как EXIDE, FIAMM, HOPPECKE, Panasonic, Varta и другие, на первое место всегда ставят безопасность своей продукции и продают только безопасные и надежные аккумуляторные батареи.

Большинство типов свинцово-кислотных аккумуляторных батарей имеют элементы призматической формы. Поэтому прямоугольные корпуса для них изготавливаются из пластмасс. Хотя некоторые типы батарей VRLA производятся на основе цилиндрических элементов, сохраняя все преимущества последних. Они обеспечивают более высокую стабильность работы элементов, больший ток разряда, лучшую температурную стабильность по сравнению с батареями, собранными из призматических элементов.

Напряжение на элементе свинцово-кислотной батареи составляет 2,12 В. Среди всех типов аккумуляторов свинцово-кислотные отличаются наименьшей энергетической плотностью. В них отсутствует «эффект памяти». Их продолжительный заряд не станет причиной выхода батареи из строя.

Способность сохранять заряд у этих батарей наилучшая из всех типов аккумуляторных батарей. Если никель-кадмиевые батареи в течение трех месяцев теряют 40 % сохраненной энергии, то свинцово-кислотные батареи теряют 40 % энергии только за год. Они недороги, но эксплуатационные расходы на них выше, чем на те же никель-кадмиевые батареи.

Время заряда свинцово-кислотных батарей составляет 8… 16 часов, но может увеличен с возростом аккумулятора. Они всегда должны храниться в заряженном состоянии, так как хранение в незаряженном состоянии приведет к сульфатации пластин — причине потери емкости, а в перспективе и к тому, что батарею впоследствии зарядить не удастся вообще.

В отличие от никель-кадмиевых свинцово-кислотные батареи не любят глубоких циклов заряд/разряд. Полный разряд может стать причиной деформации пластин, и каждый цикл заряда/разряда батареи впоследствии ведет к снижению ее емкости. Такие потери относительно невелики, пока батарея работает в нормальных условиях, но даже единственный случай ее перегрузки и, как результат, глубокого разряда приведет к потере ее емкости примерно на 80 %. Для предупреждения таких случаев рекомендуется использовать батареи повышенной емкости.

В зависимости от глубины разряда и рабочей температуры ресурс или срок службы свинцово-кислотной батареи может составлять от 1 года до 20 и более лет. Кроме того, в значительной мере срок службы определяется конструкцией элементов батареи.

Существует несколько способов увеличения емкости и срока службы свинцово-кислотных батарей. Оптимальная рабочая температура для таких батарей составляет 25 °С, и ее увеличение на каждые 10 °С сокращает срок службы батареи наполовину. Например, VRLA батарея при температуре 25 °С может работать 10 лет, а при температуре 33 °С — только 5 лет, ну а при температуре 42 °С — всего лишь 1 год.

Преимущества свинцово-кислотных батарей:

• дешевизна и простота производства — по стоимости 1 Вт * ч энергии эти батареи являются самыми дешевыми;

• отработанная, надежная и хорошо понятная технология обслуживания;

• малый саморазряд — самый низкий по сравнению с аккумуляторными батареями других типов;

• низкие требования по обслуживанию — отсутствует «эффект памяти», не требуется доливки электролита;

• допустимы высокие токи разряда. Недостатки свинцово-кислотных батарей:

• не допускается хранение в разряженном состоянии;

• низкая энергетическая плотность — большой вес аккумуляторных батарей ограничивает их применение в стационарных и подвижных объектах;

• допустимо лишь ограниченное количество циклов полного разряда;

• кислотный электролит и свинец оказывают вредное воздействие на окружающую среду;

• при неправильном заряде возможен перегрев. Свинцово-кислотные батареи имеют настолько низкую энергетическую плотность по сравнению с другими типами батарей, что это делает нецелесообразным использование их в качестве источников питания переносных устройств. Хотя примеры их применения в портативной электронной технике есть. Кроме того, при низких температурах их емкость существенно снижается.

Батареи свинцово-кислотные стационарные. Часть 22. Типы с регулирующим клапаном. Требования – РТС-тендер

ГОСТ Р МЭК 60896-22-2015

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ОКС 29.220.20

ОКП 34 8100

Дата введения 2017-01-01

Предисловие

1 ПОДГОТОВЛЕН Некоммерческой организацией «Национальная ассоциация производителей источников тока «РУСБАТ» (Ассоциация «РУСБАТ») на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 044 «Аккумуляторы и батареи», подкомитетом 1 «Свинцово-кислотные аккумуляторы и батареи»

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 20 ноября 2015 г. N 1900-ст

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту МЭК 60896-22:2004* «Батареи аккумуляторные свинцовые стационарные. Часть 22. Типы батарей с регулирующим клапаном. Требования» (IEC 60896-22:2004 «Stationary lead-acid batteries — Part 22: Valve regulated types — Requirements», IDT).

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. — Примечание изготовителя базы данных.

Международный стандарт МЭК 60896-22:2004 разработан техническим комитетом по стандартизации ТК 21 «Аккумуляторы и батареи» Международной электротехнической комиссии (МЭК).

Официальные экземпляры международного стандарта, на основе которого подготовлен настоящий стандарт, и международных стандартов, на которые даны ссылки, имеются в Федеральном информационном фонде технических регламентов и стандартов.

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты Российской Федерации и межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

5 ВЗАМЕН ГОСТ Р МЭК 60896-2-99 в части раздела 2 «Общие требования» и раздела 3 «Эксплуатационные характеристики»

6 Некоторые положения международного стандарта, на основе которого подготовлен настоящий стандарт, могут являться объектом патентных прав. МЭК не несет ответственности за идентификацию подобных патентных прав

Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ 1.0-2012* (раздел 8). Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

________________

* Вероятно, ошибка оригинала. Следует читать: ГОСТ Р 1.0-2012. — Примечание изготовителя базы данных.

Настоящий стандарт распространяется на стационарные свинцово-кислотные аккумуляторы и моноблочные батареи с регулирующим клапаном (далее — аккумуляторы и батареи), применяемые при флотирующем режиме заряда (постоянно соединенные с нагрузкой и источником питания постоянного тока), в стационарном размещении (без перемещения с одного места на другое), встраиваемые в стационарное оборудование или устанавливаемые в помещениях для батарей, используемые в телекоммуникационных сетях, источниках бесперебойного питания (ИБП), инженерных сетях, для аварийного питания или в подобных целях.

Цель настоящего стандарта — помочь составителю спецификации понять суть каждого испытания, приведенного в МЭК 60896-21, и служить руководством при формировании соответствующих требований, чтобы выбранная батарея наилучшим образом отвечала потребностям конкретного промышленного применения в конкретных условиях. Данный стандарт используют совместно с общими методами испытаний, описанными в МЭК 60896-21, и применяют ко всем типам и конструкциям аккумуляторов и моноблочных батарей, используемых в качестве резервного источника питания.

Настоящий стандарт не применяют для свинцово-кислотных аккумуляторов и моноблочных батарей, используемых в транспортных средствах в качестве стартерных батарей (МЭК 60095, все части), в солнечных фотоэлектрических системах (МЭК 61427) или в качестве источника питания общего назначения (МЭК 61056, все части).

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие международные стандарты*. Для датированных ссылок следует использовать только указанное издание, для недатированных ссылок следует использовать последнее издание указанного документа, включая все поправки.

________________

* Таблицу соответствия национальных стандартов международным см. по ссылке. — Примечание изготовителя базы данных.

IEC 60896-21:2004 Stationary lead-acid batteries — Part 21: Valve regulated types — Methods of test (Батареи свинцово-кислотные стационарные. Часть 21. Типы с регулирующим клапаном. Методы испытаний)

ISO 1043-1 Plastics — Symbols and abbreviated terms — Part 1: Basic polymers and their special characteristics (Пластмассы. Условные обозначения и аббревиатуры. Часть 1. Основные полимеры и их специальные характеристики)

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1

точность средства измерений (точность) [accuracy (of a measuring instrument)]: Свойство, характеризующее способность средства измерений обеспечивать показание, близкое к истинному значению измеряемой величины.

[МЭК 60050-300, статья 311-06-08]

Примечание — Точность тем выше, чем ближе показываемое значение к истинному.

3.2

класс точности (accuracy class): Категория измерительных приборов, которые должны соответствовать ряду спецификаций относительно неточностей.

[МЭК 60050-300, статья 311-06-09]

3.3

температура окружающей среды (ambient temperature): Температура окружающей среды в непосредственной близости от аккумулятора или батареи.

[МЭК 60050-486, статья 486-03-12]

________________

Заменен на МЭК 60050-482(2004).

3.4 ампер-час (ampere-hour): Количество электричества или емкость батареи, получаемые при интегрировании разрядного тока в амперах относительно времени в часах.

________________

Для справки: ампер-час (А·ч) — внесистемная единица измерения электрического заряда, используемая главным образом для характеристики емкости аккумуляторов.

Примечание — Один ампер-час равен 3600 Кл.

3.5

аккумуляторная батарея (secondary battery): Два или более аккумуляторов, соединенных вместе и используемых как источник электрической энергии.

[МЭК 60050-486, статья 486-01-03]

________________

Заменен на МЭК 60050-482(2004).

3.6

моноблочная батарея (monobloc battery): Аккумуляторная батарея, в которой пластины размещены в корпусе, содержащем несколько независимых отсеков.

[МЭК 60050-486, статья 486-01-17]

________________

Заменен на МЭК 60050-482(2004).

3.7

флотирующая батарея (floating battery): Аккумуляторная батарея, выводы которой постоянно соединены с источником постоянного напряжения, достаточного для поддержания батареи в состоянии почти полной заряженности, предназначенная для обеспечения питания электрической цепи при временном отключении обычного электроснабжения.

[МЭК 60050-486, статья 486-04-10]

________________

Заменен на МЭК 60050-482(2004).

3.8

емкость аккумулятора/батареи (battery capacity): Количество электричества или электрический заряд, который может отдать полностью заряженный(ая) аккумулятор (батарея) в установленных условиях.

Примечание — В Международной системе единиц (СИ) единицей измерения электрического заряда является кулон (1 Кл=1 А·с), но на практике емкость аккумулятора/батареи выражают главным образом в ампер-часах (А·ч).

[МЭК 60050-486, статья 486-03-01]

________________

Заменен на МЭК 60050-482(2004).

3.9

заряд (charge): Процесс, во время которого аккумулятор или аккумуляторная батарея получает от внешней цепи электрическую энергию, которая превращается в химическую энергию.

[МЭК 60050-486, статья 486-01-11]

________________

Заменен на МЭК 60050-482(2004).

Примечание — Заряд характеризуется максимальным напряжением заряда, током и продолжительностью.

3.10

полный заряд (full charge): Состояние, при котором весь имеющийся активный материал аккумулятора или батареи переведен в полностью заряженное состояние.

[МЭК 60050-486, статья 486-03-37]

________________

Заменен на МЭК 60050-482(2004).

3.11

перезаряд (overcharge): Продолжение заряда аккумулятора или аккумуляторной батареи после достижения полного заряда.

[МЭК 60050-486, статья 486-03-35]

________________

Заменен на МЭК 60050-482(2004).

3.12

аккумулятор (cell): Сборка из электродов и электролита, являющаяся базовой единицей аккумуляторной батареи.

[МЭК 60050-486, статья 486-01-02]

________________

Заменен на МЭК 60050-482(2004).

3.13

вторичный химический источник тока (химический источник тока) (electrochemical cell): Электрохимическая система, способная накапливать электрическую энергию путем превращения ее в химическую и отдавать эту энергию путем обратного преобразования.

[МЭК 60050-486, статья 486-01-01 в измененной редакции]

________________

Заменен на МЭК 60050-482(2004).

3.14

аккумулятор (secondary cell): Сборка из электродов и электролита, являющаяся базовой единицей аккумуляторной батареи.

[МЭК 60050-486, статья 486-01-02]

________________

Заменен на МЭК 60050-482(2004).

3.15

аккумулятор с регулирующим клапаном (valve regulated cell): Аккумулятор, закрытый в нормальных условиях работы, но имеющий устройство, позволяющее выпускать газ при превышении внутренним давлением заданного значения. В такой аккумулятор в обычных условиях невозможно добавить электролит.

[МЭК 60050-486, статья 486-01-20]

________________

Заменен на МЭК 60050-482(2004).

Примечание — У таких аккумуляторов электролит находится в связанном состоянии, что предотвращает его потерю и допускает рекомбинацию кислорода на отрицательном электроде.

3.16 фактическая емкость C (actual capacity): Количество электричества, отдаваемого аккумулятором или батареей, определенное экспериментально посредством разряда в установленном режиме до установленного конечного напряжения при определенной температуре.

Примечание — Это значение обычно выражают в ампер-часах.

3.17

номинальная емкость C (nominal capacity): Приблизительное количество электричества, используемое для идентификации емкости аккумулятора или батареи.

Примечание — Это значение обычно выражают в ампер-часах.

[МЭК 60050-486, статья 486-03-21]

________________

Заменен на МЭК 60050-482(2004).

3.18

расчетная емкость C (rated capacity): Количество электричества, устанавливаемое изготовителем, которое аккумулятор или батарея может отдать в заданных условиях после полного заряда.

Примечание — Это значение обычно выражают в ампер-часах.

[МЭК 60050-486, статья 486-03-22]

________________

Заменен на МЭК 60050-482(2004).

3.19 назначенная емкость C (shipping capacity): Количество электричества, устанавливаемое изготовителем, которое аккумулятор или батарея может отдать на момент отгрузки при заряде в заданных условиях.

Примечания

1 Это значение обычно выражают в ампер-часах.

2 В настоящем стандарте принято, что это значение должно составлять не менее 0,95C.

3.20

долговечность (durability): Способность изделия (батареи) выполнять требуемую функцию в заданных условиях использования и технического обслуживания до наступления установленного предельного состояния.

Примечание — Предельное состояние отдельного изделия (батареи) может быть охарактеризовано окончанием срока полезного использования, непригодностью по любым экономическим или технологическим причинам или другими факторами.

[МЭК 60050-191, статья 191-02-02]

3.21

электролит (electrolyte): Жидкая или твердая субстанция, содержащая подвижные ионы, которые обеспечивают ионную проводимость.

[МЭК 60050-486, статья 486-02-19]

________________

Заменен на МЭК 60050-482(2004).

3.22

стационарное оборудование (stationary equipment): Закрепленное оборудование или оборудование без ручки для переноски и имеющее вес, не позволяющий его легко перемещать.

[МЭК 60050-826, статья 826-07-06]

3.23

отказ (failure): Потеря способности изделия (батареи) выполнять требуемые функции.

[МЭК 60050-603, статья 603-05-06]

3.24

свинцово-кислотная батарея (lead-acid battery): Аккумуляторная батарея, в которой электроды состоят в основном из соединений свинца, а электролитом является раствор серной кислоты.

[МЭК 60050-486, статья 486-01-04]

________________

Заменен на МЭК 60050-482(2004).

3.25 расчетный срок службы (design life): Эффективный срок службы батареи, прогнозируемый в зависимости от ее компонентов, конструкции и области применения.

3.26

срок службы (service life): Эффективный срок службы батареи в заданных условиях.

[МЭК 60050-486, статья 486-03-23]

________________

Заменен на МЭК 60050-482(2004).

3.27

эффективный срок службы (useful life): Временной промежуток, начинающийся в определенный момент времени и оканчивающийся, когда частота отказов становится неприемлемой или когда изделие (батарея) будет признано непригодным для восстановления в результате отказа.

[МЭК 60050-191, статья 191-10-06]

3.28

рабочие характеристики (performance): Характеристики, определяющие способность батареи выполнять требуемые функции.

[МЭК 60050-300, статья 311-06-11]

3.29 серия изделия (product range): Ассортиментная группа продукции (аккумуляторов или моноблочных батарей), в пределах которой идентичны конструктивные особенности, материалы, производственные процессы и системы менеджмента качества по месту расположения производств (например, в соответствии с ИСО 9000).

Примечание — Это определение содержит критерии выбора изделий для испытаний в рамках настоящего стандарта.

3.30

ускоренное испытание (accelerated test): Испытание, при котором уровень воздействия превышает нормальный уровень, чтобы получить результат этого воздействия на объект (батарею) в более короткий срок или усилить реакцию на воздействие в заданный период времени.

Примечание — Ускоренное испытание допустимо, если оно не сопровождается изменением (или сокрытием) характера проявления основных повреждений и механизмов отказа или их относительного преобладания.

[МЭК 60050-191, статья 191-14-07]

3.31

приемо-сдаточное испытание (acceptance test): Договорное испытание для предоставления заказчику подтверждения, что батарея удовлетворяет определенным требованиям его спецификации.

[МЭК 60050-151, статья 151-16-23]

3.32

пусковое испытание (commissioning test): Испытание изделия (батареи), проводимое после его установки в месте эксплуатации для подтверждения правильности установки и его правильной работы.

[МЭК 60050-151, статья 151-16-24]

________________

В МЭК 60896-22(2004) ошибочно указана статья 151-15-24.

3.33

испытание на соответствие (compliance test): Испытание, проводимое с целью показать, соответствуют ли характеристики или свойства батареи установленным требованиям.

[МЭК 60050-191, статья 191-14-02]

3.34

испытание на выносливость (endurance test): Испытание, проводимое в интервале времени для исследования того, как ухудшаются свойства изделия (батареи) из-за длительного или повторяющегося воздействия установленных нагрузок.

[МЭК 60050-151, статья 151-16-22]

3.35

лабораторное испытание (laboratory test): Испытание на соответствие или определительное испытание, проводимое в предписанных и контролируемых условиях, которые могут как моделировать, так и не моделировать реальные условия эксплуатации.

[МЭК 60050-191, статья 191-14-04]

3.36

испытание на срок службы (life test): Испытание для определения вероятного срока службы изделия (батареи) при заданных условиях.

[МЭК 60050-151, статья 151-16-21]

Примечание — Для свинцово-кислотных батарей с регулирующим клапаном (VRLA-батарей) принято считать, что при увеличении рабочей температуры на каждые 10°С выше нормальной температуры (20-25°С) наблюдается сокращение срока службы в два раза (для температуры испытания до 60°С включительно).

3.37 испытание рабочих характеристик (performance test): Испытание, проводимое для определения характеристик изделия (батареи) и чтобы показать, что изделие (батарея) способно выполнять требуемую работу.

3.38

типовое испытание (type test): Испытание на соответствие, проводимое на одном или более изделиях (батареях), представляющих продукцию.

[МЭК 60050-151, статья 151-16-16]

3.39

тепловой разгон (thermal runaway): Опасное состояние, которое может возникать при проведении заряда при постоянном напряжении, во время которого ток и температура оказывают усиливающее влияние друг на друга, что вызывает их дальнейшее взаимное увеличение и может привести к разрушению батареи.

[МЭК 60050-486, статья 486-03-34]

________________

Заменен на МЭК 60050-482(2004).

3.40 напряжение ускоренного заряда U: Напряжение, установленное изготовителем для заряда при повышенном напряжении, чтобы ускорить заряд, получить умеренный перезаряд или уравнять состояние заряда аккумуляторов в моноблочной батарее.

3.41

конечное напряжение разряда U(конечное напряжение U) (final voltage): Установленное значение напряжения, при котором разряд батареи считают законченным и прекращают.

[МЭК 60050-486, статья 486-03-04]

________________

Заменен на МЭК 60050-482(2004).

Примечание — Это напряжение зависит от потребностей внешней цепи, режима разряда и температуры.

3.42 напряжение флотирующего режимаU (float voltage): Постоянное напряжение при заряде, установленное изготовителем для флотирующей батареи.

________________

Для справки: флотирующий режим — режим эксплуатации батареи в условиях постоянного подзаряда при постоянном напряжении.

Требования, установленные в настоящем стандарте, считают обязательными для всестороннего обеспечения способности батарей выполнять функции надежного источника аварийного питания.

Настоящий стандарт не следует использовать для определения условий проведения испытаний, поскольку они установлены в МЭК 60896-21.

Требования сгруппированы по трем аспектам: безопасная эксплуатация, рабочие характеристики и долговечность (стойкость).

В таблице 1 приведены обязательные требования к свойствам и характеристикам, определяющим безопасную эксплуатацию батарей.

Таблица 1 — Требования безопасной эксплуатации


Пункт испытаний	Измерения	Цель
6.1	Газовыделение	Определение объема выделяемого газа
6.2	Стойкость к высоким токам	Проверка соответствия сечения проводников тока
6.3	Ток короткого замыкания и внутреннее сопротивление при постоянном токе	Получение данных для определения параметров плавких предохранителей во внешней цепи
6.4	Защита от внутреннего возгорания при внешнем источнике искры	Оценка соответствия защитных деталей
6.5	Защита от утечки тока на землю	Оценка соответствия конструкционных деталей
6.6	Содержание и стойкость маркировки	Оценка качества маркировки и объема информации
6.7	Идентификация материала	Обеспечение наличия маркировки идентификации материала
6.8	Срабатывание клапана	Обеспечение правильной работы предохранительных клапанов
6.9	Уровень воспламеняемости материала	Проверка класса пожарной опасности материалов батареи
6.10	Качество внешних соединений	Оценка максимальной температуры на поверхности проводников во время разряда высоким током

В таблице 2 приведены требования к рабочим характеристикам батарей.

Таблица 2 — Требования к рабочим характеристикам


Пункт испытаний	Измерения	Цель
6.11	Разрядная емкость	Проверка доступной емкости при выбранных режимах разряда или времени разряда
6.12	Сохранность заряда при хранении	Получение данных о сроках хранения
6.13	Работа во флотирующем режиме с ежедневными разрядами	Определение циклических характеристик в условиях флотирующего заряда
6.14	Восстановление заряда	Определение способности к восстановлению емкости или времени автономной работы после отключения питания

В таблице 3 приведены основные требования к характеристикам долговечности (стойкости) батарей.

Таблица 3 — Требования к характеристикам долговечности (стойкости)


Пункт испытаний	Измерения	Цель
6.15	Срок службы при рабочей температуре 40°С	Определение срока службы (ресурса) при повышенной температуре
6.16	Влияние высокой температуры 55 или 60°С	Определение влияния высоких температур на срок службы (ресурс) аккумулятора или батареи
6.17	Чрезмерный разряд	Определение поведения при чрезмерном разряде
6.18	Восприимчивость к тепловому разгону	Определение возможного времени возникновения условий для подъема тока и температуры
6.19	Восприимчивость к низким температурам	Определение стойкости к разрушению из-за замерзания электролита
6.20	Сохранение геометрии при повышенном внутреннем давлении и температуре	Определение предрасположенности аккумулятора или батареи к деформации под воздействием внутреннего давления газа и при повышенной температуре
6.21	Стойкость к механическим повреждениям во время установки	Определение предрасположенности аккумулятора или батареи к разрушению или протечкам при падении

Методы испытаний, необходимые для подтверждения соответствия требованиям, указанным в 6.1-6.21, установлены в МЭК 60896-21.

Таким образом, батареи, подпадающие под действие настоящего стандарта (типа VRLA), рассматривают как «испытуемые в соответствии с МЭК 60896-21 и соответствующие установленным требованиям МЭК 60896-22».

Требования к характеристикам безопасной эксплуатации следует представлять на основе формулировок «соответствие» или «описать/указать значение».

Требования к рабочим характеристикам и/или характеристикам долговечности (стойкости) зависят не только от области применения стационарных свинцово-кислотных батарей (телекоммуникации, ИБП, переключатели железнодорожных стрелок, источники аварийного питания и т.п.), но и от конкретных условий окружающей среды и эксплуатации каждого случая применения.

Батареи типа VRLA, подпадающие под действие настоящего стандарта, подходят для многочисленных применений, таких как телекоммуникации, ИБП, переключатели железнодорожных стрелок, резервные источники питания и т.п. Для каждого случая применения и каждому пользователю может потребоваться в дополнение к установленному общему и единому набору требований безопасной эксплуатации отдельный и особый набор рабочих характеристик и характеристик долговечности (стойкости) аккумуляторов и батарей.

Эти характеристики должны быть определены и переданы изготовителю батарей на основе приложения А настоящего стандарта.

Для выбора соответствующих требований безопасной эксплуатации, требований к рабочим характеристикам и долговечности (стойкости), установленных в 6.1-6.21, предлагается пошаговый метод, представленный на рисунке 1.

Рисунок 1 — Схема выбора требований настоящего стандарта

Проектировщик батарей должен указывать свои требования в форме, представленной в приложении А, опираясь на список требований для определенного исполнения и условий эксплуатации.

Форма приложения А может в дальнейшем войти в состав общей спецификации на батареи и быть направлена изготовителю батарей для согласования.

Изготовитель или поставщик батарей должен сообщать о результатах испытаний, заполнив форму, представленную в приложении В.

Заполненная форма должна суммировать результаты испытаний представителей продукции определенной серии, выполненных в соответствии с МЭК 60896-21, и входить в состав ответа поставщика.

При необходимости у поставщика может быть запрошена более подробная документация, с разбивкой по пунктам проведенных испытаний.

Получив результаты испытаний (приложение В), достигнутые одними и теми же методами и изложенные одним способом, от нескольких поставщиков, заказчик сможет определить, какая из предлагаемых серий аккумуляторов более всего соответствует его требованиям, указанным в его ведомости согласно приложению А.

6.1.1 Цель данного требования (см. таблицу 4) — определить объем выделяемого газа в условиях нормального флотирующего режима заряда и при перезаряде.

6.1.2 Результат данного испытания отражает количество газа в виде водорода, выделяемого в условиях флотирующего заряда и перезаряда.

Это значение может быть использовано разработчиками оборудования или проектировщиками помещений для проверки того, обеспечен ли достаточный воздухообмен в соответствии с национальными или международными стандартами по вентиляции аккумуляторных помещений.

Таблица 4 — Требование к информации о выделении газа


Требование и применение	Измерить объемы газа [См. МЭК 60896-21 (подраздел 6.1)]
	при назначенном напряжении флотирующего заряда	при напряжении перезаряда 2,4 В на аккумулятор
Указать значения для всех применений	в миллилитрах газа на аккумулятор в час и на ампер-час при 20 или 25°С	в миллилитрах газа на аккумулятор в час и на ампер-час при 20 или 25°С

6.2.1 Цель данного требования (см. таблицу 5) — подтвердить, что конструкция внутренних токопроводящих компонентов достаточно надежная, чтобы выдерживать кратковременные периоды чрезвычайно высокого разрядного тока, которые могут возникать до включения во внешней цепи приспособлений, лимитирующих ток (плавкие предохранители и т.д.).

6.2.2 Результат данного испытания отражает состояние внутренних токопроводящих компонентов и выводов после 30 с воздействия высокого тока уровнем ниже максимального тока короткого замыкания испытуемого образца.

Таблица 5 — Требование стойкости к высоким токам

Требование и применение

Измерить напряжение образцов, проверить и зафиксировать состояние внутренних соединений и выводов каждого образца после 30 с воздействия электрического тока [см. МЭК 60896-21 (подраздел 6.2)]

Соответствие для всех применений

Напряжение образца >2,0 В на аккумулятор.

Отсутствие следов плавления на крышке или потери электропроводности после 30 с воздействия высокого тока (должно быть указано значение)

6.3.1 Цель данного требования (см. таблицу 6) — обеспечить данными о возможном токе короткого замыкания, выходящем из аккумулятора или батареи во внешнюю цепь, сопротивление которой незначительно по сравнению с сопротивлением самого аккумулятора (батареи).

6.3.2 Результат данного испытания дает информацию о максимальном токе, который может проходить через аккумулятор (батарею), и может быть использован для определения параметров и типа защитных приспособлений, таких как предохранители или автоматические выключатели цепи. Погрешность значений не должна быть более ±10%. Во время данного испытания, используя тот же метод, также определяют внутреннее сопротивление аккумулятора (батареи) постоянному току.

Таблица 6 — Требование к информации о токе короткого замыкания и внутреннем сопротивлении при постоянном токе

Требование и применение

Определить потенциальное значение тока короткого замыкания и внутреннее сопротивление R всех аккумуляторов (батарей) типового ряда

[См. МЭК 60896-21 (подраздел 6.3)]

Указать значения для всех применений

тока короткого замыкания в амперах;

внутреннего сопротивления R в омах

6.4.1 Цель данного требования (см. таблицу 7) — оценить достаточность защитных свойств такого узла, как клапан/пламягаситель для предотвращения возгорания газа внутри объема, закрытого клапаном, при внешнем источнике возгорания. Внешний источник возгорания должен быть в виде искр, возникающих между двумя вспомогательными электродами.

6.4.2 Результаты данного испытания дают сведения о степени защиты, обеспечиваемой узлом клапан/пламягаситель, при выделении определенного объема водорода и образовании искр рядом с открывающимся регулирующим клапаном.

Примечание — Воздействия высоковольтного (более 5 кВ) электростатического разряда или постоянного пламени на срабатывание клапана не являются предметом данного испытания.

Таблица 7 — Требование защиты от внутреннего возгорания при внешнем источнике искры

Требование и применение

Вызвать появление искр рядом с узлами клапан/пламягаситель во время выделения газа

[См. МЭК 60896-21 (подраздел 6.4)]

Соответствие для всех применений

Не происходит быстрое возгорание или взрыв под узлами клапан/пламягаситель

6.5.1 Цель данного требования (см. таблицу 8) — подтвердить достаточное сопротивление аккумулятора (батареи) такому явлению, как утечка токов на землю при просачивании электролита через места уплотнений, швы и выводные клеммы. Просачивание электролита может быть усилено гравитационными силами (при горизонтальном рабочем положении) и градиентом напряжения постоянного тока (явление электрокапиллярности).

6.5.2 Результат данного испытания показывает, способствует ли определенное положение аккумулятора в пространстве образованию проводящих мостиков из электролита, из-за которых становится возможным короткое замыкание на землю, что может послужить причиной возгорания.

Таблица 8 — Требование защиты от утечки тока на землю

Требование и применение

Аккумулятор (батарею) расположить различными способами в пространстве и подвергнуть воздействию градиента напряжения постоянного тока

[См. МЭК 60896-21 (подраздел 6.5)]

Соответствие для всех применений

Не должно быть короткого замыкания на землю и протечек электролита

6.6.1 Цель данного требования (см. таблицы 9 и 10) — подтвердить наличие необходимой информации об изделии и его безопасной эксплуатации на каждом образце маркировки и ее разборчивости после воздействия некоторых химических веществ.

6.6.2 Результаты данного испытания подтверждают наличие минимального объема информации и ее стойкость к воздействию химических веществ.

Примечание — Если по местным или национальным правилам необходимо указывать дополнительную информацию, то ее следует оценивать в сравнении с уже имеющейся информацией, чтобы избежать неоправданных дополнительных затрат. Язык технической информации — английский, и единицы измерений должны быть, как минимум, системы СИ или метрической системы мер, а температура — в градусах Цельсия.

Таблица 9 — Требование к содержанию и стойкости маркировки. Требование а)

Требование и применение

Маркировку подвергнуть воздействию химических веществ

[См. МЭК 60896-21 (подраздел 6.6)]

Соответствие для всех веществ для всех применений

После воздействия химических веществ маркировка должна оставаться на месте и быть разборчивой

Таблица 10 — Требование к содержанию и стойкости маркировки. Требование b)


Требование и применение	Проверить наличие как минимум нижеследующей информации [См. МЭК 60896-21 (подраздел 6.6)]
Необходимая информация, которая должна быть представлена для всех применений	Необходимая техническая информация:
	знак полярности «+» радиусом не менее 6 мм на положительном(ых) выводе(ах)
	наименование изготовителя и/или поставщика
	страна происхождения
	обозначение типа аккумулятора (батареи)
	как минимум одно значение расчетной емкости и соответствующего конечного напряжения в вольтах на аккумулятор или на батарею для режима, указанного в МЭК 60896-21 (подраздел 6.11)
	нормированная температура (20 или 25°С) для значения емкости
	напряжение флотирующего режима в вольтах на аккумулятор или на батарею при нормированной температуре 20 и/или 25°С
	Дата изготовления (см. примечание 1 ниже) в четком однозначном формате ММ.ГГГГ
	Должны быть нанесены предупредительные символы ИСО размером как минимум 11 мм в двух контрастирующих цветах (см. примечания 2 и 3 ниже):
	«Предупреждение»
	«Электрическая опасность»
	«Не допускать воздействия открытого пламени и искр»
	«Защитить глаза»
	«Изучить инструкции»
	Должны быть нанесены символы защиты окружающей среды и переработки:
	символ переработки
	перечеркнутый мусорный бак
Примечания 1 В целях настоящего стандарта «дату изготовления» определяют как дату конечного контроля изделия у изготовителя. 2 Если физические размеры изделия не позволяют нанести символы непосредственно на него, то маркировку помещают на отдельной этикетке рядом с батареей или в прилагаемой инструкции по эксплуатации батареи. 3 В качестве одного из цветов можно рассматривать цвет фона.

6.7.1 Цель данного требования (см. таблицу 11) — способствовать переработке материалов для повторного использования и защиты окружающей среды с помощью понятной маркировки символом материала в соответствии с ИСО 1043-1, сохраняющей разборчивость в течение всего срока службы.

6.7.2 Результат данного испытания предоставляет сведения о наличии правильной и разборчивой маркировки использованного материала.

Таблица 11 — Требование к идентификации материала


Требование и применение	Проверить корпус и/или крышку на наличие символа материала по ИСО 1043-1. Подвергнуть воздействию химических веществ [См. МЭК 60896-21 (подразделы 6.6 и 6.7)]
Соответствие для всех применений	Символ ИСО должен находиться на внешней стороне крышки и/или корпуса. После воздействия химических веществ символ должен оставаться на месте и быть разборчивым
Примечание — Если материал корпуса отличается от материала крышки, то символ идентификации материала должен присутствовать как на крышке, так и на корпусе. В противном случае достаточно одного символа на крышке.

6.8.1 Цель данного требования (см. таблицу 12) — убедиться, что каждый клапан аккумулятора (батареи) открывается и свободно выпускает газ до и после испытания на воздействие высоких температур (55 или 60°С).

6.8.2 Результат данного испытания подтверждает, что клапан аккумулятора будет функционировать правильно как односторонний клапан в течение всего срока службы изделия.

Таблица 12 — Требование к срабатыванию клапана

Требование и применение

Подвергнуть аккумуляторы (батареи) перезаряду и определить факт выхода газа через клапан

[См. МЭК 60896-21 (подраздел 6.8)]

Соответствие для всех применений

Выход газа должен наблюдаться как до, так и после испытания на воздействие высоких температур

6.9.1 Цель данного требования (см. таблицу 13) — убедиться в дополнение к соответствующему лабораторному испытанию, что характеристики горения неметаллических материалов корпуса/крышки определены в соответствии с международными стандартами.

6.9.2 Результат данного испытания отражает сведения об уровне горючести и самозатухания использованной при изготовлении аккумуляторов (батарей) пластмассы, необходимые для планирования соответствующих мер противопожарной безопасности.

Таблица 13 — Требование к определению уровня воспламеняемости материалов

Требование и применение

Определить характеристики горения материала крышки и корпуса

[См. МЭК 60896-21 (подраздел 6.9)]

Указать данные для всех применений

Указать уровень воспламеняемости образцов, по толщине одинаковых с корпусом и крышкой

6.10.1 Цель данного требования (см. таблицу 14) — определить максимальную температуру, достигаемую внешним межэлементным соединением (внешние проводники, соединяющие отдельные аккумуляторы или моноблоки, чтобы образовать батарею) в условиях повышенного тока.

6.10.2 Результат данного испытания показывает, существует ли опасность достижения высокой температуры (Т>70°С) на внешних межэлементных соединениях при разряде в ускоренном режиме.

Таблица 14 — Требование к качеству внешних соединений

Требование и применение

Измерить и указать максимальную достигнутую температуру межэлементного соединения.

[См. МЭК 60896-21 (подраздел 6.10)]

Указать данные для всех применений

Указать максимальную достигаемую температуру

6.11.1 Цель данного требования (см. таблицу 15) — подтвердить емкость на момент отгрузки при разряде в определенном режиме или режимах до конечного напряжения.

6.11.2 Результат данного испытания отражает уровень соответствия фактической емкости расчетной емкости на момент отгрузки у выборки из шести аккумуляторов (батарей) при пяти различных режимах разряда.

Таблица 15 — Требование к характеристикам разрядной емкости


Требование и применение	Определить фактическую емкость С [См. МЭК 60896-21 (подраздел 6.11)]
	С должно быть не менее х% C у всех аккумуляторов (батарей) при всех указанных ниже режимах
	10 ч 1,80 В на аккумулятор	8 ч 1,75 В на аккумулятор	3 ч 1,70 В на аккумулятор	1 ч 1,60 В на аккумулятор	0,25 ч 1,60 В на аккумулятор
Соответствие для всех применений	(см. примечание)
Примечание — Требование относится не к среднему значению, а к каждому отдельному значению емкости каждого из шести аккумуляторов (батарей), испытанных при определенных режимах разряда.

6.12.1 Цель данного требования (см. таблицу 16) — показать фактическую емкость после определенного периода хранения залитого электролитом и заряженного аккумулятора (батареи).

6.12.2 Результат данного испытания отражает доступную емкость после шести месяцев хранения при температуре окружающей среды от 20 до 30°С, а также указывает на возможные временные интервалы проведения необходимых подзарядов.

Таблица 16 — Требование сохранности заряда при хранении


Требование и применение	Определить фактор сохранности заряда C после шести месяцев хранения [См. МЭК 60896-21 (подраздел 6.12)]
	C не менее х% C у всех аккумуляторов
Соответствие для всех применений	(см. примечание)
Примечание — Требование относится не к среднему значению, а к каждому испытанному аккумулятору (батарее).

6.13.1 Цель данного требования (см. таблицу 17) — определить итоговую емкость и поведение батареи, подвергающейся циклированию с очень частыми и даже ежедневными разрядами, характерными для районов с нерегулярным или недостаточным энергоснабжением, где заряд может быть проведен только в условиях флотирующего режима.

6.13.2 Результат данного испытания дает сведения о способности батареи конкретной конструкции удовлетворительно функционировать в течение длительных периодов времени с очень ограниченным подзарядом, следующим за каждым разрядом.

Поскольку в зависимости от конструкции батареи результатом такого функционирования может стать временная или постоянная потеря емкости, то также будет определена потребность в корректирующем заряде, длительном во флотирующем режиме и уравнительном или ускоренном, предложенным изготовителем.

Таблица 17 — Требование к работе во флотирующем режиме с ежедневными разрядами


Требование и условия эксплуатации	Определить число циклов до низкой остаточной емкости. Определить емкость C после заряда в условиях флотирующего режима. Определить емкость C после ускоренного заряда. [См. МЭК 60896-21 (подраздел 6.13)]
	Число 2-часовых циклов разряда до 1,80 В на аккумулятор	C, доступная емкость в % C	C, доступная емкость в % C
Питание от надежной электросети	Не должно быть ни одного аккумулятора (батареи) с числом циклов менее 50	Отразить данные и общее число достигнутых циклов	Отразить данные и общее число достигнутых циклов
Питание от малонадежной электросети	Не должно быть ни одного аккумулятора (батареи) с числом циклов менее 150
Питание от очень ненадежной электросети	Не должно быть ни одного аккумулятора (батареи) с числом циклов менее 300

6.14.1 Цель данного требования (см. таблицу 18) — определить емкость, доступную после длительного разряда и последующего за ним короткого (24 ч) или длительного (168 ч) заряда в условиях флотирующего режима.

6.14.2 Результат данного испытания отражает эффективную доступную емкость в виде процента от первоначальной емкости после восстановления заряда в течение 24 или 168 ч с использованием только рекомендованного значения напряжения флотирующего режима.

Таблица 18 — Требование к восстановлению заряда


Требование и применение	Определить емкость после восстановления заряда [См. МЭК 60896-21 (подраздел 6.14)]
	R, фактор восстановления после 24 ч подзаряда	R, фактор восстановления после 168 ч подзаряда
Соответствие для всех применений	90% (см. примечание)	98% (см. примечание)
Примечание — Требование относится не к среднему значению, а к каждому испытанному аккумулятору (батарее).

6.15.1 Цель данного требования (см. таблицу 19) — получить стандартизованную информацию о рабочих характеристиках аккумуляторов (батарей) при повышенных, но возможных температурах, в условиях флотирующего режима заряда.

6.15.2 Результат данного испытания отражает изменение емкости аккумуляторов (батарей) при работе без температурной компенсации напряжения флотирующего режима на его верхнем пределе, установленном для длительной эксплуатации. В результате испытания получают ожидаемый срок службы без необходимости использования коэффициентов ускорения.

Таблица 19 — Требование к сроку службы при рабочей температуре 40°С


Требование и условия эксплуатации	Определить характер изменения емкости [См. МЭК 60896-21 (подраздел 6.15)]
	Емкость при 3-часовом режиме разряда
	Число дней при 40°С, флотирующем режиме заряда, до остаточной емкости 0,8C
Кратковременные воздействия	500 дней (см. примечание)
Средние по времени воздействия	750 дней (см. примечание)
Длительные воздействия	1100 дней (см. примечание)
Очень длительные воздействия	1700 дней (см. примечание)
Примечание — Требование относится не к среднему значению, а к каждому испытанному аккумулятору (батарее).

6.16.1 Цель данного требования (см. таблицу 20) — получить информацию о том, насколько долго аккумуляторы (батареи) могут работать в условиях воздействия высокой температуры. Эти условия очень быстро снижают их рабочие характеристики, т.к. возрастает потеря воды и усиливается коррозия решеток, что приводит к увеличению потерь емкости.

6.16.2 Результат данного испытания дает представление о чувствительности конструкции к условиям чрезмерно высоких рабочих температур, и если аккумуляторы (батареи) эксплуатируют в подобных условиях, то какая конструкция сможет выдерживать их дольше.

Таблица 20 — Требование к влиянию высокой температуры 55 или 60°С


Требование и условия эксплуатации	Определить характер изменения емкости [См. МЭК 60896-21 (подраздел 6.16)]
	Число дней при высокой температуре, флотирующем режиме заряда, до остаточной емкости 0,8C
	При 55°С		При 60°С
	Емкость при 3-часовом режиме разряда	Емкость при 0,25-часовом режиме разряда	Емкость при 3-часовом режиме разряда	Емкость при 0,25-часовом режиме разряда
Кратковременные воздействия	150 дней	75 дней	105 дней	55 дней
Средние по длительности воздействия	250 дней	125 дней	175 дней	90 дней
Длительные воздействия	350 дней	175 дней	250 дней	125 дней
Очень длительные воздействия	500 дней	250 дней	350 дней	175 дней
Примечание — Требование относится не к среднему значению, а к каждому испытанному аккумулятору (батарее).

6.17.1 Цель данного требования (см. таблицу 21) — убедиться, что у образцов, подвергающихся чрезмерному разряду во время срока службы, восстановление емкости минимально достаточное при заданных условиях.

6.17.2 Результаты данных испытаний отражают доступную емкость:

а) после разряда и последующего заряда цепочки последовательно соединенных аккумуляторов (батарей) с сильно разбалансированной емкостью и

b) после повторяющихся разрядов аккумуляторов (батарей) с большим коэффициентом использования активной массы до низкого конечного напряжения.

Такие условия могут возникать, когда аккумуляторы (батареи) с разбросом по уровням заряда используют взамен вышедших из строя аккумуляторов (батарей) в последовательной цепи или когда отсутствует или вышло из строя отключение при конечном напряжении.

Таблица 21 — Требование к воздействию чрезмерного разряда


Требование и условия эксплуатации	Определить коэффициент емкости C. [См. МЭК 60896-21 (пункты 6.17.4-6.17.9)]
	Емкость при чрезмерном разряде разбалансированной цепи аккумуляторов (батарей) C
Замена нормально работающей батареей и сервисное обслуживание	Не применяется
Замена некачественной батареей и сервисное обслуживание	0,80 (для всей цепи)
Требование и условия эксплуатации	Определить коэффициент емкости С. [См. МЭК 60896-21 (пункты 6.17.10-6.17.15)]
	Емкость при повторяющихся чрезмерных разрядах С
Питание от надежной электросети и контроль конечного напряжения разряда	Не применяется
Питание от ненадежной электросети и контроль конечного напряжения разряда	0,90 (для всей цепи)

6.18.1 Цель данного требования (см. таблицу 22) — получить стандартизованную информацию о том, насколько быстро аккумуляторы (батареи) могут войти в состояние теплового разгона, когда они подвергаются воздействию повышенных напряжений при заданных условиях.

6.18.2 Результат данного испытания дает сведения о времени и величине тока перед достижением повышенных температур при стандартизированном расположении батарей. Это позволяет определить, имеет ли рассматриваемая конструкция батареи повышенную чувствительность к увеличению температуры и тока.

________________

Для справки: после которых следует тепловой разгон.

Таблица 22 — Требование к информации о восприимчивости к тепловому разгону

Требование и применение

Определить рост температуры аккумуляторов (батарей) в зависимости от продолжительности заряда при напряжении 2,45 В на аккумулятор.

Определить рост температуры аккумуляторов (батарей) в зависимости от продолжительности заряда при напряжении 2,60 В на аккумулятор.

[См. МЭК 60896-21 (подраздел 6.18)]

Соответствие для всех применений

Выдержать как минимум одну неделю при температуре до 60°С и напряжении 2,45 В на аккумулятор и как минимум 24 ч при температуре до 60°С и напряжении 2,60 В на аккумулятор. Указать время до достижения температуры 60°С или максимальную температуру после 168 ч при напряжении 2,45 и 2,60 В на аккумулятор

6.19.1 Цель данного требования (см. таблицу 23) — установить, что аккумуляторы (батареи), подвергающиеся воздействию чрезмерно низких температур во время срока службы, имеют минимально достаточную механическую стойкость к нагрузкам, обусловленным замерзанием, и способны к достаточному восстановлению емкости при заданных условиях.

6.19.2 Результат данного испытания показывает, насколько конструкция аккумулятора (батареи) может сопротивляться замерзанию электролита, которое происходит в условиях эксплуатации в неотапливаемых помещениях и при перебоях в электроснабжении.

Таблица 23 — Требование стойкости к воздействию низкой температуры


Требование и условия эксплуатации	Определить емкость аккумуляторов (батарей) [См. МЭК 60896-21 (подраздел 6.19)]
	Установить коэффициент емкости при эксплуатации в условиях низких температур C для всех аккумуляторов (батарей) и повреждения, вызванные замерзанием
Батареи могут подвергаться охлаждению до температур замерзания	>0,95 и без механических повреждений (см. примечание 1 и 2)
Батареи не будут подвергаться охлаждению до температур замерзания	Не применяется
Примечания 1 Это условие эквивалентно потере емкости менее 5%. 2 Требование относится не к среднему значению, а к каждому испытанному аккумулятору (батарее).

6.20.1 Цель данного требования (см. таблицу 24) — определить подверженность аккумулятора (батареи) раздуванию или расширению при определенных условиях, что имеет значение при его (ее) установке в местах с ограниченным пространством.

6.20.2 Результат данного испытания позволяет оценивать при размещении батареи ее возможные деформации и определять необходимые зазоры.

Таблица 24 — Требование к сохранению геометрии при повышенных внутреннем давлении и температуре


Требование и применение	Определить изменение размеров [См. МЭК 60896-21 (подраздел 6.20)]
	Указать изменение габаритов в процентах и миллиметрах
Указать данные для всех применений	Указать данные
Примечание — Данное испытание не касается конструкции батарей, в которых стальной корпус обеспечивает высокую степень сохранения геометрии. Замену аккумуляторов в этих стальных корпусах проводят в соответствии с инструкциями изготовителя.

6.21.1 Цель данного требования (см. таблицу 25) — убедиться, что конструкция аккумуляторов (батарей) обладает достаточной стойкостью к стандартным механическим воздействиям во время транспортирования в неупакованном виде и при установке.

6.21.2 Результат данного испытания показывает, приведет ли ударное воздействие на грани и ребра аккумулятора (батареи) к протечке электролита. Это испытание не заменяет испытание на сейсмостойкость и вибрацию.

Таблица 25 — Требование стойкости к механическим повреждениям во время установки


Требование и применение	Провести испытание на наличие протечек после падения [См. МЭК 60896-21 (подраздел 6.21)]
	Указать результаты проверки на наличие протечек
Соответствие для всех применений	После двукратного падения на ребро и двукратного падения на грань не должно быть протечек

Приложение А

(обязательное)


1) Информация о применении
Краткое описание применения
Нагрузка (А или Вт) и время автономной работы
Минимальное и максимальное напряжение флотирующего режима
Максимальное доступное зарядное напряжение или напряжение ускоренного заряда Да/Нет Если да, то какое значение?
Минимальное разрядное напряжение или отключение при низком напряжении Да/Нет Если да, то какое значение?
Ожидаемые минимальные и максимальные рабочие температуры и их продолжительность в течение года
Любая другая важная информация или рабочие требования, такие как длительность и частота отключения питания, диагностического разряда и действий по снижению энергозатрат
2) Информация по спецификации продукции
*Безопасная эксплуатация продукции*	*Обязательная информация о соответствии*
6.1 Выделение газа (при напряжении флотирующего режима и при 2,40 В на аккумулятор)	Запрос данных
6.2 Стойкость к высокому току	Соответствие
6.3 Ток короткого замыкания и внутреннее сопротивление при постоянном токе	Запрос данных
6.4 Внутреннее возгорание при внешнем источнике искры	Соответствие
6.5 Защита от утечки тока на землю	Соответствие
6.6 Содержание и стойкость маркировки	Соответствие
6.7 Идентификация материала	Соответствие
6.8 Срабатывание клапана	Соответствие
6.9 Уровень воспламеняемости материала	Запрос данных
6.10 Качество внешних соединений	Запрос данных
*Рабочие характеристики продукции*	*Информации о соответствии обязательная или при необходимости*
6.11 Разрядная емкость	Данные для	С	С	С	С	С
6.12 Сохранность заряда при хранении	Соответствие
6.13 Работа во флотирующем режиме с ежедневными разрядами	Запрос значения как функции от условий эксплуатации
6.14 Восстановление заряда	Соответствие
*Долговечность (стойкость) продукции*	*Информации о соответствии обязательная или при необходимости*
6.15 Срок службы при рабочей температуре 40°С	Запрос значения как функции от условий эксплуатации
6.16 Влияние высокой температуры 55 или 60°С	Запрос значения как функции от условий эксплуатации
6.17 Чрезмерный разряд	Запрос значения, если требуется по условиям эксплуатации
6.18 Восприимчивость к тепловому разгону	Соответствие и указать значения
6.19 Восприимчивость к низким температурам	Запрос значения, если требуется по условиям эксплуатации
6.20 Сохранение геометрии при повышенном внутреннем давлении и температуре	Указать значения
6.21 Стойкость к механическим повреждениям во время установки	Соответствие

Приложение В

(обязательное)


1) Общая информация о типе продукции
Изготовитель
Место производства продукции, представленной на испытания
Наименование продукции
Серия изделия
Продукция, включающая в себя вышеуказанную серию
Продукция, представленная на испытания
2) Информация о характеристиках испытанной продукции
*Безопасная эксплуатация продукции*	*Результаты испытаний по подразделам МЭК 60896-21*
6.1 Выделение газа (при напряжении флотирующего режима и при 2,40 В на аккумулятор)
6.2 Стойкость к высокому току
6.3 Ток короткого замыкания и внутреннее сопротивление при постоянном токе
6.4 Внутреннее возгорание при внешнем источнике искры
6.5 Защита от утечки тока на землю
6.6 Содержание и стойкость маркировки
6.7 Идентификация материала	Корпус			Крышка
6.8 Срабатывание клапана	До			После
6.9 Уровень воспламеняемости материала	Корпус			Крышка
6.10 Качество внешних соединений
*Рабочие характеристики продукции*	*Результаты испытаний по подразделам МЭК 60896-21*
6.11 Разрядная емкость	С	С	С		С		С
6.12 Сохранность заряда при хранении
6.13 Работа во флотирующем режиме с ежедневными разрядами	Циклы		С			С
6.14 Восстановление заряда	24 ч			168 ч
*Долговечность (стойкость) продукции*	*Результаты испытаний по подразделам МЭК 60896-21*
6.15 Срок службы при рабочей температуре 40°С	Дней при С и 40°С
6.16 Влияние высокой температуры 55 или 60°С	Дней при С и 55 или 60°С Дней при С и 55 или 60°С
6.17 Чрезмерный разряд
6.18 Восприимчивость к тепловому разгону
6.19 Восприимчивость к низким температурам
6.20 Сохранение геометрии при повышенном внутреннем давлении и температуре
6.21 Стойкость образцов к механическим повреждениям во время установки
Наименование компании: Служащий компании: Адрес/телефон/факс/е-mail: Подпись/дата/место: Документ является ответом на запрос на сбор информации:

Примечание — Информация в Ведомости поставщика должна соответствовать методам испытаний МЭК 60896-21 (подразделы 6.1-6.21) и всем деталям требований МЭК 60896-22 (подразделы 6.1-6.21).

Приложение ДА

(справочное)

Таблица ДА.1


Обозначение ссылочного международного стандарта	Степень соответствия	Обозначение и наименование соответствующего национального стандарта
IEC 60896-21(2004)	IDT	ГОСТ Р МЭК 60896-21-2013 «Батареи свинцово-кислотные стационарные. Часть 21. Типы с регулирующим клапаном. Методы испытаний»
ISO 1043-1	—	*
* Соответствующий национальный стандарт отсутствует. До его утверждения рекомендуется использовать перевод на русский язык данного международного стандарта. Перевод данного международного стандарта находится в Федеральном информационном фонде технических регламентов и стандартов. Примечание — В настоящей таблице использовано следующее условное обозначения степени соответствия стандарта: — IDT — идентичный стандарт.

IEC 60050-151:2001, International Electrotechnical Vocabulary (IEV) — Part 151: Electrical and magnetic devices (Международный электротехнический словарь. Глава 151. Электрические и магнитные устройства)

IEC 60050-191:1990, International Electrotechnical vocabulary (IEV) — Part 191: Dependability and quality of service (Международный электротехнический словарь. Глава 191. Надежность и качество услуг)

IEC 60050-300:2001, International Electrotechnical Vocabulary (IEV) — Electrical and electronic measurements and measuring instruments — Part 311: General terms relating to measurements — Part 312: General terms relating to electrical measurements — Part 313: Types of electrical measuring instruments — Part 314: Specific terms according to the type of instrument (Международный электротехнический словарь. Электрические и электронные измерения и измерительные приборы. Часть 311. Общие термины, относящиеся к измерениям. Часть 312. Общие термины, относящиеся к электрическим измерениям. Часть 313. Типы электрических приборов. Часть 314. Специальные термины, соответствующие типу прибора)

IEC 60050-486:1991, International electrotechnical vocabulary (IEV) — Part 486: Secondary cells and batteries (Международный электротехнический словарь. Глава 486. Аккумуляторы и аккумуляторные батареи)

________________

Заменен на МЭК 60050-482(2004).

IEC 60050-603:1986, International Electrotechnical Vocabulary (IEV) — Part 603: Generation, transmission and distribution of electricity — Power system planning and management (Международный электротехнический словарь. Глава 603. Производство, передача и распределение электроэнергии. Планирование развития и управление работой энергетических систем)

IEC 60050-826:1982, International Electrotechnical Vocabulary (IEV) — Part 826: Electrical installations of buildings (Международный электротехнический словарь. Глава 826. Электрические установки для зданий)

IEC 60068-2-32:1975, Basic environmental testing procedures — Part 2: Test; Test Ed: Free fall. Amendment 2 (1990) [Испытания на воздействие внешних факторов. Глава 2. Испытания; Испытание Ed: Свободное падение. Поправка 2 (1990)]

IEC 60095 (all parts), Lead-acid starter batteries (Свинцово-кислотные стартерные батареи)

IEC 60359:2001, Electrical and electronic measurement equipment — Expression of the performance (Аппаратура измерительная электрическая и электронная. Выражение рабочих характеристик)

IEC 60695-11-10:1999, Fire hazard testing — Part 11-10: Test flames — 50 W horizontal and vertical flame test methods (Испытания на пожароопасность. Часть 11-10. Пламя для испытания. Методы испытания горизонтальным и вертикальным пламенем 50 Вт)

IEC 60707:1999, Flammability of solid non-metallic materials when exposed to flame sources — List of test methods (Материалы твердые неметаллические. Перечень методов определения воспламеняемости под воздействием источника зажигания)

IEC 60950-1:2001, Information technology equipment — Safety — Part 1: General requirements (Оборудование информационных технологий. Безопасность. Часть 1. Общие требования)

IEC 61056 (all parts), General purpose lead-acid batteries (valve-regulated types) [Свинцово-кислотные батареи общего назначения (типы с регулирующим клапаном)]

IEC 61427:1999, Secondary cells and batteries for solar photovoltaic energy systems — General requirements and methods of test (Элементы вторичные и аккумуляторные батареи для солнечных фотоэлектрических энергосистем. Общие требования и методы испытания)

IEC 61430:1997, Secondary cells and batteries — Test methods for checking the performance of devices design for reducing explosion hazards — Lead-acid starter batteries (Аккумуляторы и аккумуляторные батареи. Методы испытаний для проверки рабочих характеристик устройств, предназначенных для снижения опасности взрыва. Стартерные свинцовые аккумуляторные батареи)

IEC Dict 2002-11, IEC Multilingual Dictionary on CD-ROM — 5th edition (Многоязыковой словарь МЭК на CD-ROM — Издание 5)

ISO 9000:2000, Quality management systems — Fundamentals and vocabulary (Система менеджмента качества. Основные положения и словарь)

ISO 9001:1994, Quality management systems — Model for quality assurance in design, development, production, installation and servicing (Система менеджмента качества. Модель для обеспечения качества при проектировании, разработке, производстве, монтаже и обслуживании)

ISO 9001:2000, Quality management systems — Requirements (Система менеджмента качества. Требования)


УДК 621.355.2:006.354	ОКС 29.220.20	ОКП 34 8100

Ключевые слова: аккумуляторы, батареи свинцово-кислотные, батареи стационарные, батареи моноблочные, регулирующий клапан, технические требования

Замена свинцово-кислотных аккумуляторов на литиевые

Литий-железо-фосфатные аккумуляторы на борту катеров и яхт появились благодаря небольшому весу. 12-вольтовая литиевая батарея емкостью 200 Ач при весе 25 кг, хранит энергии больше чем шестидесяти килограммовая свинцово-кислотная той же емкости. И хотя первоначальные вложения на установку литиевой батареи выше, затраты на ее эксплуатацию меньше. При этом создать на судне работающую электросистему на базе литиевого аккумулятора так же просто как на основе свинцово-кислотного. Сложнее сделать так, чтобы она оказалась безопасной и защищенной от неблагоприятных ситуаций. Еще больше усилий потребуется для того, чтобы добиться от литиевой батареи длительного срока службы

Содержание статьи

Отличия свинцово-кислотных и LiFePO4 аккумуляторов
Главная проблема свинцово-кислотных аккумуляторных батарей – это сульфатация. В не полностью заряженных аккумуляторных пластинах образуются твердые кристаллы сульфата свинца, и аккумулятор быстро теряет свою емкость. Сульфатация практически неизбежна при длительном автономном проживании на борту. Свинцово-кислотные аккумуляторы заряжаются медленно и из-за постоянного расхода энергии их заряд почти никогда не превышает 80%
Поскольку на полную зарядку аккумулятора не хватает времени, а разряжать его можно не более чем на 50-70%, то из 100% емкости реально остается доступными только 30-50%. Остальная часть служит для ограничения глубины разряда. Но даже эти 30-50% можно получить только от нового аккумулятора, с возрастом доступная емкость сокращается еще больше.
Преимущества LiFePO4 аккумуляторов
Литиевые аккумуляторные батареи обладают несомненными преимуществами перед свинцово-кислотными:
Неполный заряд или глубокий разряд не вредят аккумулятору
При равной номинальной емкости, литиевый аккумулятор обеспечивают в два раза больше полезной электрической энергии, чем свинцово-кислотный. Он намного легче, не выделяет взрывоопасных газов и, при условии правильного обращения, служит во много раз дольше
Литиевый аккумулятор поглощает весь имеющийся ток почти до самого конца зарядки, поэтому его можно заряжать намного быстрее свинцово-кислотного
Кулоновская эффективность литиевых аккумуляторов близка к 100%. Из полученного во время зарядки 1 Ач, при разряде они возвращают 0,997 Ач. Напрасно теряется очень небольшой заряд, поэтому длительная стадия абсорбции литиевым аккумуляторам не нужна
У литиевых аккумуляторов малый саморазряд и более высокое и стабильное напряжение во время разряда
Перечисленные характеристики делают литий-железо-фосфатный аккумулятор хорошим источником энергии для катеров и яхт, особенно при длительном проживании на борту и ежедневном использовании электричества. Однако это не означает, что литиевая батарея — это автоматический выбор для всех судов. На лодке, используемой время от времени, экономическая целесообразность литиевых аккумуляторов не столь очевидна. Вместо них выгоднее установить солнечные панели, которые поддержат свинцово-кислотные аккумуляторы в исправном состоянии в течении многих лет
Недостатки LiFePO4 аккумуляторов
Батарея, собранная из хороших литий-железо-фосфатных элементов, дороже свинцово-кислотной. Поэтому покупка литиевых аккумуляторов — это финансовые вложения, которые окупятся только через несколько лет
Литиевые элементы легко повредить, если подключенные к ним электрические устройства начнут работать не так как ожидалось. Чтобы этого не случилось ячейки всегда используют только вместе с дополнительным защитным оборудованием
Некоторые типы литиевых элементов имеют эффект памяти. Из-за его воздействия при неправильной зарядке через несколько лет эксплуатации доступная емкость аккумулятора может необратимо уменьшится.
Не все виды литиевых ячеек могут стабильно работать при температуре ниже нуля. Аккумуляторы также не следует устанавливать в помещении с повышенной температурой окружающего воздуха, например, в двигательном отсеке.
Срок службы литий-железо-фосфатного аккумулятора во многом зависит от качества ячеек и от того, что с ними происходило после изготовления. Низкая цена элемента при покупке часто приводит к быстрому возникновению проблем во время эксплуатации
При замене химического состава (свинцово-кислотная на литиевую) изменяются правила эксплуатации аккумуляторной батареи, а также способы контроля за сохраненной в ней энергией. Это заставляет модифицировать электрическую систему и приводить ее в соответствие новым требованиям
Отличия свинцово-кислотных и литий-железо-фосфатных аккумуляторов:
Должны всегда хранится в полностью заряженном состоянии
Теряют емкость, если оставлены не полностью заряженными
Балансируются и подзаряжаются небольшим током при напряжении превышающим напряжение холостого хода
Могут быть выравнены контролируемой перезарядкой
Могут быть восстановлены после глубокого разряда
Требуется температурная компенсация во время зарядки
Температурная компенсация означает увеличение или уменьшение напряжения зарядки в зависимости от температуры аккумулятора
Требуется более высокое напряжение для зарядки при низких температурах
Аккумулятор можно заряжать непрерывно, если напряжение зарядки не слишком высоко
Мало восприимчивы к повышенным температурам окружающей среды
Теряют емкость, если оставлены полностью заряженными. Должны хранится в состоянии частичного заряда
Могут годами храниться в состоянии частичной зарядки с незначительными или нулевыми побочными эффектами
Аккумулятор быстро и необратимо повреждается, если к нему приложено повышенное поддерживающее напряжение
Перезарядка может разрушить аккумулятор
Глубокий разряд может разрушить аккумулятор
Быстро повреждаются при зарядке с температурной компенсации
Аккумулятор может быть поврежден если заряжается при низкой температуре
Аккумулятор может быть поврежден если заряжается при низкой температуре
Стареют и разлагаться гораздо быстрее при более высоких температурах

Варианты LiFePO4 аккумуляторов для катера
Достаточного количества данных, позволяющих прогнозировать срок службы литий-железо-фосфатных аккумуляторов на борту катеров и яхт в настоящее время нет. Некоторые батареи интенсивно эксплуатируются в течении 7 лет, находятся в хорошем состоянии и скорее всего проработают 10 лет и более. Другие теряют емкость уже через несколько лет эксплуатации и не всегда понятно почему это происходит.
Существует три варианта литиевых батарей, которые подходят для небольших судов:
аккумуляторные батареи, выпускаемые компаниями-производителями морского электрооборудования
готовые аккумуляторы со встроенной системой управления (BMS)
сделанные самостоятельно или разработанные на заказ аккумуляторы
Батареи известных брендов
Батареи, выпускаемые компаниями-производителями морского электрооборудования ориентированы на верхний ценовой сегмент рынка. Они состоят из нескольких призматических LiFePO4 ячеек, соединенных со схемой защиты и двух разъединителей, один из которых изолирует источники зарядки, а другой нагрузку. Фирменные батареи способны передавать данные остальным элементам электрической системы, управляя таким образом процессом собственного заряда или разряда. Правда для этого все используемые устройства должны быть одной марки. Интеграция аккумулятора с оборудованием других производителей может привести к значительным техническим проблемам. Поэтому часто, под вновь купленный фирменный аккумулятор систему зарядки приходится организовывать с нуля, что ведет к существенным финансовым затратам
Готовые литиевые аккумуляторы
Литиевые аккумуляторы собственной сборки предлагает множество фирм. Некоторые компании собирают батарею из цилиндрических элементов, другие из призматических. В обоих случаях ячейки, соединяют с платами балансировки и защиты и укладывают в пластиковый корпус, который по форме и размерам может напоминать стандартный корпус свинцово-кислотного аккумулятора. Иногда в корпус встраивают вольтметр, кулонометр и дополнительные разъемы для подключения маломощных потребителей.
108 Ач
Максимальный ток разряда 50 А
Цилиндрические элементы. Компоновка 8S18P
Размеры: 345 х 167 х 179 мм
Вес: 12,3 кг
200 Ач
Максимальный ток разряда 80 А
Призматические элементы. Компоновка 4S2P
Размеры: 519 х 239 х 218 мм.
Вес: 20,4 кг
312 Ач
Максимальный ток разряда 230 А
Цилиндрические элементы
Размеры: 560 х 425 х 215 мм
Вес: 36,9 кг
Рекламируя свою продукцию, компании-сборщики аккумуляторных батарей заявляют, что их изделия выдерживают 2000 более циклов заряда-разряда. Эти утверждения основаны на результатах испытаний литий-железо-фосфатных элементов проводимых производителями ячеек и не всегда соответствуют фактическому сроку службы аккумулятора, поскольку режим испытания в лаборатории отличается от режима эксплуатации аккумулятора в реальной жизни.
При тестировании ячейки заряжают до заданного напряжения, затем прекращают зарядку и дают элементу 30 минут отдохнуть, после чего разряжают его до порога низкого напряжения. Затем цикл повторяется. Реальная аккумуляторная батарея эксплуатируется в другом режиме. Например, владелец может заряжать ее устройством для свинцово-кислотных АКБ, которое определяет продолжительность этапа абсорбции по таймеру. Или генератор двигателя удерживает заряженную на 100% батарею при высоком напряжении. В этих случаях аккумулятор прослужит меньше
Готовые литий-железо-фосфатные батареи универсальны и не учитывают особенности эксплуатации на катерах и яхтах:
Номинал встроенного выключателя. Владельцы катеров и яхт и переходят на LiFePO4 аккумуляторы, чтобы использовать мощный генератор, инвертор, зарядное устройство, электрическую лебедку, подруливающее устройство или индукционную плиту. Все это оборудование потребляет или генерирует большой ток. Однако MOSFET транзисторы, стоящие в готовых аккумуляторах не всегда рассчитаны на такие нагрузки.
Вибрация. Аккумуляторные батареи с некачественно сваренными цилиндрическими ячейками плохо подходят для использования на воде
Внутренние соединения. В аккумуляторной батарее емкостью 100 Ач с током зарядки 1C не должны стоять силовые провода сечением 4 или 6 мм.
Связь с внешними устройствами. BMS готового аккумулятора не может обмениваться информацией с другими устройствами в бортовой электрической системе. Возможно, это не принципиально для аккумуляторов носового электромотора, но необходимо для сервисной батареи, поскольку внезапное отключение аккумулятора под нагрузкой может привести к скачку напряжения, который вызовет дорогостоящие повреждения электронного оборудования. Не менее серьезные последствия возникнут при отключение одного из группы последовательно соединенных аккумуляторов. Например, если устройство защиты изолирует один аккумулятор в 48 вольтовой батарее, питающей электромотор, это легко может привести к аварии на воде.
Защита только от чрезвычайных ситуаций. BMS готового аккумулятора защищает ячейки только от чрезвычайных режимов работы, но не управляет их сроком службы и не предотвращает постепенное разрушение. Готовые батареи почти всегда рассчитаны на высокое напряжение окончания зарядки. BMS отключает аккумулятор, когда напряжение одной из ячеек достигает 3,65, а иногда и 3,75 Вольт. При чуть более низком напряжении, защита не сработает, поскольку в устройстве контроля не предусмотрен механизм ее активации. Но если к аккумулятору постоянно приложено напряжение 14,4 В (3,6 В/эл), то ячейки подвергаются сильному стрессу и срок их службы сокращается. Чтобы не допустить этого владельцу необходимо самостоятельно контролировать режимы эксплуатации аккумуляторной батареи.
Не оптимальная зарядка. Покупателю готового литий-железо-фосфатного аккумулятора не известно, насколько хорошо подобраны и сбалансированы ячейки внутри корпуса. В этом случае лучшим способом зарядки будет тот, который рекомендует компания-изготовитель аккумулятора, даже если он кажется не совсем обоснованным. Дело в том, что многие герметичные BMS начинают пассивную балансировку при напряжении 3,5-3,65 В/элемент и выполняют ее током 30-40 мА. Чтобы батарея оставалась сбалансированной напряжение элементов в каждом цикле зарядки должно достигать указанного уровня. В противном случае, балансировка не начнется, ячейки выйдут из равновесия и никогда к нему не вернуться. Но поднимая напряжение аккумулятора до 14,6 Вольт зарядное устройство создает нагрузку для ячеек, почти не передавая им при этом дополнительного заряда. Именно поэтому многие современные морские зарядные устройства прекращают зарядку литий-железо-фосфатных аккумуляторов при напряжении 14,4, 14,2 или даже 13,8 Вольт
В этих устройствах пользователь может создать собственный алгоритм заряда литиевого аккумулятора в дополнение к уже существующим
Sterling Power BB1260
Входное напряжение 11-20 Вольт
12->12 Вольт &nbsp&nbsp&nbsp
Номинальное входное и выходное напряжение 12 Вольт. Диапазон входного напряжения 11-20 Вольт
Максимальный ток 60 А &nbsp&nbsp&nbsp
Есть режим 50% мощности
Быстрая зарядка постоянным током
Режимы для GEL(2), AGM(2), LiFePO4, кальциевых и жидко-кислотных аккумуляторов &nbsp&nbsp&nbsp
9 режимов зарядки. Возможность создать собственный зарядный профиль
— &nbsp&nbsp&nbsp
Класс защиты IP21
Sterling Power BB1230
12->12 Вольт
Максимальный ток 30 А
Быстрая зарядка постоянным током &nbsp&nbsp&nbsp
Четырехступенчатый зарядный профиль. Постоянный ток, постоянное напряжение, кондиционирование и поддерживающая зарядка
Режимы для GEL, AGM, LiFePO4 и жидко-кислотных аккумуляторов
—
Sterling Power BBW1212
12->12 Вольт &nbsp&nbsp&nbsp
Номинальное входное и выходное напряжение 12 Вольт. Диапазон входного напряжения 11-16 Вольт. Выходного 13-15,1
Максимальный ток 28 А &nbsp&nbsp&nbsp
Максимальный ток, потребляемый устройством. Работает с генератором любой мощности
Безопасно для LiFePO4 АКБ
Режимы для GEL, AGM, LiFePO4 и жидко-кислотных аккумуляторов
Водонепроницаемое &nbsp&nbsp&nbsp
Класс защиты IP68
В идеале LiFePO4 аккумулятор для морского использования должен удовлетворять следующим требованиям:
BMS аккумулятора способна информировать внешние устройства о предстоящем разъединении
Нагрузку и устройства зарядки отключают контакторы, рассчитанные на ток бортовой электросистемы
Непрерывный зарядный или разрядный ток аккумулятора 1C и выше
Изготовитель аккумулятора в печатном виде предоставляет данные, подтверждающие балансировку элементов , а также информацию о сечение и температуре изоляции проводов, используемых в батарее
Каждый элемент аккумулятора защищен от низкого и высокого напряжений и повышенной температуры
Подготовка к установке
Установка литиевых батарей — это не просто замена одного типа аккумулятора на другой. Это проект, состоящий из нескольких этапов, первый из которых должен быть посвящен анализу бортовой электрической системы судна.
На большинстве катеров и яхт источники зарядки и нагрузка подключены к общим положительной и отрицательным шинам. Перед установкой литиевой батареи положительную шину лучше разделить на шину зарядки и нагрузки, физически отделив потребителей от источников зарядки
Между аккумуляторной батареей и новыми шинами необходимо установить контакторы, рассчитанные на высокий ток. Их задача – при необходимости изолировать аккумулятор от нагрузок и / или источников зарядки.
Элементы, из которых будет состоять аккумуляторная батарея, перед соединением должны быть заряжены и тщательно сбалансированы. Устройство контроля и защиты, должно гарантировать, что напряжение ни одной из ячеек никогда не превысит заданного рабочего диапазона и аккумулятор никогда не начнет нагреваться.
Необходимо проверить характеристики всех имеющиеся зарядных устройств и регуляторов, которые когда-либо будут питать новую батарею. Их необходимо перенастроить для работы с литиевыми аккумуляторами, а если это невозможно, заменить.
Принцип работы свинцово-кислотного аккумулятора.

Аккумуляторные батареи

Принцип работы свинцового аккумулятора
Источником электроэнергии на автомобиле при неработающем или работающем с малой частотой вращения коленчатого вала двигателе является аккумуляторная батарея. В настоящее время на автомобилях наиболее широко применяются свинцовые аккумуляторные батареи, состоящие из нескольких последовательно соединенных аккумуляторов. Применение кислотных аккумуляторов объясняется тем, что они обладают небольшим внутренним сопротивлением и способны в течение короткого промежутка времени (несколько секунд) отдавать ток силой в несколько сотен ампер, что необходимо для питания стартера при пуске двигателя.
Свинцовый аккумулятор электрической энергии был изобретен в 1859 году французским физиком Гастоном Планте. В последующие годы конструкция аккумулятора, особенно – химический состав его электродов (пластин) постоянно совершенствовалась. В настоящее время свинцовые аккумуляторы и аккумуляторные батареи широко применяются в разных областях техники в качестве накопителей электроэнергии (стартерные батареи, аварийные и резервные источники энергии и т. п.).
Конструктивно аккумулятор представляет собой емкость, наполненную электролитом, в которой размещены свинцовые электроды. В качестве электролита используется раствор серной кислоты и дистиллированной воды. Электроды выполнены в виде пластин, одна из которых изготовлена из губчатого свинца Pb, а вторая – из диоксида свинца PbO₂. При взаимодействии электродов с электролитом между ними возникает разность потенциалов.
Принцип работы свинцово-кислотных аккумуляторов основан на электрохимических реакциях свинца и диоксида свинца в водном растворе серной кислоты.
При подключении к электродам аккумулятора внешней нагрузки начинается электрохимическая реакция взаимодействия оксида свинца и серной кислоты, при этом металлический свинец окисляется до сульфата свинца.
Во время разряда происходит восстановление диоксида свинца на положительном электроде (аноде) и окисление свинца на отрицательном электроде (катоде). При пропускании через электроды аккумулятора зарядного тока в нем протекают обратные реакции. При перезаряде аккумулятора, после исчерпания сульфата свинца начинается электролиз воды, при этом на аноде выделяется кислород, а на катоде — водород.
Электрохимические реакции (слева направо — при разряде, справа налево — при заряде):
Реакции на аноде:
PbO₂ + SO₄^2- + 4H⁺ + 2e^— ↔ PbSO₄ + 2H₂O;
Реакции на катоде:
Pb + SO₄^2- — 2e^— ↔ PbSO₄.
Физические процессы, происходящие в аккумуляторе, объясняются свойством электролитического растворения металлов, которое заключается в переходе положительно заряженных ионов металла в раствор. Легкоокисляющиеся металлы (например, свинец) обладают этим свойством в большей степени, чем инертные металлы.
При погружении свинцового электрода в раствор электролита от него начнут отделяться положительно заряженные ионы свинца и переходить в раствор, при этом сам электрод будет заряжаться отрицательно.
По мере протекания процесса растет разность потенциалов раствора и электрода, и переход положительных ионов в раствор будет замедляться.
При какой-то определенной разности потенциалов электрода и раствора наступит равновесие между силой электролитической упругости растворения свинца, с одной стороны, и силами электростатического поля и осмотического давления — с другой.
В результате переход ионов свинца в электролит прекратится.
При погружении электрода, изготовленного из двуокиси свинца, в раствор серной кислоты наблюдается такой же процесс, но результат получается иной. Двуокись свинца в ограниченном количестве переходит в раствор, где при соединении с водой ионизируется на четырехвалентные ионы свинца Рв4+ и одновалентные ионы гидроксила ОН.
Четырехвалентные ионы свинца, осаждаясь на электроде, создают положительный потенциал относительно раствора. Серная кислота образует в воде практически только на ионы НO⁺ и HSO₄.
Таким образом, при разряде аккумулятора расходуется серная кислота, образуется вода, а на обоих электродах — сульфат свинца. При заряде процессы протекают в обратном направлении.
При подключении потребителей в аккумуляторе возникает разрядный ток. При этом ионы сернокислотного остатка SO₄ соединяются со свинцом электродов и образуют на них сернокислый свинец PbSO₄, а ионы водорода соединяются с кислородом, выделяясь на положительной пластине в виде воды.
В результате электроды покрываются сернокислым свинцом, а серная кислота разбавляется водой, т. е. при разряде аккумулятора плотность электролита уменьшается. Поэтому по плотности электролита можно судить о степени заряженности аккумуляторной батареи.
При прохождении электрического (зарядного) тока через аккумуляторную батарею протекают обратные электрохимические процессы. Ионы водорода, образующиеся в результате распада воды, взаимодействуют с сернокислым свинцом электродов.
Водород, соединяясь с сернистым осадком, образует серную кислоту, а на электродах восстанавливается губчатый свинец. Выделяющийся из воды кислород, соединяется со свинцом положительной пластины, образуя перекись свинца.
В результате этих процессов содержание воды в электролите уменьшается, а содержание кислоты увеличивается, что приводит к повышению плотности электролита.

По завершению процессов восстановления свинца на электродах заряд аккумулятора прекращается. При дальнейшем прохождении электрического тока через электролит начинается процесс электролиза (разложения) воды, при этом аккумулятор «закипает», и выделяющиеся пузырьки образуют смесь водорода и кислорода. Смесь этих газов является взрывоопасной, поэтому следует избегать перезаряда до появления электролизных явлений по разложению воды.
Кроме того, длительный перезаряд приводит к потере электролитом воды (испарению), в результате чего его плотность повышается и для корректировки требуется доливка дистиллированной воды.
При доливке воды необходимо помнить, что вода, попадающая в концентрированную серную кислоту, закипает и сильно разбрызгивает кислотные капли, что при попадании на открытое тело или одежду может привести к ожогам кожи, слизистых оболочек, прожигу одежды и другим неприятным последствиям.
При постоянном напряжении источника зарядного тока по мере увеличения степени заряженности аккумулятора повышается его ЭДС и, следовательно, уменьшается сила зарядного тока. Когда напряжение на клеммах источника тока будет равно ЭДС полностью заряженного аккумулятора плюс ЭДС поляризации, зарядный ток прекратится.
Среднее значение напряжения аккумулятора – 2 В. Поскольку электрооборудование современных автомобилей рассчитано для работы при напряжении в бортовой сети 12 или 24 В, аккумуляторы соединяют в батареи (по 6 или 12 шт.).
Важным параметром аккумулятора является его емкость, т. е. количество электрической энергии, которую способен отдать аккумулятор. Емкость – это произведение силы разрядного тока на продолжительность разрядки до предельно допустимого разряженного состояния. Измеряется емкость аккумулятора в ампер-часах (А×ч). Емкость аккумулятора зависит, в первую очередь, от активной площади его электродов.
Поэтому повышения емкости можно достичь увеличением поверхности электродов, что достигается использованием нескольких параллельно соединенных между собой пластин, а также применением пористого материала для их изготовления, что позволяет использовать в качестве активной массы не только поверхность, но и внутренний объем пластин.
Емкость аккумулятора не постоянна, она зависит от силы разрядного тока, температуры электролита и состояния активной поверхности пластин. При увеличении разрядного тока и понижении температуры электролита емкость аккумулятора уменьшается, что объясняется неполным протеканием электрохимических реакций разрядки в этих условиях, вследствие сокращения времени разрядки и повышения вязкости электролита при низких температурах.
***
Устройство аккумуляторной батареи и ее маркировка

Главная страница

Дистанционное образование

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

Свинцово-кислотные тяговые аккумуляторы ➡ ООО «ТД Елхим-Искра»
В наши дни, такая модель АКБ, как свинцово – кислотные – это классическая модель для обеспечение энергией электротехники. Эта аккумуляторная батарея за время своего существования прошла достаточно много технических испытаний и надежность такой батареи проверена временем. Конструкция свинцово – кислотных аккумуляторов выполнена таким образом, что заполнителем для такой батареи является жидкий электролит. А принцип работы такого прибора основан на том, что свинцовые пластины погружаются в жидкий электролит и серная кислота вступает со свинцом в химическую реакцию, а на клеммах устройства повысится напряжение, и такое устройство будет служить аккумулятором.
Свинцово-кислотные тяговые аккумуляторы – это отличное сочетания качества и цены, число циклов разряд-заряд составляет около 1500, а если за батареей осуществлять необходимый уход, то срок службы такого агрегата составит 5-6 лет. Эти АКБ зарекомендовали себя как неприхотливые устройства и требуют четкого выполнения и соблюдения правил эксплуатации и ухода. Такие аккумуляторные батареи не следует разряжать более, чем на 80%, следует с периодичностью раз в неделю проверять уровень и плотность электролита и доливать только дистиллированную воду, в противном случае, это грозит сменой плотности электролита и необратимым повреждением устройства.
Заряжать свинцово-кислотные аккумуляторы рекомендуется в помещении при температуре окружающей среды от +10 градусов до +50 градусов, с использованием специального выпрямительного устройства. Во время заряда аккумулятора, вентиляционную крышку надо держать в открытом состоянии. Поверхность батареи необходимо осматривать и протирать, т.к. она должна всегда быть сухой и чистой. Аккумулятор считается полностью заряжен тогда, когда номинальная емкость аккумулятора равна 120%. Необходимо помнить, что неправильные условия эксплуатации сокращают срок службы аккумулятора на 5–10%, а неправильная подзарядка на 10–50%.
Преимуществом свинцово-кислотных тяговых батарей в следующем: невысокая стоимость устройства, обслуживающий персонал достаточно хорошо знаком с такими аккумуляторами и их особенностями, способность работы в условиях низких температур – до -40 градусов.
Используют аккумуляторы такого типа в погрузчиках, штабелерах, электропогрузчиках, электрокарах, трамваях и других электромашинах. Отечественная компания «Элхим-Искра» предлагает широкий спектр тяговых АКБ данной представленной категории по доступной цене.
аккумулятор для ИБП котлов отопления

Современные газовые или твердотопливные котлы нуждаются в постоянной подаче питания. Длительные отключения электричества в холодное время года могут повлечь за собой замораживание системы автономного отопления, и, как следствие, дополнительные (не малые) расходы на ее восстановление.

Аккумуляторная батарея – важный элемент источников бесперебойного питания систем автономного отопления. От аккумулятора зависит длительность работы источника бесперебойного питания котла отопления, в случае отключения электроэнергии от общей сети.

Источники бесперебойного питания для котла отопления рассчитаны на работу с аккумуляторами внешнего типа с большой емкостью. Емкость аккумуляторной батареи – это величина, которая определяет количество времени работы аккумулятора, в режиме резервного питания подключенной к нему нагрузки.

Минимальная рекомендуемая емкость АКБ для котла отопления – 60 ампер-часов или, в среднем, 7 часов автономной работы вашего оборудования. Считается, что оптимальная емкость аккумуляторной батареи для нормальной работы автономных систем отопления при отключении питания от общей сети – 90 ампер-часов или, в среднем, 10 часов автономной работы. Если вы живете в условиях частых и длительных отключений электроэнергии, то вам необходима АКБ емкостью 200 ампер-часов, в среднем, 22 часа автономной работы.

Важно понимать, что длительность работы котла от аккумулятора зависит также от мощности оборудования и типа системы автономного отопления. Другими словами, чем реже включается котел, тем меньше времени будет работать АКБ.

Как правило, в ИБП для котлов отопления используют три типа аккумуляторов:

1. С жидким электролитом (автомобильные аккумуляторы). Не будем останавливаться подробно, поскольку этот тип аккумуляторных батарей запрещен к использованию в бытовых условиях. И не только из-за того, что данные АКБ выделяют вредные испарения и нуждаются в постоянном обслуживании. Стартерные автомобильные аккумуляторы не переносят глубокий разряд и не рассчитаны на режим: заряд-разряд-заряд, в котором работают батареи для котла или насоса отопления. В итоге, вы дышите вредными испарениями, а ваш аккумулятор выводит из строя источник бесперебойного питания из-за короткого замыкания пластин.
2. Свинцово-кислотные аккумуляторы AGM, AGM мультигель и GEL. Наиболее распространенный тип АКБ, которые применяют в ИБП котлов отопления. Необслуживаемые аккумуляторы в герметичном корпусе безопасны для жизнедеятельности человека, их можно использовать и хранить в бытовых и жилых помещениях. ТМ LogicPower предлагает к продаже свинцово-кислотные аккумуляторы емкостью 65, 100, 150 и 200 ампер-часов для источников бесперебойного питания с правильной синусоидой, которые используют для систем автономного отопления.
3. Литиевые аккумуляторные батареи начали использовать для котлов отопления и циркуляционных насосов сравнительно недавно. Благодаря улучшенным техническим характеристикам литий-железо-фосфадные (LiFePO4) аккумуляторы набирают популярность и достойно конкурируют со свинцово-кислотными батареями на рынке источников бесперебойного питания. Данный тип батарей абсолютно безвреден для окружающей среды, материалы, из которых изготавливают батарейки, пригодны для последующей переработки.

Литиевые и свинцово-кислотные аккумуляторы – основные отличия:
Стоимость. Классические свинцово-кислотные AGM, AGM мультигель и GEL аккумуляторы значительно дешевле инновационных LiFePO4.

Ресурс работы. Ресурс свинцово-кислотного аккумулятора, в зависимости от типа батареи и условий эксплуатации, составляет от 400 до 1400 циклов, в среднем, срок эксплуатации этих аккумуляторов – около 2 лет. Минимальный ресурс литий-железо-фосфатных АКБ – 2000 циклов, такая батарея прослужит, в среднем, около 5 лет.

Ремонтнопригодность. Литиевый аккумулятор состоит из некоторого количества ячеек (банок), если один элемент, по какой-то причине, выйдет из строя, его можно легко заменить. Свинцово-кислотные аккумуляторы не ремонтируются.

Зарядка батареи.. Аккумуляторы LiFePO4 не боятся больших токов и обладают отсутствием «эффекта памяти», т.е. их можно заряжать в любое время, не дожидаясь полной разрядки. Благодаря встроенной BMS (Battery Management System) плате уровень заряда/разряда литиевых батарей контролируется автоматически. Кроме того, скорость зарядки литий-железо-фосфатных АКБ на 70% выше, чем у свинцово-кислотных.

Потеря емкости.. Любая аккумуляторная батарея теряет емкость в процессе эксплуатации. На практике проверенно, что литий-железо-фосфатные аккумуляторы, благодаря встроенной BMS, обладают минимальной потерей емкости, в отличие от свинцово-кислотных АКБ.

Подведем итоги. Для источников бесперебойного питания систем автономного отопления следует выбирать свинцово-кислотные или литий-железно-фосфатные аккумуляторы.

Если в вашем доме электроэнергию отключают редко и ненадолго, то вы спокойно можете приобрести свинцово-кислотный аккумулятор емкостью 65 ампер-часов, не переплачивая за более дорогие типы аккумуляторных батарей.

Если частые и долгие отключения света являются проблемой для работы вашего котла отопления, стоит присмотреться к литиевым АКБ.

Наши специалисты соберут литий-железо-фосфатный аккумулятор необходимой вам емкости под заказ. Получить консультацию специалиста или заказать аккумуляторную батарею для котла отопления можно по телефону 0(800) 309-988
Свинцово-кислотные батареи
| PVEducation
5 свинцово-кислотных аккумуляторов
Свинцово-кислотные батареи являются наиболее часто используемым типом батарей в фотоэлектрических системах. Хотя свинцово-кислотные батареи имеют низкую плотность энергии, умеренный КПД и высокие требования к техническому обслуживанию, они также имеют длительный срок службы и низкие затраты по сравнению с батареями других типов. Одним из исключительных преимуществ свинцово-кислотных аккумуляторов является то, что они являются наиболее часто используемой формой аккумуляторов для большинства аккумуляторных батарей (например, для запуска двигателей автомобилей) и, следовательно, имеют хорошо зарекомендовавшую себя зрелую технологическую базу.
Рисунок: Изменение напряжения в зависимости от степени заряда для нескольких различных типов батарей.
Свинцово-кислотная батарея состоит из отрицательного электрода из губчатого или пористого свинца. Свинец пористый, что способствует образованию и растворению свинца. Положительный электрод состоит из оксида свинца. Оба электрода погружены в электролитический раствор серной кислоты и воды. В случае, если электроды входят в контакт друг с другом в результате физического движения батареи или изменения толщины электродов, два электрода разделяет электрически изолирующая, но химически проницаемая мембрана.Эта мембрана также предотвращает короткое замыкание через электролит. Свинцово-кислотные батареи накапливают энергию за счет обратимой химической реакции, показанной ниже.
Общая химическая реакция:
PbO2 + Pb + 2h3SO4⇔заряженный разряд2PbSO4 + 2h3O
На минусовой клемме реакции заряда и разряда:
Pb + SO42-зарядкаPbSO4 + 2e-
На положительном выводе реакции заряда и разряда:
PbO2 + SO42- + 4H ++ 2e-Заряженный разрядPbSO4 + 2h3O
Как показывают приведенные выше уравнения, разрядка батареи вызывает образование кристаллов сульфата свинца как на отрицательной, так и на положительной клеммах, а также высвобождение электронов из-за изменения валентного заряда свинца.Для образования этого сульфата свинца используется сульфат сернокислотного электролита, окружающего аккумулятор. В результате электролит становится менее концентрированным. Полный разряд приведет к тому, что оба электрода будут покрыты сульфатом свинца и водой, а не серной кислотой, окружающей электроды. При полном разряде два электрода выполнены из одного материала, и между двумя электродами отсутствует химический потенциал или напряжение. На практике, однако, разряд прекращается при напряжении отсечки, задолго до этого момента.Поэтому аккумулятор не должен разряжаться ниже этого напряжения.
Между полностью разряженным и заряженным состояниями свинцово-кислотная батарея будет испытывать постепенное снижение напряжения. Уровень напряжения обычно используется для обозначения степени заряда аккумулятора. Зависимость аккумулятора от уровня заряда показана на рисунке ниже. Если аккумулятор остается на низком уровне заряда в течение длительного периода времени, могут вырасти крупные кристаллы сульфата свинца, что необратимо снижает емкость аккумулятора.Эти более крупные кристаллы не похожи на типичную пористую структуру свинцового электрода, и их трудно превратить обратно в свинец.
В результате реакции зарядки сульфат свинца на отрицательном электроде превращается в свинец. На положительном конце реакция превращает свинец в оксид свинца. В качестве побочного продукта этой реакции выделяется водород. Во время первой части цикла зарядки преобладающей реакцией является превращение сульфата свинца в свинец и оксид свинца. Однако по мере того, как происходит зарядка и большая часть сульфата свинца превращается либо в свинец, либо в диоксид свинца, зарядный ток электролизирует воду из электролита, и выделяются водород и газообразный кислород, процесс, известный как «выделение газа» из батареи.Если ток подается в батарею быстрее, чем может быть преобразован сульфат свинца, то выделение газа начинается до того, как весь сульфат свинца будет преобразован, то есть до того, как батарея будет полностью заряжена. Газообразование создает ряд проблем в свинцово-кислотной батарее. Газообразование батареи не только вызывает проблемы безопасности из-за взрывоопасной природы производимого водорода, но также снижает количество воды в батарее, которую необходимо заменять вручную, вводя в систему компонент для обслуживания.Кроме того, выделение газа может вызвать отделение активного материала от электролита, что приведет к необратимому снижению емкости аккумулятора. По этим причинам аккумулятор не следует регулярно заряжать выше напряжения, которое вызывает газообразование. Напряжение газовыделения изменяется в зависимости от скорости заряда.
Сульфат свинца является изолятором, и поэтому способ образования сульфата свинца на электродах определяет, насколько легко можно разрядить аккумулятор.
Для большинства систем возобновляемой энергии наиболее важными характеристиками батареи являются срок службы батареи, глубина разряда и требования к обслуживанию батареи.Этот набор параметров и их взаимосвязь с режимами зарядки, температурой и возрастом описаны ниже.
Глубина разряда в сочетании с емкостью батареи является фундаментальным параметром в конструкции блока батарей для фотоэлектрической системы, поскольку энергия, которая может быть извлечена из батареи, определяется умножением емкости батареи на глубину разряда. Батареи классифицируются как батареи глубокого или мелкого цикла. Глубина разряда батареи глубокого цикла может превышать 50%, а может достигать 80%.Чтобы достичь такой же полезной емкости, аккумуляторная батарея мелкого цикла должна иметь большую емкость, чем аккумуляторная батарея глубокого цикла.
Помимо глубины разряда и номинальной емкости аккумулятора, мгновенная или доступная емкость аккумулятора сильно зависит от скорости разряда аккумулятора и рабочей температуры аккумулятора. Емкость аккумулятора падает примерно на 1% на градус ниже примерно 20 ° C. Однако высокие температуры также не идеальны для аккумуляторов, поскольку они ускоряют старение, саморазряд и расход электролита.На приведенном ниже графике показано влияние температуры и скорости разряда аккумулятора на емкость аккумулятора.
Рисунок: Взаимосвязь между емкостью батареи, температурой и скоростью разряда.
Со временем емкость аккумулятора снижается из-за сульфатации аккумулятора и выделения активного материала. Ухудшение емкости аккумулятора наиболее сильно зависит от взаимосвязи следующих параметров:
режим зарядки / разрядки аккумулятора
DOD батареи за весь срок ее службы
его подверженность длительным периодам низкого разряда
средняя температура аккумулятора за весь срок его службы
На следующем графике показано изменение функции аккумулятора в зависимости от количества циклов и глубины разряда для свинцово-кислотных аккумуляторов с поверхностным циклом.Свинцово-кислотная батарея глубокого разряда должна иметь срок службы более 1000 циклов даже при глубине разряда более 50%.
Рисунок: Взаимосвязь между емкостью батареи, глубиной разряда и сроком службы для батареи с малым циклом разряда.
Помимо DOD, режим зарядки также играет важную роль в определении срока службы батареи. Перезарядка или недостаточная зарядка батареи приводит либо к потере активного материала, либо к сульфатированию батареи, что значительно сокращает срок ее службы.
Рисунок: Влияние режима зарядки на емкость аккумулятора.
Окончательное влияние на зарядку аккумулятора связано с температурой аккумулятора. Хотя емкость свинцово-кислотной батареи снижается при работе при низких температурах, работа при высоких температурах увеличивает скорость старения батареи.
Рисунок: Взаимосвязь между емкостью батареи, температурой и сроком службы батареи глубокого цикла.
Кривые разряда при постоянном токе для свинцово-кислотной батареи емкостью 550 Ач при различных скоростях разряда с ограничивающим напряжением 1.85 В на ячейку (Mack, 1979). Более длительное время разряда увеличивает емкость аккумулятора.
Производство водорода и кислорода из батареи приводит к потере воды, поэтому в свинцово-кислотных батареях необходимо регулярно заменять воду. Другие компоненты аккумуляторной системы не требуют регулярного обслуживания, поэтому потеря воды может стать серьезной проблемой. Если система находится в удаленном месте, проверка потери воды может увеличить затраты. Батареи, не требующие обслуживания, ограничивают потребность в регулярном внимании, предотвращая или уменьшая количество газа, выходящего из батареи.Однако из-за коррозионной природы электролита все батареи в некоторой степени вносят дополнительный компонент для технического обслуживания в фотоэлектрическую систему.
Свинцово-кислотные батареи обычно имеют кулоновский КПД 85% и КПД по энергии порядка 70%.
В зависимости от того, какая из вышеперечисленных проблем является наиболее важной для конкретного приложения, соответствующие изменения базовой конфигурации батареи улучшают ее характеристики. В случае использования возобновляемых источников энергии указанные выше проблемы повлияют на глубину разряда, срок службы батареи и требования к техническому обслуживанию.Изменения в батарее обычно включают модификацию в одной из трех основных областей:
Изменения в составе и геометрии электродов
замен на раствор электролита
модификации корпуса или клемм аккумуляторной батареи для предотвращения или уменьшения утечки образующегося газообразного водорода.
Залитые свинцово-кислотные батареи характеризуются длительным циклом работы и длительным сроком службы. Однако залитые батареи требуют периодического обслуживания. Необходимо не только регулярно контролировать уровень воды в электролите, измеряя его удельный вес, но эти батареи также требуют «ускоренной зарядки».
Ускоренная зарядка
Ускоренная или выравнивающая зарядка включает в себя периодическую кратковременную перезарядку, при которой выделяется газ и смешивается электролит, предотвращая расслоение электролита в батарее. Кроме того, ускоренная зарядка также помогает поддерживать одинаковую емкость всех аккумуляторов. Например, если одна батарея развивает более высокое внутреннее последовательное сопротивление, чем другие батареи, тогда батарея с более низким SR будет постоянно недозаряжаться во время нормального режима зарядки из-за падения напряжения на последовательном сопротивлении.Однако, если батареи заряжаются более высоким напряжением, это позволяет полностью зарядить все батареи.
Удельный вес (SG)
В затопленной аккумуляторной батарее происходит потеря воды из электролита из-за выделения водорода и кислорода. Удельный вес электролита, который можно измерить ареометром, укажет на необходимость добавления воды в батареи, если батареи полностью заряжены. В качестве альтернативы ареометр точно укажет уровень заряда батареи, если известно, что уровень воды правильный.SG периодически измеряется после ускоренной зарядки, чтобы убедиться, что в батарее достаточно воды в электролите. Удельный вес батареи должен быть предоставлен производителем.
Особые требования для гелевых герметичных свинцово-кислотных аккумуляторов
Свинцово-кислотные батареи
в гелеобразном состоянии или AGM (которые обычно герметичны или регулируются с помощью клапана) имеют несколько потенциальных преимуществ:
они могут быть подвергнуты глубокому циклу с сохранением срока службы батареи
они не нуждаются в ускоренной зарядке
они требуют меньшего обслуживания.
Однако эти батареи обычно требуют более точного режима зарядки и более низкого напряжения. Режим зарядки с более низким напряжением обусловлен использованием свинцово-кальциевых электродов для минимизации выделения газов, но требуется более точный режим зарядки, чтобы минимизировать выделение газов от батареи. Кроме того, эти батареи могут быть более чувствительны к колебаниям температуры, особенно если режим зарядки не компенсирует температуру или не предназначен для этих типов батарей.
Аккумулятор для фотоэлектрической системы будет рассчитан на определенное количество циклов при определенном DOD, режиме зарядки и температуре.Однако батареи могут преждевременно терять емкость или внезапно выходить из строя по разным причинам. Внезапный отказ может быть вызван внутренним коротким замыканием батареи из-за отказа электрического разделителя внутри батареи. Короткое замыкание в батарее снизит напряжение и емкость всего блока батарей, особенно если секции батареи подключены параллельно, а также приведет к другим потенциальным проблемам, таким как перезаряд оставшихся батарей.Батарея также может выйти из строя из-за разрыва цепи (то есть может происходить постепенное увеличение внутреннего последовательного сопротивления), и любые батареи, подключенные последовательно с этой батареей, также будут затронуты. Замораживание аккумулятора, в зависимости от типа используемого свинцово-кислотного аккумулятора, также может вызвать необратимый выход аккумулятора из строя.
Постепенное снижение емкости может усугубляться неправильной работой, в частности, ухудшением DOD. Однако работа одной части аккумуляторной батареи в условиях, отличных от другой, также приведет к снижению общей емкости и увеличению вероятности выхода батареи из строя.Батареи могут непреднамеренно эксплуатироваться в разных режимах либо из-за колебаний температуры, либо из-за выхода из строя батареи в одной цепочке батарей, что приводит к неравномерной зарядке и разрядке в цепочке.
Установка
Батареи должны устанавливаться в соответствии с действующими стандартами страны, в которой они устанавливаются. В настоящее время существуют австралийские стандарты AS3011 и AS2676 для установки батарей. Существует также проект стандарта для батарей для приложений RAPS, который в конечном итоге станет австралийским стандартом.
Среди других факторов, которые следует учитывать при установке аккумуляторной системы, являются вентиляция, необходимая для конкретного типа аккумуляторной батареи, условия заземления, на которых должна быть размещена аккумуляторная батарея, и меры, принятые для обеспечения безопасности тех, кто может иметь доступ к аккумуляторной батарее. Кроме того, при установке блока батарей необходимо следить за тем, чтобы температура батареи находилась в пределах допустимых условий эксплуатации батареи и чтобы температура батарей в большем блоке батарей была такой же.Батареи в очень холодных условиях могут замерзать при низком уровне заряда, поэтому зимой вероятность того, что батарея будет разряжена, будет более низкой. Чтобы предотвратить это, аккумуляторную батарею можно закопать под землю. Аккумуляторы, регулярно подвергающиеся воздействию высоких рабочих температур, также могут иметь сокращенный срок службы.
Батареи потенциально опасны, и пользователи должны знать о трех основных опасностях: Серная кислота в электролите вызывает коррозию. При работе с батареями важна не только защита ног и глаз, но и защитная одежда.
Батареи обладают способностью генерировать большой ток. Если металлический предмет случайно попадает на клеммы батареи, через этот предмет могут протекать большие токи. При работе с батареями следует свести к минимуму присутствие ненужных металлических предметов (например, украшений), а инструменты должны иметь изолированные ручки.
Опасность взрыва из-за выделения газообразного водорода и кислорода. Во время зарядки, особенно при перезарядке, некоторые батареи, в том числе большинство батарей, используемых в фотоэлектрических системах, могут выделять потенциально взрывоопасную смесь водорода и кислорода.Чтобы снизить риск взрыва, используется вентиляция для предотвращения скопления этих газов, а потенциальные источники воспламенения (т. Е. Цепи, которые могут генерировать искры или дуги) исключаются из корпуса аккумуляторной батареи.
Аккумуляторы вводят компонент периодического обслуживания в фотоэлектрическую систему. Для всех аккумуляторов, включая «необслуживаемые», требуется график технического обслуживания, который должен обеспечивать:
клеммы АКБ не корродированы
соединения аккумулятора затянуты
Корпус аккумулятора не должен иметь трещин и коррозии.
Залитые батареи требуют дополнительного и более частого обслуживания. В случае залитых батарей уровень электролита и удельный вес электролита для каждой батареи необходимо регулярно проверять. Проверка удельного веса аккумулятора с помощью ареометра должна выполняться не менее чем через 15 минут после выравнивания или ускоренного заряда. В аккумуляторы следует добавлять только дистиллированную воду. Водопроводная вода содержит минералы, которые могут повредить электроды батареи.
Свинец в свинцово-кислотных аккумуляторах представляет опасность для окружающей среды, если он не утилизируется надлежащим образом.Свинцово-кислотные батареи следует утилизировать, чтобы можно было восстановить свинец без ущерба для окружающей среды.
Материалы, из которых изготовлены электроды, имеют большое влияние на химический состав батареи и, следовательно, влияют на напряжение батареи и ее характеристики зарядки и разрядки. Геометрия электрода определяет внутреннее последовательное сопротивление, а также скорость зарядки и разрядки.
Основными материалами анода и катода в свинцово-кислотной батарее являются свинец и диксодий свинца (PbO2).Свинцовый электрод выполнен в виде губчатого свинца. Губчатый свинец желателен, поскольку он очень пористый, и поэтому площадь поверхности между свинцом и электролитом серной кислоты очень велика. Добавление небольших количеств других элементов в свинцовый электрод для образования сплавов свинца может уменьшить некоторые недостатки, связанные со свинцом. Основными типами используемых электродов являются свинец / сурьма (с использованием нескольких процентов сурьмы), сплавы свинец / кальций и сплавы свинец / сурьма / кальций.
Аккумуляторы из свинцового сплава с сурьмой имеют несколько преимуществ перед электродами из чистого свинца.Эти преимущества включают: более низкую стоимость свинца / сурьмы; повышенная прочность свинцово-сурьмянистого электрода; и возможность получить глубокую разрядку на короткий период времени. Однако сплавы свинец / сурьма склонны к сульфатированию, и их не следует оставлять при низком уровне заряда в течение длительных периодов времени. Кроме того, сплавы свинец / сурьма увеличивают выделение газа из аккумулятора во время зарядки, что приводит к значительным потерям воды. Поскольку в эти батареи необходимо добавлять воду, они требуют более серьезного обслуживания.Кроме того, свинцово-сурьмянистые батареи отличаются высокой скоростью разряда и коротким сроком службы. Эти проблемы (xx — проверьте, вызваны ли обе проблемы металлизацией)) вызваны растворением сурьмы с одного электрода и ее осаждением или осаждением на другом электроде. (xx повышенная адгезия PbO2 xx)
Свинцово-кальциевые батареи — это технология со средней стоимостью. Как и сурьма, кальций также добавляет прочности свинцу отрицательного электрода, но, в отличие от сурьмы, добавление кальция снижает выделение газа в батарее, а также снижает скорость саморазряда.Однако свинцово-кальциевые батареи не следует сильно разряжать. Следовательно, эти типы аккумуляторов могут считаться «необслуживаемыми», но это только аккумуляторы мелкого цикла.
Добавление сурьмы, а также кальция в электроды дает некоторые преимущества как сурьмы, так и свинца, но при более высокой стоимости. Такие аккумуляторы глубокого разряда также могут иметь длительный срок службы. Кроме того, к электродам могут быть добавлены следовые количества других материалов для повышения производительности батареи.
Помимо материала, из которого изготовлены электродные пластины, физическая конфигурация электродов также влияет на скорость заряда и разряда и на срок службы. Тонкие пластины обеспечивают более быструю зарядку и разрядку, но они менее прочные и более склонны к отслаиванию материала с пластин. Поскольку высокие зарядные или разрядные токи обычно не являются обязательной характеристикой аккумуляторов для систем возобновляемой энергии, можно использовать более толстые пластины, которые имеют меньшее время зарядки и разрядки, но также имеют более длительный срок службы.
В открытой залитой батарее любой образующийся газ может улетучиваться в атмосферу, вызывая проблемы как с точки зрения безопасности, так и с обслуживанием. Герметичный свинцово-кислотный (SLA), свинцово-кислотный (VRLA) с регулируемым клапаном или рекомбинированный свинцово-кислотный аккумулятор предотвращает потерю воды из электролита, предотвращая или сводя к минимуму утечку газообразного водорода из аккумулятора. В герметичной свинцово-кислотной батарее (SLA) водород не улетучивается в атмосферу, а скорее перемещается или мигрирует к другому электроду, где он рекомбинирует (возможно, с помощью процесса каталитического преобразования) с образованием воды.Эти батареи не являются полностью герметичными, а имеют вентиляционное отверстие для предотвращения повышения давления в батарее. Герметичные батареи требуют строгого контроля заряда, чтобы предотвратить накопление водорода быстрее, чем он может рекомбинировать, но они требуют меньше обслуживания, чем открытые батареи.
Свинцово-кислотные батареи с клапанным регулированием (VRLA) по концепции аналогичны герметичным свинцово-кислотным (SLA) аккумуляторным батареям, за исключением того, что клапаны должны выделять водород почти полностью.Батареи SLA или VRLA обычно имеют дополнительные конструктивные особенности, такие как использование гелеобразных электролитов и использование свинцово-кальциевых пластин для сведения к минимуму выделения газообразного водорода.
Несмотря на разнообразие типов батарей и областей применения, особенно важными характеристиками фотоэлектрических систем являются требования к обслуживанию батареи и способность глубоко заряжать батарею при сохранении длительного срока службы. Для обеспечения длительного срока службы при глубоком разряде батареи глубокого разряда могут быть либо открытого типа, с избытком электролитического раствора и толстыми пластинами, либо иммобилизованного электролитического типа.Герметичные гелевые батареи могут быть классифицированы как батареи глубокого разряда, но они обычно выдерживают меньшее количество циклов и меньшие разряды, чем специально разработанные батареи с заливной пластиной или батареи AGM. В аккумуляторах с мелким циклом обычно используются более тонкие пластины, изготовленные из свинцово-кальциевых сплавов, и обычно глубина разряда не превышает 25%.
Батареи для фотоэлектрических или удаленных источников питания (RAPS)
Строгие требования к батареям, используемым в фотоэлектрических системах, побудили нескольких производителей изготавливать батареи, специально предназначенные для фотоэлектрических или других удаленных систем питания.В автономных фотоэлектрических системах чаще всего используются батареи свинцово-кислотного типа с глубоким циклом или необслуживаемые батареи с меньшим циклом. Батареи глубокого цикла могут быть батареями с открытым заливом (которые не требуют обслуживания) или батареями AGM с невыполненным электролитом, которые не требуют обслуживания (но которые требуют осторожности при выборе регулятора). Специальные необслуживаемые батареи с малым циклом работы, которые выдерживают нечастую разрядку, также могут использоваться в фотоэлектрических системах, и при условии, что аккумуляторная батарея спроектирована надлежащим образом, никогда не требуется DOD более 25%.Аккумулятор с длительным сроком службы в правильно спроектированной фотоэлектрической системе при правильном обслуживании может прослужить до 15 лет, но использование батарей, которые не рассчитаны на длительный срок службы, или условий в фотоэлектрической системе, или являются частью плохой конструкции системы может привести к выходу из строя аккумуляторного блока всего через несколько лет.
Доступны несколько других типов батарей специального назначения, они описаны ниже.
Пусковые, осветительные батареи зажигания (SLI). Эти аккумуляторы используются в автомобилях и имеют высокую скорость разряда и заряда.Чаще всего используются электродные пластины, упрочненные либо свинцово-сурьмяной в затопленной конфигурации, либо свинцово-кальциевой в герметичной конфигурации. Эти батареи имеют хороший срок службы в условиях малого цикла, но имеют очень низкий срок службы в условиях глубокого цикла. Батареи SLI не следует использовать в фотоэлектрической системе, поскольку их характеристики не оптимизированы для использования в системе возобновляемых источников энергии, поскольку срок службы фотоэлектрической системы очень мал.
Тяговые или тяговые аккумуляторные батареи. Тяговые или двигательные батареи используются для обеспечения электроэнергией небольших транспортных средств, таких как тележки для гольфа.По сравнению с батареями SLI, они обладают большей способностью выдерживать глубокий цикл при сохранении длительного срока службы. Хотя эта особенность делает их более подходящими для фотоэлектрической системы, чем та, которая использует батареи SLI, силовые батареи не должны использоваться в каких-либо фотоэлектрических системах, поскольку их скорость саморазряда очень высока из-за использования свинцово-сурьмяных электродов. Высокая скорость саморазряда фактически приведет к большим потерям мощности в батарее и сделает общую фотоэлектрическую систему неэффективной, если батареи не будут испытывать большой DOD на ежедневной основе.Способность этих аккумуляторов выдерживать глубокую цикличность также намного ниже, чем у настоящих аккумуляторов глубокого цикла. Поэтому эти батареи не подходят для фотоэлектрических систем.
Жилые или морские батареи. Эти батареи обычно представляют собой компромисс между батареями SLI, тяговыми батареями и настоящими батареями глубокого цикла. Хотя они и не рекомендуются, в некоторых небольших фотоэлектрических системах используются двигательные и морские батареи. Срок службы таких батарей будет ограничен в лучшем случае несколькими годами, так что экономия на замене батарей означает, что такие батареи, как правило, не являются долгосрочным рентабельным вариантом.
Стационарные аккумуляторы. Стационарные батареи часто используются для аварийного питания или источников бесперебойного питания. Это аккумуляторы мелкого цикла, предназначенные для того, чтобы оставаться почти полностью заряженными в течение большей части своего срока службы с лишь периодическими глубокими разрядами. Их можно использовать в фотоэлектрических системах, если размер аккумуляторной батареи не должен опускаться ниже DOD от 10% до 25%.
Батареи глубокого разряда. Батареи глубокого разряда должны обеспечивать срок службы в несколько тысяч циклов при высокой глубине разряда (80% или более).Значительные различия в характеристиках цикла могут наблюдаться с двумя типами батарей глубокого разряда, поэтому следует сравнивать срок службы и степень разряда различных батарей глубокого разряда.
Свинцово-кислотный аккумулятор состоит из электродов из оксида свинца и свинца, погруженных в раствор слабой серной кислоты. Возможные проблемы со свинцово-кислотными аккумуляторами включают:
Газообразование: выделение водорода и кислорода. Выделение аккумулятора газом приводит к проблемам с безопасностью и потере воды из электролита.Потеря воды увеличивает требования к обслуживанию батареи, поскольку воду необходимо периодически проверять и заменять.
Повреждение электродов. Вывод отрицательного электрода мягкий и легко повреждается, особенно в тех случаях, когда аккумулятор может постоянно или сильно двигаться.
Расслоение электролита. Серная кислота — тяжелая вязкая жидкость. По мере разряда батареи концентрация серной кислоты в электролите снижается, а во время зарядки концентрат серной кислоты увеличивается.Это циклическое изменение концентрации серной кислоты может привести к расслоению электролита, при котором более тяжелая серная кислота остается на дне батареи, а менее концентрированный раствор, вода, остается наверху. Непосредственная близость электродных пластин внутри батареи означает, что при физическом встряхивании серная кислота и вода не смешиваются. Однако контролируемое выделение газа электролита способствует смешиванию воды и серной кислоты, но его необходимо тщательно контролировать, чтобы избежать проблем безопасности и потери воды.В большинстве свинцово-кислотных аккумуляторов требуется периодическая, но нечастая подача газа в аккумулятор для предотвращения или обращения вспять расслоения электролита в процессе, называемом «ускоренной» зарядкой.
Сульфатирование аккумулятора. При низком заряде на свинцовом электроде могут расти крупные кристаллы сульфата свинца, в отличие от мелкозернистого материала, который обычно образуется на электродах. Сульфат свинца — изоляционный материал.
Разлив серной кислоты. Если серная кислота вытечет из корпуса батареи, это представляет серьезную угрозу безопасности.Гелеобразование или иммобилизация жидкой серной кислоты снижает вероятность разливов серной кислоты.
Зависание АКБ при низком уровне разряда. Если аккумулятор находится на низком уровне разряда после превращения всего электролита в воду, то точка замерзания электролита также падает.
Потеря активного материала электродов. Потеря активного материала электродов может происходить в результате нескольких процессов. Одним из процессов, который может вызвать необратимую потерю емкости, является отслаивание активного материала из-за изменения объема между xxx и сульфатом свинца.Кроме того, xxx. Неправильные условия зарядки и выделение газа могут вызвать отслоение активного материала с электродов, что приведет к необратимой потере емкости.
В зависимости от того, какая из вышеперечисленных проблем является наиболее важной для конкретного приложения, соответствующие изменения базовой конфигурации батареи улучшают ее характеристики. В случае использования возобновляемых источников энергии указанные выше проблемы повлияют на глубину разряда, срок службы батареи и требования к техническому обслуживанию.Изменения в батарее обычно включают модификацию в одной из трех основных областей:
Изменения в составе и геометрии электродов
замен на раствор электролита
модификации корпуса или клемм аккумуляторной батареи для предотвращения или уменьшения утечки образующегося газообразного водорода.
Коррозия состоит из областей набора или восстановления / окисления, в которых обе реакции происходят на одном и том же электроде. Для аккумуляторной системы коррозия приводит к нескольким пагубным последствиям.Один из эффектов заключается в том, что он превращает металлический электрод в оксид металла.
Все химические реакции протекают как в прямом, так и в обратном направлении. Чтобы обратная реакция протекала, реагенты должны набирать достаточно энергии, чтобы преодолеть электрохимическую разницу между реагентами и продуктами, а также перенапряжение. Обычно в аккумуляторных системах вероятность возникновения обратной реакции мала, так как имеется несколько молекул с достаточно большой энергией. Однако некоторые частицы, хотя и маленькие, обладают достаточной энергией.В заряженной батарее существует процесс, с помощью которого батарея может быть разряжена даже при отсутствии нагрузки, подключенной к батарее. Количество разряда аккумулятора при стоянии называется саморазрядом. Саморазряд увеличивается с увеличением температуры, потому что у большей части продуктов будет достаточно энергии для протекания реакции в обратном направлении.
Идеальным набором химических реакций для батареи является тот, в котором существует большой химический потенциал, который высвобождает большое количество электронов, имеет низкое перенапряжение, спонтанно протекает только в одном направлении и является единственной химической реакцией, которая может произойти.Однако на практике есть несколько эффектов, которые ухудшают характеристики батареи из-за нежелательных химических реакций, таких как изменение фазы объема реагентов или продуктов, а также физическое движение реагентов и продуктов внутри батареи.
Во время химических реакций многие материалы претерпевают изменение либо в фазе, либо, если они остаются в одной и той же фазе, объем и плотность материала могут быть изменены в результате химической реакции. Наконец, материалы, используемые в батарее, в первую очередь анод и катод, могут изменить свою кристалличность или структуру поверхности, что, в свою очередь, повлияет на реакции в батарее.Многие компоненты в окислительно-восстановительных реакциях претерпевают изменение фазы во время окисления или восстановления. Например, в свинцово-кислотной батарее сульфат-ионы меняются с твердой формы (в виде сульфата свинца) на раствор (в виде серной кислоты). Если сульфат свинца перекристаллизовывается где-нибудь, кроме анода или катода, то этот материал теряется для аккумуляторной системы. Во время зарядки только материалы, соединенные с анодом и катодом, могут участвовать в электронном обмене, и поэтому, если материал не касается анода или катода, он больше не может заряжаться.Образование газовой фазы в батарее также представляет особые проблемы. Прежде всего, газовая фаза обычно имеет больший объем, чем исходные реагенты, что вызывает изменение давления в батарее. Во-вторых, если предполагаемые продукты находятся в газовом переходе, они должны быть ограничены анодом и катодом, иначе они не смогут заряжаться.
Изменение громкости также обычно отрицательно сказывается на работе от батареи.
В стандартной свинцово-кислотной батарее электроды погружены в жидкую серную кислоту.Несколько модификаций электролита используются для улучшения характеристик батареи в одной из нескольких областей. Ключевыми параметрами электролита, которые контролируют производительность батареи, являются объем и концентрация электролита, а также образование «пленочного» электролита.
Изменения объема электролита можно использовать для повышения надежности батареи. Увеличение объема электролита делает батарею менее чувствительной к потерям воды и, следовательно, делает регулярное техническое обслуживание менее критичным.Увеличение объема батареи также увеличит ее вес и снизит удельную энергию батареи.
В батареях с «плененным» электролитом серная кислота иммобилизуется либо путем «гелеобразования» серной кислоты, либо с помощью «абсорбирующего стеклянного мата». Оба имеют меньшее выделение газа по сравнению с затопленными свинцово-кислотными аккумуляторами и, следовательно, часто встречаются в герметичных свинцово-кислотных аккумуляторах, не требующих обслуживания.
Желирование. В «гелеобразной» свинцово-кислотной батарее электролит может быть иммобилизован путем гелеобразования серной кислоты с использованием силикагеля.Загустевший электролит имеет преимущество в том, что снижается газообразование, и, следовательно, батареи не требуют особого обслуживания. Кроме того, расслоение электролита не происходит в гелевых батареях, и поэтому ускоренная зарядка не требуется, а поскольку электролит загустевает, вероятность просыпания серной кислоты также снижается. Однако для того, чтобы еще больше снизить газообразование, в этих «гелевых» аккумуляторах также обычно используются свинцово-кальциевые пластины, что делает их непригодными для применения в условиях глубокого разряда.Еще один недостаток состоит в том, что условия зарядки гелеобразной свинцово-кислотной батареи необходимо более тщательно контролировать, чтобы предотвратить перезаряд и повреждение батареи.
Абсорбирующее матирование стекла. Вторая технология, которая может быть использована для иммобилизации серной кислоты, — это «абсорбирующий стеклянный мат» или аккумуляторы AGM. В аккумуляторе AGM серная кислота поглощается матом из стекловолокна, который помещается между пластинами электродов. Аккумуляторы AGM обладают многочисленными преимуществами, включая способность глубоко разряжаться без ущерба для срока службы, обеспечивая высокую скорость заряда / разряда и расширенный температурный диапазон для работы.Ключевым недостатком этих аккумуляторов является необходимость более тщательно контролируемых режимов зарядки и более высокая начальная стоимость.
Основные сведения об аккумуляторах — Progressive Dynamics
Какие типы аккумуляторов рекомендуются? Мастер оборудован преобразователями.
Свинцово-кислотный аккумулятор глубокого цикла, AGM, гелевый элемент
Размер батареи не должен быть меньше размера преобразователя в AMPS.
аккумулятор
Повлияет ли выравнивание на аккумуляторы AGM? Выравнивание в обычном смысле слова для зарядных устройств LA означает до 15.5 вольт на период, часто превышающий час.
Цикл выравнивания, который мы используем, мягкий, 14,4 В в течение 15 минут каждые 21 час в режиме хранения. Доказано, что это способствует снижению сульфатирования свинцово-кислотных аккумуляторов. Это также не влияет на AGM.
Производители AGM заверили нас, что профиль, который мы используем, подходит для аккумуляторов AGM.
Разряжаются ли свинцово-кислотные батареи, когда они не используются? Все батареи, независимо от их химического состава, саморазряжаются.Скорость саморазряда свинцово-кислотных аккумуляторов зависит от температуры хранения или эксплуатации. При температуре 80 градусов по Фаренгейту свинцово-кислотный аккумулятор саморазрядится со скоростью примерно 4% в неделю. Батарея с номиналом 125 ампер-часов будет саморазрядиться со скоростью примерно пять ампер в неделю. Помните об этом, если аккумулятор емкостью 125 Ач хранится в течение четырех месяцев (16 недель) зимой без зарядки, он потеряет 80 ампер из своей 125-амперной емкости. Он также будет сильно сульфатирован, что приведет к дополнительной потере емкости.Держите аккумуляторы заряженными, когда они не используются! свинцово-кислотный
Развивают ли свинцово-кислотные батареи память? Свинцово-кислотные батареи не имеют памяти. свинцово-кислотный
Нужно ли мне полностью разрядить свинцово-кислотный аккумулятор перед его зарядкой? Нет, никогда не разряжайте свинцово-кислотный аккумулятор ниже 80% от его номинальной емкости. Разряд ниже этой точки или 10,5 В может повредить его. свинцово-кислотный
Когда мне нужно выполнить выравнивающий заряд? Выравнивание должно выполняться при первой покупке аккумулятора (это называется освежающим зарядом) и регулярно (каждые 10 циклов разрядки или не реже одного раза в месяц). Снижение производительности также может быть признаком того, что необходим уравнительный заряд. свинцово-кислотный
Что такое уравнительный заряд? Для выравнивающего заряда 12-вольтовой батареи необходимо, чтобы она заряжалась напряжением не менее 14 В.4 В в течение не менее одного часа один раз в месяц или каждые 10 циклов разряда. Выравнивающий заряд предотвращает расслоение батареи и снижает сульфатирование, ведущую причину выхода батареи из строя. свинцово-кислотный
Когда нужно доливать воду в батареи? Частота полива зависит от того, как часто вы используете и заряжаете батареи. Также использование батареек в жарком климате потребует более частого полива. Лучше часто проверять уровень воды в аккумуляторе и при необходимости доливать дистиллированную воду.Никогда не добавляйте воду из-под крана в аккумулятор. Водопроводная вода содержит минералы, которые уменьшают емкость аккумуляторов и увеличивают скорость их саморазряда.
Предупреждение. В новой батарее может быть низкий уровень электролита. Сначала зарядите аккумулятор, а затем при необходимости долейте воды. Добавление воды в аккумулятор перед зарядкой может привести к переливу электролита.
свинцово-кислотный
Каков надлежащий уровень электролита? Уровень электролита в аккумуляторной батарее должен быть чуть ниже дна вентиляционного колодца, примерно на ½ — ¾ дюйма выше верхних частей сепараторов.Никогда не позволяйте уровню электролита опускаться ниже верха пластин. свинцово-кислотный
Нужно ли добавлять кислоту в аккумулятор? При нормальных условиях эксплуатации кислоту добавлять не нужно. Для достижения рекомендованного уровня электролита следует добавлять только дистиллированную или деионизированную воду. свинцово-кислотный
Могут ли мои батареи замерзнуть? Если аккумулятор частично разряжен, электролит в свинцово-кислотном аккумуляторе может замерзнуть.При 40% -ном уровне заряда электролит замерзнет, если температура упадет примерно до -16 градусов F. Когда аккумулятор полностью заряжен, электролит не замерзнет, пока температура не упадет примерно до -92 градусов F. свинцово-кислотный
Какие наиболее частые ошибки допускают владельцы свинцово-кислотных аккумуляторов? Недостаточная зарядка — обычно возникает из-за того, что зарядное устройство не позволяет полностью зарядить аккумулятор после использования. Постоянная работа аккумулятора в частичном состоянии заряда или хранение аккумулятора в разряженном состоянии приводит к образованию сульфата свинца (сульфатации) на пластинах.Сульфатирование снижает производительность аккумулятора и может вызвать преждевременный выход аккумулятора из строя.
Перезаряд — Непрерывная зарядка вызывает ускоренную коррозию положительных пластин, чрезмерное потребление воды и, в некоторых случаях, снижение температуры внутри аккумулятора. Свинцово-кислотные батареи следует заряжать после каждого разряда более чем на 50% от номинальной емкости, а также во время или после длительного хранения в течение 30 дней или более.
Обводнение — В свинцово-кислотных аккумуляторах вода теряется в процессе зарядки.Если уровень электролита упадет ниже верхушки пластин, может произойти непоправимый ущерб. Часто проверяйте уровень воды в аккумуляторе.
Чрезмерный полив — Чрезмерный полив батареи приводит к дополнительному разбавлению электролита, что приводит к снижению производительности батареи. Добавляйте воду в аккумулятор после того, как он полностью заряжен, но никогда, если аккумулятор частично разряжен. свинцово-кислотный
Могу ли я уменьшить потребность в добавлении воды в аккумулятор, снизив напряжение зарядки до 13 В или ниже? Понижение зарядного напряжения уменьшит потребность в добавлении воды, но это вызовет состояние, известное как расслоение батареи.Расслоение батареи возникает, когда серная кислота в смеси электролитов отделяется от воды и начинает концентрироваться на дне батареи.
Эта повышенная концентрация кислоты увеличивает образование сульфата свинца (сульфатирование). Чтобы предотвратить расслоение, аккумулятор должен получать периодический уравнительный заряд (повышение напряжения зарядки до 14,4 В или выше).
свинцово-кислотный
Как работают свинцово-кислотные батареи? Основные сведения об аккумуляторах свинцово-кислотные
AGM
Как мне ухаживать за свинцово-кислотными аккумуляторами? Управление батареями 101 свинцово-кислотный
AGM
Какого размера аккумуляторная батарея? Калькулятор аккумуляторной батареи RV свинцово-кислотный
Аккумуляторная батарея какого размера для инвертора? Калькулятор аккумуляторной батареи RV свинцово-кислотный
Свинцово-кислотный аккумулятор Недостатки и техническое обслуживание
Свинцово-кислотная батарея недостатки
1 / Ограниченная «полезная» емкость
Обычно считается разумным использовать только 30% — 50% номинальной емкости типичных свинцово-кислотных аккумуляторов «глубокого цикла».Это означает, что аккумуляторная батарея на 600 ампер-часов на практике обеспечивает в лучшем случае только 300 ампер-часов реальной емкости.
Если вы даже время от времени разрядите батареи больше, чем это значение, их срок службы резко сократится.
Свинцово-кислотный AGM Полезная емкость
2 / Ограниченный срок службы
Даже если вы бережно относитесь к своим батареям и никогда не разряжаете их слишком сильно, даже самые лучшие свинцово-кислотные батареи глубокого цикла обычно годны только для 500-1000 циклов. Если вы часто подключаетесь к своему батарейному блоку, это может означать, что ваши батареи могут нуждаться в замене после менее чем 2-летнего использования.
Свинцово-кислотный (AGM)
Ожидаемый жизненный цикл по сравнению с DOD
3 / Медленная и неэффективная зарядка
Последние 20% емкости свинцово-кислотных аккумуляторов нельзя «быстро» зарядить. Первые 80% могут быть быстро заряжены интеллектуальным трехступенчатым зарядным устройством (особенно аккумуляторы AGM могут выдерживать большой зарядный ток), но затем начинается фаза «абсорбции», и зарядный ток резко падает.
Как и в случае с проектом разработки программного обеспечения, последние 20% работы могут занять 80% времени.
В этом нет ничего страшного, если вы заряжаете подключенный к сети на ночь, но это огромная проблема, если вам приходится оставлять генератор работающим на несколько часов (что может быть довольно шумным и дорогостоящим в эксплуатации). И если вы зависите от солнечной энергии и солнце садится до того, как эти последние 20% будут заполнены, вы можете легко получить батареи, которые никогда не будут полностью заряжены.
Неполная зарядка последних нескольких процентов не была бы большой проблемой на практике, если бы не тот факт, что неправильная регулярная полная зарядка свинцово-кислотных аккумуляторов приводит к их преждевременному старению.
4 / Потраченная энергия
В дополнение к потере времени генератора свинцово-кислотные батареи страдают еще одной проблемой эффективности — они тратят до 15% энергии, вложенной в них, из-за присущей им неэффективности зарядки. Таким образом, если вы обеспечиваете мощность 100 ампер, вы сохраняете только 85 ампер-часов.
Это может быть особенно неприятно при зарядке от солнечной батареи, когда вы пытаетесь выжать из каждого усилителя как можно больше эффективности до того, как солнце сядет или не закроется облаками.
5 / Убытки Пойкерта
Чем быстрее вы разрядите свинцово-кислотную батарею любого типа, тем меньше энергии вы сможете получить от нее. Этот эффект можно рассчитать, применив закон Пойкерта (названный в честь немецкого ученого В. Пойкерта), и на практике это означает, что сильноточные нагрузки, такие как кондиционер, микроволновая печь или индукционная плита, могут привести к тому, что батарея свинцово-кислотных аккумуляторов сможет работать фактически доставляет всего 60% своей нормальной емкости. Это огромная потеря емкости, когда она вам нужна больше всего…
Последствия потерь Пойкерта при быстрой разрядке AGM
В приведенном выше примере показана спецификация батареи Concord AGM: в этой спецификации указано, что батарея может обеспечить 100% номинальной емкости при разрядке за 20 часов (C / 20). При разрядке за один час (C / 1) аккумулятор обеспечивает только 60% номинальной емкости. Это прямое следствие потерь Пойкерта.
В конце дня батарея AGM , рассчитанная на 100 Ач при C / 20, обеспечит полезную емкость 30 Ач при разряде за один час как 30 Ач = 100 Ач x 50% DoD x 60% (потери Пойкерта).
Полезная емкость свинцово-кислотной смеси при C / 20
(20 часов разрядки) Полезная емкость свинцово-кислотного оборудования при C / 1
(разряд за один час)
6 / Проблемы с размещением
Залитые свинцово-кислотные батареи выделяют ядовитый кислотный газ во время зарядки, и они должны содержаться в герметичном батарейном отсеке с выходом наружу.Они также должны храниться в вертикальном положении, чтобы избежать разлива электролита из аккумуляторной батареи.
Аккумуляторы
AGM не имеют этих ограничений и могут быть размещены в непроветриваемых помещениях — даже внутри вашего жилого помещения. Это одна из причин, по которой аккумуляторы AGM стали такими популярными среди моряков.
6 / Требования к техническому обслуживанию
Залитые свинцово-кислотные батареи необходимо периодически доливать дистиллированной водой, что может быть обременительным делом при техническом обслуживании, если к отсекам для батарей трудно добраться.
AGM и гелевые ячейки действительно не требуют обслуживания. Однако отсутствие необходимости в техническом обслуживании имеет и обратную сторону — аккумулятор с затопленными ячейками, который случайно перезарядился, часто можно восстановить, заменив выкипевшую воду. Гелевый или перезаряженный аккумулятор AGM часто необратимо разрушается.
7 / падение напряжения
Полностью заряженный свинцово-кислотный аккумулятор на 12 В начинает работать с напряжением около 12,8 В, но по мере разрядки напряжение постоянно падает. Напряжение падает ниже 12 вольт, когда батарея все еще имеет оставшееся 35% от общей емкости, но некоторая электроника может не работать при напряжении менее 12 вольт.Этот эффект «провисания» также может привести к затемнению света.
Эффект просадки напряжения при высокой мощности
8 / Размер и вес
Типичный аккумулятор размера 8D, который обычно используется для больших батарейных блоков, имеет размер 20,5 ″ x 10,5 ″ x 9,5 ″. Если взять конкретный пример 8D, троян 8D-AGM весит 167 фунтов и обеспечивает всего 230 ампер-часов общей емкостью — что оставляет вам 115 ампер-часов, которые можно использовать по-настоящему, и только 70 ампер-часов для приложений с высокой разрядкой!
Если вы разрабатываете для обширной стыковки, вам понадобится как минимум четыре 8D или целых восемь.Это ОЧЕНЬ большой вес, который влияет на экономию топлива.
И, если у вас ограниченное пространство для батарей на вашей установке — только размер батарей ограничит вашу емкость.
Удельная плотность энергии по аккумуляторной технологии Этот товар является исключительной собственностью PowerTech Systems.
Воспроизведение без разрешения запрещено.
Полное руководство по сравнению литиевых и свинцово-кислотных батарей
Когда дело доходит до выбора правильного аккумулятора для вашего приложения у вас, вероятно, есть список условий, которые вам необходимо выполнить.Какое напряжение необходимо, какова требуемая мощность, циклический или резервный, пр.
После того, как вы сузили специфику вы можете спросить: «Нужна ли мне литиевая батарея или традиционный герметичный свинцовый кислотная батарея? » Или, что более важно, «в чем разница между литием?» и запаянная свинцово-кислотная? » Перед выбором химия батареи, так как у обоих есть сильные и слабые стороны.
В данном блоге под литием понимаются только литий-железо-фосфатные (LiFePO4) батареи, а SLA — свинцово-кислотные / герметичные свинцово-кислотные батареи.
Здесь мы рассмотрим разницу в производительности литиевых и свинцово-кислотных аккумуляторов.
CYCLIC PERFORMANCE LITHIUM VS SLA
Наиболее заметным различием между литиевым фосфатом железа и свинцово-кислотным является тот факт, что емкость литиевой батареи не зависит от скорости разряда. На приведенном ниже рисунке сравнивается фактическая емкость в процентах от номинальной емкости батареи со скоростью разряда, выраженной C (C равняется току разряда, деленному на номинальную емкость).При очень высокой скорости разряда, например 0,8 ° C, емкость свинцово-кислотного аккумулятора составляет всего 60% от номинальной емкости. Узнайте больше о нормах заряда батарей.
Емкость литиевых батарей по сравнению с разными типами свинцово-кислотных батарей при различных токах разряда
Следовательно, в циклических приложениях, где скорость разряда часто превышает 0,1 ° C, литиевая батарея с более низким номиналом часто будет иметь более высокую фактическую емкость, чем сопоставимая свинцово-кислотная батарея. Это означает, что при той же номинальной емкости литий будет стоить дороже, но вы можете использовать литий меньшей емкости для того же приложения по более низкой цене.Стоимость владения, если рассматривать цикл, еще больше увеличивает ценность литиевой батареи по сравнению со свинцово-кислотной батареей.
Второе наиболее заметное различие между SLA и литием — это циклическая производительность лития. Срок службы лития в большинстве случаев в десять раз превышает срок службы SLA. Это снижает стоимость цикла лития по сравнению с SLA, а это означает, что вам придется заменять литиевую батарею реже, чем SLA в циклических приложениях.
Сравнение срока службы батареи LiFePO4 и SLA
ПОСТОЯННАЯ ПОДАЧА ЭНЕРГИИ ЛИТИЯ ПРОТИВ СВИНЦОВОЙ КИСЛОТЫ
Литий
обеспечивает одинаковое количество энергии в течение всего цикла разряда, тогда как в соответствии с соглашением SLA подача энергии начинается с высокой мощности, но затем рассеивается.Преимущество постоянной мощности лития показано на графике ниже, который показывает зависимость напряжения от состояния заряда.
Здесь мы видим постоянное преимущество лития по сравнению со свинцово-кислотным.
Литиевая батарея, показанная оранжевым цветом, имеет постоянное напряжение, поскольку она разряжается в течение всего процесса разряда. Мощность — это функция напряжения, умноженного на ток. Потребление тока будет постоянным, и, таким образом, передаваемая мощность, умноженная на мощность, будет постоянной. Итак, давайте рассмотрим это на примере из реальной жизни.
Вы когда-нибудь включали фонарик и заметили, что он тусклее, чем в последний раз? Это потому что батарея внутри фонарика умирает, но еще не полностью разряжена. Он излучает небольшую мощность, но ее недостаточно, чтобы полностью осветить лампочку.
Если бы это была литиевая батарея, лампочка была бы такой же яркой с начала и до конца. Вместо того, чтобы гаснуть, лампочка просто не включалась бы вообще, если бы батарея была разряжена.
ВРЕМЯ ЗАРЯДКИ ЛИТИЯ И SLA
Аккумуляторы SLA, как известно, заряжаются медленно.В большинстве циклических приложений вам необходимо иметь дополнительные батареи SLA, чтобы вы все еще могли использовать свое приложение, пока другая батарея заряжается. В резервных приложениях аккумулятор SLA должен постоянно заряжаться.
Зарядка литиевых батарей в четыре раза быстрее, чем SLA. Более быстрая зарядка означает, что батарея используется дольше и, следовательно, требует меньше батарей. Они также быстро восстанавливаются после события (например, в резервном или резервном приложении). В качестве бонуса нет необходимости держать литий на плавающем заряде для хранения.Для получения дополнительной информации о том, как зарядить литиевую батарею, ознакомьтесь с нашим Руководством по зарядке литиевых батарей.
РАБОЧИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ БАТАРЕИ
Литий
по своим характеристикам намного превосходит SLA в высокотемпературных приложениях. Фактически, срок службы лития при 55 ° C в два раза больше, чем у SLA при комнатной температуре. Литий превосходит свинец в большинстве условий, но особенно силен при повышенных температурах.
Срок службы батарей LiFePO4 в зависимости от температуры
ХОЛОДНАЯ ТЕМПЕРАТУРА РАБОТЫ АККУМУЛЯТОРА
Низкие температуры могут привести к значительному снижению емкости батарей любого химического состава.Зная это, при оценке батареи для работы при низких температурах необходимо учитывать две вещи: зарядку и разрядку. Литиевая батарея не принимает заряд при низкой температуре (ниже 32 ° F). Однако SLA может принимать слаботочные заряды при низкой температуре.
И наоборот, литиевая батарея имеет более высокий разряд емкость при более низких температурах, чем SLA. Это означает, что литиевые батареи не обязательно быть слишком рассчитанным на низкие температуры, но зарядка может быть ограничивающий фактор.При 0 ° F литий разряжается на 70% своей номинальной емкости. но SLA составляет 45%.
Одна вещь, которую следует учитывать при низких температурах, — это состояние литиевой батареи, когда вы хотите ее зарядить. Если аккумулятор только что закончил разряжаться, он вырабатывает достаточно тепла, чтобы принять заряд. Если аккумулятор успел остыть, он может не принять заряд, если температура ниже 32 ° F.
УСТАНОВКА АККУМУЛЯТОРА
Если вы когда-либо пытались установить свинцово-кислотную батарею, вы знаете, как важно не устанавливать ее в перевернутом положении, чтобы предотвратить любые потенциальные проблемы с вентиляцией.Хотя SLA разработан таким образом, чтобы не допускать утечки, вентиляционные отверстия допускают некоторый остаточный выброс газов.
В конструкции литиевой батареи все элементы герметичны по отдельности и не могут протекать. Это означает, что нет ограничений в ориентации установки литиевой батареи. Его можно без проблем установить на бок, вверх ногами или стоя.
СРАВНЕНИЕ ВЕСА АККУМУЛЯТОРА
Литий
в среднем на 55% легче, чем SLA. В приложениях для езды на велосипеде это особенно важно, когда аккумулятор устанавливается в мобильное приложение (аккумуляторы для мотоциклов или скутеров) или когда вес может повлиять на производительность (например, в робототехнике).При использовании в режиме ожидания вес является важным фактором в удаленных приложениях (солнечные поля) и там, где установка затруднена (например, в системах аварийного освещения).
Сравнение веса литиевых и свинцово-кислотных аккумуляторов
SLA ПРОТИВ ЛИТИЕВОЙ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ
Литий
не следует хранить при 100% уровне заряда (SOC), тогда как SLA необходимо хранить при 100%. Это связано с тем, что скорость саморазряда батареи SLA в 5 раз или больше, чем у литиевой батареи.Фактически, многие клиенты будут поддерживать свинцово-кислотную батарею на хранении с помощью постоянного зарядного устройства, чтобы постоянно поддерживать батарею на 100%, чтобы срок службы батареи не уменьшался из-за хранения.
СЕРИЯ
И ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА АККУМУЛЯТОРА
Краткое и важное замечание: при последовательной и параллельной установке батарей важно, чтобы они соответствовали всем факторам, включая емкость, напряжение, сопротивление, состояние заряда и химический состав. SLA и литиевые батареи нельзя использовать вместе в одной цепочке.
Поскольку батарея SLA считается «глупой» батареей по сравнению с литиевой (у которой есть печатная плата, которая контролирует и защищает батарею), она может работать с гораздо большим количеством батарей в цепочке, чем литиевая.
Длина цепочки лития ограничена компонентами на печатной плате. Компоненты печатной платы могут иметь ограничения по току и напряжению, которые превышают длинные последовательные цепочки. Например, последовательная цепочка из четырех литиевых батарей будет иметь максимальное напряжение 51.2 вольта. Второй фактор — это защита батарей. Одна батарея, превышающая пределы защиты, может нарушить зарядку и разрядку всей цепочки батарей. Большинство литиевых струн ограничено 6 или менее (в зависимости от модели), но более длинные струны могут быть достигнуты с помощью дополнительных инженеров.
Между SLA и производительностью литиевых батарей существует много различий. В большинстве случаев литиевая батарея более сильная. Тем не менее, SLA не следует сбрасывать со счетов, поскольку он все еще имеет преимущество перед литием в некоторых приложениях, таких как длинные струны, чрезвычайно высокая скорость разряда и зарядка при низких температурах.Если есть приложение, не описанное выше, или у вас есть дополнительные вопросы, свяжитесь с нами.
Основные характеристики герметичных свинцово-кислотных аккумуляторов
Вот наше руководство по основным характеристикам герметичных свинцово-кислотных аккумуляторов, которые делают их идеальным выбором для различных применений.
Герметичный, необслуживаемый
Герметичная герметичная свинцово-кислотная аккумуляторная батарея с регулируемым клапаном и защитой от влаги обеспечивает бесперебойную и безопасную работу в любом положении.Нет необходимости добавлять электролит, так как газы, образующиеся во время зарядки, рекомбинируются в уникальном «кислородном цикле».
Простота обращения
Для герметичных свинцово-кислотных аккумуляторов не требуются специальные меры предосторожности при обращении или транспортировочные контейнеры, наземные или воздушные, из-за герметичной конструкции аккумулятора.
Экономичный
Высокая стоимость ватт-часов на доллар стала возможной благодаря материалам, используемым в герметичной свинцово-кислотной батарее: они легко доступны и дешевле, чем альтернативные химические составы батарей, такие как литиевые батареи.
Серия Power Sonic PG 2V имеет расчетный срок службы более 12 лет.
Длительный срок службы
Герметичные свинцово-кислотные батареи могут иметь расчетный срок службы от 3-5 лет до 12+ лет в зависимости от производственного процесса батареи. На срок службы батареи влияет множество факторов, в том числе температура. Для получения дополнительной информации просмотрите наше техническое руководство.
Гибкость дизайна
Герметичные свинцово-кислотные батареи
можно использовать последовательно и / или параллельно для выбора напряжения и емкости.Благодаря недавним достижениям в конструкции одна и та же батарея может использоваться как в циклических, так и в резервных приложениях. Наш ассортимент аккумуляторов — один из самых больших в отрасли.
Прочная конструкция
Ударопрочный аккумуляторный корпус изготовлен из непроводящего пластика АБС. Батареи большой емкости часто имеют полипропиленовые корпуса; все эти материалы обладают высокой устойчивостью к ударам, вибрации, химическим веществам и теплу. Огнестойкие (FR) батарейные отсеки и крышки доступны для всего нашего ассортимента моделей батарей.
Серия Power Sonic PSH не распространяет горение в соответствии с UL94-V0.
Компактный дизайн
Power Sonic использует современный дизайн, высококачественные материалы и тщательно контролируемый процесс изготовления пластин, чтобы обеспечить отличный выход на каждую ячейку. Высокая плотность энергии обеспечивает превосходное соотношение мощность / объем и мощность / вес.
Высокая скорость разряда
Низкое внутреннее сопротивление допускает токи разряда, в десять раз превышающие номинальную емкость аккумулятора. Таким образом, относительно небольшие батареи могут быть рекомендованы в приложениях, требующих высоких пиковых токов.
Длительный срок хранения
Низкая скорость саморазряда может позволить хранить полностью заряженные батареи до года в зависимости от температуры хранения. Пожалуйста, просмотрите наше техническое руководство для получения дополнительной информации о влиянии температуры на срок хранения.
Широкая рабочая температура
Свинцово-кислотные аккумуляторы
Power Sonic можно разряжать в диапазоне температур от -4 ° F (-20 ° C) до 140 ° F (60 ° C) и заряжать при температуре от -5 ° F (-15 ° C). до 122 ° F (50 ° C).
Восстановление глубокого разряда
Специальные сепараторы, усовершенствованный состав пластин и тщательно сбалансированная система электролита значительно улучшают способность восстанавливаться после чрезмерно глубокого разряда, что проявляется в чистых свинцовых, гелевых и трубчатых гелевых батареях Power Sonic.
Свинцово-кислотная технология »Электроника
Как работает свинцово-кислотная аккумуляторная батарея — ознакомьтесь с технологией, принципом действия, преимуществами и конструкцией свинцово-кислотной аккумуляторной батареи.
Аккумуляторная технология Включает:
Обзор аккумуляторной технологии Определения и термины батареи NiCad NiMH Литий-ионный Свинцово-кислотные
Свинцово-кислотные батареи дешевы, удобны и подходят для многих аккумуляторных батарей. Они, вероятно, наиболее известны своим использованием в транспортных средствах, где они обеспечивают питание для всего, от запуска до электроники и многого другого.
Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи имеют много преимуществ для автомобильной и многих других областей применения: они обладают большим током и устойчивостью к скачкам напряжения, что идеально подходит для запуска двигателей внутреннего сгорания.
Свинцово-кислотные батареи — это хорошо зарекомендовавшая себя технология, и их можно легко производить с использованием относительно низкотехнологичного оборудования.
Основные сведения о свинцово-кислотных аккумуляторах: как они работают
При рассмотрении того, как работает свинцово-кислотная аккумуляторная батарея, необходимо обратить внимание на основные компоненты. Батарея состоит из сравнительно небольшого количества компонентов — по сути, есть четыре основных элемента:
Положительная пластина: Покрыта пастой из диоксида свинца.
Отрицательная пластина: Изготовлена из губчатого свинца.
Разделитель: Это изолирующий материал между двумя пластинами, но он позволяет электролиту и ионам проникать в него, обеспечивая проводимость без соприкосновения двух пластин.
Электролит: Состоит из воды и серной кислоты
Все эти составляющие содержатся в пластиковом контейнере, который удерживает электролит и батарею вместе.
Батарея в целом обычно состоит из нескольких последовательно соединенных ячеек, обеспечивающих необходимое напряжение, поскольку каждая ячейка способна обеспечивать ЭДС 2,1 вольт.
Чтобы основной свинцово-кислотный элемент мог вырабатывать напряжение, он должен сначала получить заряд. Приложенное для этого напряжение должно быть больше 2,1 вольт, чтобы ток мог протекать в ячейку. Если бы оно было меньше этого, заряд действительно вытекал бы из него.
После зарядки элемент или батарея могут обеспечивать заряд внешних цепей, часто работая в течение нескольких часов в зависимости от разряда элемента или батареи.
Саморазряд свинцово-кислотных аккумуляторов
Характеристики саморазряда свинцово-кислотных аккумуляторов относительно хорошие. При комнатной температуре 20 ° C скорость саморазряда составляет около 3% в месяц> Теоретически свинцово-кислотный аккумулятор может храниться до 12 месяцев без подзарядки. Однако при более высоких температурах саморазряд выше. При 30 ° C саморазряд увеличивается, и через 6 месяцев потребуется подзарядка. Если в течение некоторого времени уровень заряда батареи упадет ниже 60%, это приведет к сульфатации.
Сульфатирование — это процесс, снижающий емкость свинцово-кислотных аккумуляторов. При нормальном использовании образуются маленькие кристаллы сульфата, но они нормальны и не вредны. Однако во время длительного отсутствия заряда аморфный сульфат свинца превращается в стабильный кристалл и осаждается на отрицательных пластинах. Это приводит к развитию крупных кристаллов, которые уменьшают количество активного материала внутри ячейки и приводят к уменьшению емкости внутри ячейки.
Преимущества и недостатки свинцово-кислотных аккумуляторов
Хотя свинцово-кислотные батареи широко используются, поскольку они имеют ряд явных преимуществ, они также имеют несколько основных недостатков.Все это необходимо учитывать при принятии решения о том, использовать эту технологию или нет.
Преимущества свинцово-кислотных аккумуляторов
Зрелые технологии
Относительно дешево в производстве и покупке (они обеспечивают самую низкую стоимость единицы емкости для перезаряжаемых элементов)
Большая токовая нагрузка
Может быть использован для различных целей
Терпимость к злоупотреблениям
Толерантность к завышению цен
Доступен широкий диапазон размеров и спецификаций
Многие производители по всему миру
Свинцово-кислотный аккумулятор Недостатки
Выход из строя через несколько лет Срок службы обычно 300-500 циклов
Не всегда может использоваться в различных ориентациях
Едкий электролит (может вызвать ожоги людей и коррозию металлических конструкций)
Свинец не является экологически чистым
Кислота требует осторожного обращения
Не подходит для быстрой зарядки
После введения электролита необходимо хранить в заряженном состоянии
Типичная эффективность зарядки всего около 70%
Свинцово-кислотная батарея очень хорошо зарекомендовала себя.Он используется более 150 лет и в настоящее время является одной из опор автомобильной промышленности. Свинцово-кислотная аккумуляторная батарея отличается высокой токовой нагрузкой, низкой стоимостью и устойчивостью к неправильному обращению. Это делает его идеальным для многих приложений. Однако с переходом к более экологически чистым источникам энергии за электромобилями теперь, похоже, будущее, поскольку производители и законодательство указывают на постепенный отказ от двигателей внутреннего сгорания. Для электромобилей литий-ионная технология обеспечивает лучшую производительность, они более экологически приемлемы и обладают производительностью, позволяющей электромобилям добиться успеха.Таким образом, свинцово-кислотные батареи, вероятно, будут использоваться значительно реже.
Другие электронные компоненты: Резисторы
Конденсаторы Индукторы Кристаллы кварца Диоды Транзистор Фототранзистор Полевой транзистор Типы памяти Тиристор Разъемы Разъемы RF Клапаны / трубки Аккумуляторы Переключатели Реле
Вернуться в меню «Компоненты». . .
Об аккумуляторах> Что такое свинцовый аккумулятор?
Первоначальный процесс начинается с изготовления сеток из сплава свинца, смешанного с небольшим процентным содержанием других металлов.Решетки проводят ток и создают структуру для прилипания активного материала.
Затем на сетки наносится пастообразная смесь оксида свинца — порошка свинца и других материалов — серной кислоты и воды. В пасту добавляется расширительный материал из порошкообразных сульфатов для изготовления отрицательных пластин.
Оттуда приклеенную пластину нужно будет закрепить. Отверждение обычно происходит в контролируемой среде с температурой от высокой до высокой и изменяющейся влажностью в течение двух-четырех непрерывных дней.Во время этого процесса происходит рост кристаллизации, который связывает пасту с сетками. После отверждения пластины должны полностью остыть и высохнуть.

Когда тарелки будут готовы, их нужно будет в качестве альтернативы уложить друг на друга с кусочком разделителя между ними. Разделители представляют собой листы пористого материала, которые предотвращают короткие замыкания, но позволяют электрическому току течь между пластинами. После соответствующего объединения все плюсы соединяются вместе, а по отдельности все негативы соединяются вместе.Эта комбинация положительных, отрицательных и разделительных элементов называется элементом. Затем элементы правильно сориентируются, вставляются в аккумуляторный отсек и свариваются. Элементы обычно расположены последовательно, чтобы двухвольтовый элемент достиг шести, 12 или любого другого предполагаемого напряжения конечной батареи.
Затем к верхней части корпуса приваривается крышка, которая содержит соединенные элементы, а клеммные колодки формируются снаружи, создавая кислотостойкое уплотнение.
Поскольку конструкция батареи завершена, ее можно заполнить серной кислотой или электролитом и поместить на пластовый заряд. Во время формирования заряда аккумулятор подключается к источнику электроэнергии и заряжается в течение многих часов.
No related posts.

Какие типы аккумуляторов рекомендуются?	Мастер оборудован преобразователями. Свинцово-кислотный аккумулятор глубокого цикла, AGM, гелевый элемент Размер батареи не должен быть меньше размера преобразователя в AMPS.	аккумулятор
Повлияет ли выравнивание на аккумуляторы AGM?	Выравнивание в обычном смысле слова для зарядных устройств LA означает до 15.5 вольт на период, часто превышающий час. Цикл выравнивания, который мы используем, мягкий, 14,4 В в течение 15 минут каждые 21 час в режиме хранения. Доказано, что это способствует снижению сульфатирования свинцово-кислотных аккумуляторов. Это также не влияет на AGM. Производители AGM заверили нас, что профиль, который мы используем, подходит для аккумуляторов AGM.
Разряжаются ли свинцово-кислотные батареи, когда они не используются?	Все батареи, независимо от их химического состава, саморазряжаются.Скорость саморазряда свинцово-кислотных аккумуляторов зависит от температуры хранения или эксплуатации. При температуре 80 градусов по Фаренгейту свинцово-кислотный аккумулятор саморазрядится со скоростью примерно 4% в неделю. Батарея с номиналом 125 ампер-часов будет саморазрядиться со скоростью примерно пять ампер в неделю. Помните об этом, если аккумулятор емкостью 125 Ач хранится в течение четырех месяцев (16 недель) зимой без зарядки, он потеряет 80 ампер из своей 125-амперной емкости. Он также будет сильно сульфатирован, что приведет к дополнительной потере емкости.Держите аккумуляторы заряженными, когда они не используются!	свинцово-кислотный
Развивают ли свинцово-кислотные батареи память?	Свинцово-кислотные батареи не имеют памяти.	свинцово-кислотный
Нужно ли мне полностью разрядить свинцово-кислотный аккумулятор перед его зарядкой?	Нет, никогда не разряжайте свинцово-кислотный аккумулятор ниже 80% от его номинальной емкости. Разряд ниже этой точки или 10,5 В может повредить его.	свинцово-кислотный
Когда мне нужно выполнить выравнивающий заряд?	Выравнивание должно выполняться при первой покупке аккумулятора (это называется освежающим зарядом) и регулярно (каждые 10 циклов разрядки или не реже одного раза в месяц). Снижение производительности также может быть признаком того, что необходим уравнительный заряд.	свинцово-кислотный
Что такое уравнительный заряд?	Для выравнивающего заряда 12-вольтовой батареи необходимо, чтобы она заряжалась напряжением не менее 14 В.4 В в течение не менее одного часа один раз в месяц или каждые 10 циклов разряда. Выравнивающий заряд предотвращает расслоение батареи и снижает сульфатирование, ведущую причину выхода батареи из строя.	свинцово-кислотный
Когда нужно доливать воду в батареи?	Частота полива зависит от того, как часто вы используете и заряжаете батареи. Также использование батареек в жарком климате потребует более частого полива. Лучше часто проверять уровень воды в аккумуляторе и при необходимости доливать дистиллированную воду.Никогда не добавляйте воду из-под крана в аккумулятор. Водопроводная вода содержит минералы, которые уменьшают емкость аккумуляторов и увеличивают скорость их саморазряда. Предупреждение. В новой батарее может быть низкий уровень электролита. Сначала зарядите аккумулятор, а затем при необходимости долейте воды. Добавление воды в аккумулятор перед зарядкой может привести к переливу электролита.	свинцово-кислотный
Каков надлежащий уровень электролита?	Уровень электролита в аккумуляторной батарее должен быть чуть ниже дна вентиляционного колодца, примерно на ½ — ¾ дюйма выше верхних частей сепараторов.Никогда не позволяйте уровню электролита опускаться ниже верха пластин.	свинцово-кислотный
Нужно ли добавлять кислоту в аккумулятор?	При нормальных условиях эксплуатации кислоту добавлять не нужно. Для достижения рекомендованного уровня электролита следует добавлять только дистиллированную или деионизированную воду.	свинцово-кислотный
Могут ли мои батареи замерзнуть?	Если аккумулятор частично разряжен, электролит в свинцово-кислотном аккумуляторе может замерзнуть.При 40% -ном уровне заряда электролит замерзнет, если температура упадет примерно до -16 градусов F. Когда аккумулятор полностью заряжен, электролит не замерзнет, пока температура не упадет примерно до -92 градусов F.	свинцово-кислотный
Какие наиболее частые ошибки допускают владельцы свинцово-кислотных аккумуляторов?	Недостаточная зарядка — обычно возникает из-за того, что зарядное устройство не позволяет полностью зарядить аккумулятор после использования. Постоянная работа аккумулятора в частичном состоянии заряда или хранение аккумулятора в разряженном состоянии приводит к образованию сульфата свинца (сульфатации) на пластинах.Сульфатирование снижает производительность аккумулятора и может вызвать преждевременный выход аккумулятора из строя. Перезаряд — Непрерывная зарядка вызывает ускоренную коррозию положительных пластин, чрезмерное потребление воды и, в некоторых случаях, снижение температуры внутри аккумулятора. Свинцово-кислотные батареи следует заряжать после каждого разряда более чем на 50% от номинальной емкости, а также во время или после длительного хранения в течение 30 дней или более. Обводнение — В свинцово-кислотных аккумуляторах вода теряется в процессе зарядки.Если уровень электролита упадет ниже верхушки пластин, может произойти непоправимый ущерб. Часто проверяйте уровень воды в аккумуляторе. Чрезмерный полив — Чрезмерный полив батареи приводит к дополнительному разбавлению электролита, что приводит к снижению производительности батареи. Добавляйте воду в аккумулятор после того, как он полностью заряжен, но никогда, если аккумулятор частично разряжен.	свинцово-кислотный
Могу ли я уменьшить потребность в добавлении воды в аккумулятор, снизив напряжение зарядки до 13 В или ниже?	Понижение зарядного напряжения уменьшит потребность в добавлении воды, но это вызовет состояние, известное как расслоение батареи.Расслоение батареи возникает, когда серная кислота в смеси электролитов отделяется от воды и начинает концентрироваться на дне батареи. Эта повышенная концентрация кислоты увеличивает образование сульфата свинца (сульфатирование). Чтобы предотвратить расслоение, аккумулятор должен получать периодический уравнительный заряд (повышение напряжения зарядки до 14,4 В или выше).	свинцово-кислотный
Как работают свинцово-кислотные батареи?	Основные сведения об аккумуляторах	свинцово-кислотные AGM
Как мне ухаживать за свинцово-кислотными аккумуляторами?	Управление батареями 101	свинцово-кислотный AGM
Какого размера аккумуляторная батарея?	Калькулятор аккумуляторной батареи RV	свинцово-кислотный
Аккумуляторная батарея какого размера для инвертора?	Калькулятор аккумуляторной батареи RV	свинцово-кислотный

§42. Кислотные аккумуляторы | Электротехника

Особенности конструкции свинцово-кислотных батарей

Батареи свинцово-кислотные стационарные. Часть 22. Типы с регулирующим клапаном. Требования – РТС-тендер

Приложение А

Приложение В

Приложение ДА

Замена свинцово-кислотных аккумуляторов на литиевые

Отличия свинцово-кислотных и LiFePO4 аккумуляторов

Преимущества LiFePO4 аккумуляторов

Недостатки LiFePO4 аккумуляторов

Варианты LiFePO4 аккумуляторов для катера

Батареи известных брендов

Готовые литиевые аккумуляторы

Подготовка к установке

Принцип работы свинцово-кислотного аккумулятора.

Аккумуляторные батареи

Принцип работы свинцового аккумулятора

Главная страница

Дистанционное образование

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

Свинцово-кислотные тяговые аккумуляторы ➡ ООО «ТД Елхим-Искра»

аккумулятор для ИБП котлов отопления

| PVEducation

Ускоренная зарядка

Удельный вес (SG)

Особые требования для гелевых герметичных свинцово-кислотных аккумуляторов

Установка

Батареи для фотоэлектрических или удаленных источников питания (RAPS)

Доступны несколько других типов батарей специального назначения, они описаны ниже.

Основные сведения об аккумуляторах — Progressive Dynamics

Свинцово-кислотный аккумулятор Недостатки и техническое обслуживание

Свинцово-кислотная батарея недостатки

1 / Ограниченная «полезная» емкость

2 / Ограниченный срок службы

3 / Медленная и неэффективная зарядка

4 / Потраченная энергия

5 / Убытки Пойкерта

6 / Проблемы с размещением

6 / Требования к техническому обслуживанию

7 / падение напряжения

8 / Размер и вес

Полное руководство по сравнению литиевых и свинцово-кислотных батарей

CYCLIC PERFORMANCE LITHIUM VS SLA

ПОСТОЯННАЯ ПОДАЧА ЭНЕРГИИ ЛИТИЯ ПРОТИВ СВИНЦОВОЙ КИСЛОТЫ

ВРЕМЯ ЗАРЯДКИ ЛИТИЯ И SLA

РАБОЧИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ БАТАРЕИ

ХОЛОДНАЯ ТЕМПЕРАТУРА РАБОТЫ АККУМУЛЯТОРА

УСТАНОВКА АККУМУЛЯТОРА

СРАВНЕНИЕ ВЕСА АККУМУЛЯТОРА

SLA ПРОТИВ ЛИТИЕВОЙ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ

И ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА АККУМУЛЯТОРА

Основные характеристики герметичных свинцово-кислотных аккумуляторов

Герметичный, необслуживаемый

Простота обращения

Экономичный

Длительный срок службы

Гибкость дизайна

Прочная конструкция

Компактный дизайн

Высокая скорость разряда

Длительный срок хранения

Широкая рабочая температура

Восстановление глубокого разряда

Свинцово-кислотная технология »Электроника

Основные сведения о свинцово-кислотных аккумуляторах: как они работают

Саморазряд свинцово-кислотных аккумуляторов

Преимущества и недостатки свинцово-кислотных аккумуляторов

Об аккумуляторах> Что такое свинцовый аккумулятор?

Добавить комментарий Отменить ответ