Тип батареи аккумуляторной: Типы аккумуляторных батарей для систем автономного электроснабжения

Типы автомобильных аккумуляторных батарей

Типы автомобильных аккумуляторных батарей

Аккумуляторная батарея — химический источник электрического тока, состоящий из объединения (батареи) нескольких отдельных элементов питания. Использование нескольких элементов вместо одного позволяет получить большее напряжение или большую силу тока, в зависимости от способа подключения — последовательного или параллельного.

Существует несколько типов аккумуляторов, отличающихся материалом электродов и электролита. Многие слышали и знают, например, что есть всевозможные никель-кадмиевые, никель-металлгидридные, литий-ионные, свинцово-кислотные аккумуляторы.

Из всего разнообразия в автомобилях в качестве стартерных используются только свинцовые. Это обусловлено тем, что аккумуляторы этого типа обладают максимальной, по сравнению с другими, энергоемкостью и способностью за короткий момент времени отдавать большой ток. При этом приходится мириться с тем, что как кислота, так и свинец — очень вредные вещества. Корпуса всех свинцовых аккумуляторов делаются из прочной кислотостойкой пластмассы, чтобы обеспечить максимальную безопасность во время транспортировки и эксплуатации.

В настоящее время в качестве материала для электродов используется свинец не в чистом виде, а с разнообразными добавками, в зависимости от которых АКБ делят на несколько типов.

В зависимости от добавок для материала электродов автомобильные аккумуляторы делят на:

• Традиционные («сурьмянистые»)
• Малосурьмянистые
• Кальциевые
• Гибридные
• Гелевые, AGM
  И дополнительно:
• Щелочные
• Литий-ионные

Традиционные («сурьмянистые»)

АКБ этого типа содержат в составе свинцовых пластин ≥5% сурьмы. Часто их еще называют классическими, традиционными. Но такое название на сегодняшний день уже не актуально, так как классическими уже стали АКБ с меньшим содержанием сурьмы.

Сурьму добавляют в свинец, чтобы увеличить прочность пластин. Но из-за этой добавки резко усиливается, ускоряется процесс электролиза, который начинается уже при 12 вольтах. Из-за выделяющихся газов (кислород и водород) кажется, что вода кипит. Из-за того, что вода улетучивается наружу в большом количестве, меняется концентрация электролита и оголяются верхние края электродов. Для компенсации «выкипевшей» воды в АКБ заливают дистиллированную воду.

Аккумуляторы с высоким содержанием сурьмы делают легкообслуживаемыми. Это вызвано тем, что приходится довольно часто, не реже одного раза в месяц, производить проверку плотности электролита и заливку воды.

Сейчас АКБ данного типа уже не устанавливаются на автомобили, т.к. прогресс уже давно ушел вперед. «Сурьмянистые» батареи могут устанавливаться на стационарные установки, где важнее неприхотливость источников питания и где нет особых проблем с их обслуживанием. Все автомобильные аккумуляторы изготавливаются с малым содержанием сурьмы или же совсем без нее.

Малосурьмянистые

Для уменьшения интенсивности «выкипания» воды в аккумуляторах стали использовать пластины со сниженным количеством сурьмы (меньше 5%). Это позволило избавиться от необходимости часто проверять уровень электролита. Также снизился уровень саморазряда АКБ при хранении.

Такие аккумуляторы чаще всего называют малообслуживаемыми или вовсе необслуживаемыми, подразумевая, что данные АКБ не требуют контроля и ухода. Хотя термин «необслуживаемый» больше маркетинговый, чем реальный, так как не получилось абсолютно избавиться от потерь воды из электролита. Вода все равно понемножку «выкипает», хоть и гораздо в меньших количествам, чем у обычных обслуживаемых аккумуляторов. Огромным плюсом малосурьмянистой батареи является ее нетребовательность к качеству электрооборудования автомобиля. Даже при перепадах напряжения бортовой сети характеристики данной АКБ не меняются так необратимо, как это бывает с более современными аккумуляторами, например, кальциевыми или гелевыми.

Малосурьмянистые аккумуляторные батареи больше подходят для легковых автомобилей российского производства, так как отечественные авто пока не могут похвастаться обеспечением стабильности напряжения бортовой сети. Тем более, малосурьмянистые аккумуляторы отличаются минимальной стоимостью по сравнению с другими.

Кальциевые

Еще одним решением снизить интенсивность «выкипания» воды в аккумуляторе было использование вместо сурьмы другого материала в решетках электродов. Наиболее подходящим оказался кальций. Аккумуляторные батареи данного типа часто имеют маркировку «Ca/Ca», что обозначает, что пластины обоих полюсов содержат в своем составе кальций. Также в состав пластин иногда добавляют еще и серебро в малых количествах, что снижает внутреннее сопротивление АКБ. Это положительно сказывается на энергоемкости и КПД батареи.

Применение кальция позволило значительно снизить интенсивность газовыделения и потери воды, по сравнению с малосурьмянистыми аккумуляторами. Фактически, потери воды за весь срок службы батареи составили столь малую величину, что отпала необходимость в проверке плотности электролита и уровня воды в банках. Таким образом, кальциевые аккумуляторные батареи имеют право называться необслуживаемыми.

Кроме низкой скорости «выкипания» воды, кальциевые аккумуляторы имеют еще и сниженный почти на 70%, по сравнению с малосурьмянистыми, уровень саморазряда. Это позволяет кальциевым батареям дольше сохранять свои эксплуатационные свойства при долгом хранении.

Т.к. использование кальция вместо сурьмы позволило повысить напряжение начала электролиза воды с прежних 12 до 16 вольт, перезаряд стал не так страшен.

Однако кальциевые аккумуляторные батареи имеют не только плюсы, но и минусы.

Одним из главных минусов аккумуляторов данного типа является капризность в отношении переразряда. Достаточно 3-4 раза чересчур разрядить, как необратимо снижается уровень энергоемкости, т.е. резко уменьшается количество тока, которое батарея способна накопить. Аккумуляторную батарею в таких случаях, как правило, просто меняют.

Кальциевые аккумуляторы чувствительны к напряжению бортовой сети автомобиля, крайне плохо перенося резкие перепады. Перед покупкой аккумуляторной батареи данного типа следует убедиться в стабильности напряжения автомобиля.

Еще одним минусом является более высокая цена кальциевых аккумуляторов. Но это уже не является недостатком, а вынужденной платой за качество.

Чаще всего кальциевые аккумуляторные батареи устанавливаются на иномарках среднего ценового диапазона и выше, т.е. на те автомобили, где качество и стабильность электрооборудования гарантировано. При покупке аккумулятора данного типа следует иметь в виду, что батарея в эксплуатации более требовательна, чем малосурьмянистая, но зато при должном уходе Вы получаете высококачественный и надежный источник питания для Вашего автомобиля.

Гибридные

Часто обозначаются как «Ca+». В гибридных аккумуляторах пластины электродов сделаны по разным технологиям: положительные – малосурьмянистые, отрицательные — кальциевые. Это позволяет совместить положительные качества обоих типов аккумуляторных батарей. Расход воды у гибридных батарей в два раза меньше, чем у малосурьмянистых, но все равно больше, чем у кальциевых. Зато выше устойчивость к переразрядам и перезарядам.

По характеристикам гибридные аккумуляторные батареи находятся между малосурьмянистыми и кальциевыми.

Гелевые, AGM

Гелевые и AGM аккумуляторные батареи содержат электролит не в «классическом» жидком виде, а в связанном, гелеобразном состоянии (отсюда и название типа батареи).

Инженерам на протяжении более чем полторы сотни лет истории аккумуляторных батарей приходилось решать множество проблем, задач. Одной из важнейших проблем было осыпание активного вещества с поверхности пластин-электродов. Этот вопрос временно решили путем добавления в состав оксида свинца различных присадок — сурьмы, кальция и т.д. Еще одной очень важной задачей было обеспечение безопасности эксплуатации батарей, т.к. электролит — водный раствор серной кислоты — мог легко вытечь при повреждении корпуса АКБ. Не надо рассказывать, насколько агрессивным химическим веществом является серная кислота. Необходимо было найти способ не допустить, минимизировать возможность утечки электролита при повреждении корпуса батареи.

Эта проблема была решена путем перевода электролита из жидкого в гелеобразное состояние. Т.к. гель гораздо более плотный и менее текучий, чем жидкость, это решило сразу обе проблемы — активное вещество уже не осыпалось (плотная окружающая среда фиксировала его) и электролит не вытекал (гель имеет низкую текучесть).

И в гелевых, и в AGM батареях электролит находится в гелеобразном состоянии. Отличие в том, что в AGM аккумуляторах помимо этого между пластинами-электродами находится специальный пористый материал, дополнительно удерживающий электролит и защищающий электроды от осыпания. Сама аббревиатура «AGM» так и расшифровывается — Absorbent Glass Mat (абсорбирующий стекломатериал). Т.к. гелевые и AGM аккумуляторы имеют почти схожие характеристики, далее по тексту под гелевыми будут иметься в виду и AGM батареи. В случае имеющихся различий об этом будет указано отдельно.

Благодаря тому, что гель в аккумуляторах находится фактически в зафиксированном состоянии, данные батареи не боятся наклонов. Производители пишут даже, что эксплуатация батареи допустима в любом положении. Хотя это лишь маркетинговое высказывание, т.к. все равно не стоит держать гелевые АКБ в перевернутом состоянии.

Отличная виброустойчивость — это не единственное положительное качество гелевых аккумуляторов. Данные типы батарей имеют низкую скорость саморазряда, благодаря чему их можно хранить долгое время без критического снижения заряда. Хранить следует в заряженном состоянии.

Гелевые АКБ могут выдавать одинаково высокий ток вплоть до полного разряда. При этом они не боятся переразряда, полностью восстанавливая после подзарядки свою номинальную емкость.

Если при разряде гелевые аккумуляторы менее капризны, чем классические, то с зарядом батарей ситуация совсем иная. Недопустим ускоренный заряд — процесс зарядки гелевых аккумуляторных батарей должен происходить гораздо меньшим током. Для этого даже используются специальные зарядные устройства, подходящие для зарядки только гелевых аккумуляторов. Хотя на рынке имеются и универсальные ЗУ, умеющие, по заверениям производителей, производить зарядку всех типов батарей. Насколько это соответствует действительности — необходимо смотреть внимательно, обращая внимание на репутацию и гарантии производителя.

К сожалению, гелевые батареи при очень низких температурах ведут себя хуже, чем классические. Это связано с тем, что гель становится менее проводимым при снижении температуры. При благоприятных условиях эксплуатации гелевые аккумуляторные батареи могут работать до 10 лет.

Благодаря своей абсолютной герметичности, относительной виброустойчивости и своей фактической (а не просто маркетинговой) необслуживаемости гелевые батареи широко применяются там, где классические АКБ использовать опасно или невыгодно: внутри помещений (например, в источниках бесперебойного питания), в мототехнике (мотоцикл, в отличие от автомобиля, едет, периодически отклоняясь от вертикальной плоскости), в морском и речном транспорте (данные аккумуляторы не боятся качки, свойственной судам). Разумеется, гелевые батареи также применяются и в автомобилях. Чаще всего — в престижных иномарках, что обусловлено довольно высокой ценой этих АКБ (плата за качество и надежность).

Щелочные

Как известно, в качестве электролита в аккумуляторах может использоваться не только кислота, но и щелочь. Существует множество разновидностей щелочных АКБ, но мы рассмотрим только те, что нашли применение в автомобилях.

Автомобильные щелочные аккумуляторы бывают двух типов: никель-кадмиевые и никель-железные. В никель-кадмиевой батарее положительные пластины покрыты гидроксооксидом никеля NiO(OH) (он же гидрат окиси никеля III или метагидроксид никеля), отрицательные пластины — смесью кадмия и железа. В никель-железной батарее положительные пластины покрыты тем же составом, что и в никель-кадмиевой батарее — гидроксооксидом никеля. Отличие лишь в отрицательном электроде — в никель-железном аккумуляторе он сделан из чистого железа. Электролитом в обоих типах аккумуляторов является раствор едкого калия КОН.

Пластины-электроды в щелочных батареях упаковываются в «конверты» из тончайшей перфорированной металлической пластины. В эти же конверты запрессовывается активное вещество. Это позволяет сильно повысить виброустойчивость батарей.

У щелочных АКБ есть интересная особенность: в никель-кадмиевых аккумуляторах положительных пластин на одну больше, чем отрицательных, и находятся они по краям, соединяясь с корпусом. В никель-железных аккумуляторах все наоборот — отрицательных пластин больше, чем положительных.

Еще одной особенностью щелочных батарей является то, что в них при протекании химических реакций не расходуется электролит. По этой причине его требуется меньше, чем в кислотных, где приходится наливать электролит с запасом по причине его «выкипания».

У щелочных аккумуляторных батарей есть ряд преимуществ по сравнению с кислотными:

• Хорошая переносимость переразрядов. При этом батарея может храниться в разряженном состоянии без потери своих характеристик, чего нельзя сказать про кислотные АКБ.
• Щелочные батареи относительно легко переносят перезаряд. При этом есть мнение, что их лучше перезарядить, чем недозарядить.
• Щелочные аккумуляторы гораздо лучше работают в условиях низкой температуры. Это позволяет почти безотказно обеспечивать запуск двигателей в зимнее время.
• Саморазряд щелочных батарей ниже классических кислотных.
• Из щелочных АКБ не выделяются вредные испарения, чего нельзя сказать про кислотные АКБ.
• Щелочные аккумуляторы умеют накапливать больше энергии на единицу массы. Это дает возможность дольше выдавать электрический ток (при тяговом режиме эксплуатации).

Однако у щелочных аккумуляторных батарей есть и недостатки, если сравнивать с кислотными:

• Щелочные аккумуляторы выдают напряжение меньше, чем кислотные, из-за чего приходится объединять большее количество «банок» для достижения нужного напряжения. По этой причине, при одинаковом напряжении, габариты щелочного аккумулятора будут больше.
• Щелочные батареи намного дороже кислотных.

Щелочные батареи в настоящее время используются чаще в качестве тяговых аккумуляторов, чем стартерных. Из-за своих габаритов большинство выпускаемых стартерных щелочных АКБ — для грузовиков.

Перспектива широкого использования щелочных батарей на легковых автомобилях пока туманна.

Литий-ионные

Литий-ионные аккумуляторные батареи (и ее подвиды) считаются наиболее перспективными в качестве дополнительного источника электрического тока.

В химических элементах этого типа носителями электрического тока являются ионы лития. К сожалению, нельзя однозначно описать материалы электродов, т.к. технология постоянно меняется, совершенствуется. Можно лишь сказать, что первое время в качестве отрицательных электродов использовался металлический литий, но подобные аккумуляторы оказались взрывоопасными. В дальнейшем стал использоваться графит. В качестве материала положительных электродов раньше использовались оксиды лития с добавлением либо кобальта, либо марганца. Однако сейчас они всё больше замещаются литий-ферро-фосфатными, т.к. новый материал оказался менее токсичным, более дешевым и экологичным (можно безопасно утилизировать).

Важнейшими достоинствами литий-ионных аккумуляторов являются:

• Высокая удельная емкость (емкость на единицу массы).
• Выдаваемое напряжение выше, чем у «обычных» — один элемент питания способен выдавать около 4 вольт. Напомним, что напряжение элемента классической АКБ — 2 вольта.
• Низкий саморазряд.

Однако все имеющиеся достоинства перевешивают недостатки, из-за которых не получается уже сегодня массово использовать литий-ионные батареи в качестве замены классических свинцово-кислотных.

Некоторые недостатки литий-ионных батарей:

• Чувствительность к температуре воздуха. При отрицательных температурах способность отдавать энергию очень резко снижается. И это одна из главных проблем, над решением которой и бьются разработчики.
• Число зарядов-разрядов пока слишком мало (в среднем, около 500).
• Литий-ионные аккумуляторы «стареют». При хранении происходит постепенное уменьшение емкости. В течение 2 лет — около 20% ёмкости. Просьба не путать с саморазрядом или эффектом памяти. Но хорошо, что работа над решением этой проблемы все-таки ведется.
• Литий-ионные аккумуляторы крайне чувствительны к глубоким разрядам.
• Недостаточная мощность для использования в качестве стартерной батареи. Силы тока, выдаваемой литий-ионным элементом, хватает для питания электронных приборов, но недостаточно для пуска двигателя.

Когда инженерам удастся решить эти недостатки, литий-ионные аккумуляторы станут отличной заменой классической кислотной АКБ.

Идет непрерывная работа над усовершенствованием существующих типов аккумуляторных батарей. В исследовательских центрах ищут способы увеличения энергоемкости источников питания, что позволит уменьшить размеры аккумуляторов. Для северных районов очень пригодится изобретение морозоустойчивой батареи (и тогда не было бы проблемы отказа завода двигателя в сильные морозы).

Очень важна работа и в направлении обеспечения экологичности, т.к. нынешние технологии производства аккумуляторных батарей не могут обойтись без использования ядовитых и просто опасных веществ (взять хотя бы свинец или серную кислоту).

Вряд ли у традиционных свинцово-кислотных аккумуляторных батарей есть будущее. AGM батареи — это промежуточный этап в эволюции. Аккумулятор будущего не будет иметь в своем составе жидкость (чтобы ничего не вылилось при повреждении), будет иметь произвольную форму (чтобы была возможность использовать все возможные пустоты автомобиля), а также множество других параметров, которые позволят автовладельцам наслаждаться поездкой, а не нервничать по поводу того, что аккумуляторная батарея может отказать в самый неподходящий момент.

Другие статьи

#Бачок ГЦС

Бачок ГЦС: надежная работа гидропривода сцепления

14.10.2020 | Статьи о запасных частях

Многие современные автомобили, особенно грузовые, оснащаются гидравлическим приводом выключения сцепления. Достаточный запас жидкости для работы главного цилиндра сцепления хранится в специальном бачке. Все о бачках ГЦС, их типах и конструкции, а также о выборе и замене этих деталей читайте в статье.

Аккумуляторные батареи. Виды и устройство. Применение — Электросам.Ру

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

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

Виды и типы АКБ

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

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

Устройство

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

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

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

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

Электролит – водный раствор, в который погружены оба электрода.

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

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

Особенности разных типов АКБ

Свинцово-кислотные аккумуляторы

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

У свинцовых-кислотных батарей есть следующие разновидности:

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

 Литий-ионные аккумуляторы

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

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

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

Похожие темы:

Основные виды аккумуляторных батарей — Pulsar

Обзор технологий «консервированного электричества»

Аккумуляторные батареи (АКБ) активно потребляются большинством отраслей промышленности и просто человеческой деятельности. Без АКБ немыслимы сегодня энергетика, телекоммуникации и транспорт. Огромный пласт использования АКБ составляет работа вычислительной техники, систем передачи данных с участием источников бесперебойного питания (а это промышленные предприятия, офисы, банки, государственные и научные учреждения, ЦОД, и вообще практически любой производственный участок, где присутствует компьютер). Масштабно эксплуатируются сегодня АБ в частном жилом секторе. Мы уже не говорим о мини-аккумуляторах, питающих бесчисленное семейство всяческих мобильных устройств. Одним словом – без батарей никуда.

На базе устойчивого спроса и само производство аккумуляторных батарей давно уже стало самостоятельной отраслью. Тысячи предприятий в мире ежедневно выдают «на-гора» миллионы единиц «консервированного электричества». И среди этого разнообразия уже не так-то просто порой сделать правильный выбор. Конструкций АКБ сегодня множество, и в каждой имеются свои тонкости и премудрости.

Основные виды аккумуляторных батарей

Прежде чем говорить о видах аккумуляторных батарей, стоит договориться о понятиях. По сути, «аккумулятор» и «аккумуляторная батарея» – одно и то же. Если подходить строже, то аккумулятором называют единичный элемент того или иного напряжения (пара электродов с электролитом), а батареей – несколько таких элементов, соединенных между собой. На практике обычно мы имеем дело с батареями, хотя называем их аккумуляторами.

Как мы сказали ранее, мир аккумуляторов – это бескрайнее море, однако среди них различают три основных вида – свинцово-кислотные, никель-кадмиевые (вариант – никель-железные металл-гидридные) и литиевые. Названия отражают различия активных материалов в конструкции. Свинцово-кислотные – со свинцовыми пластинами и кислотным электролитом, у никель-кадмиевых – одна пластина содержит никель, а другая – кадмий (иногда железо), электролитом здесь выступает щелочь. В литиевых батареях применяется твердый электролит, а в виде электродов – литий (отрицательный потенциал) и другие материалы (нередко полимерного происхождения).

Электрохимические процессы, которые происходят в батарее, в зависимости от материалов обеспечивают характеристики АКБ и их свойства для электропитания. Важный электрический параметр – это напряжение элемента, которое может меняться в пределах от 1 до 3,6 В. Ещё один ключевой параметр – ёмкость (запас энергии, который может питать нагрузку с определенной силой тока в течение определенного времени, измеряется в ампер-часах – Ач). Ещё один важный параметр, который мы будем часто упоминать, – количество циклов заряда-разряда, что напрямую связано со сроком службы АКБ. Безусловно, имеют значения и другие параметры: диапазон рабочих температур, глубина разряда, значения токов заряда и разряда.

Самые распространенные аккумуляторы на сегодняшний день – это свинцово-кислотные (СК). Они характеризуются относительной простотой и доступностью. При изготовлении СК используются относительно недорогие материалы: свинец в качестве электродов и раствор серной кислоты. Стандартный элемент имеет напряжение 2 В, а диапазон емкостей АКБ варьируется в диапазоне от долей Ач до тысяч Ач. Такие АКБ широко применяются в качестве стартерных в автомобиле. Промышленные модели обычно отличаются по исполнению и характеристикам.

Никель-кадмиевые (НК) аккумуляторы относятся к группе щелочных. Здесь одна пластина содержит гидроокись кадмия, другая – гидроокись никеля. Активный материал в виде порошка запрессован в пластины, представляющие собой решетчатую или перфорированную структуру Перфорация обеспечивает обмен зарядами через электролит. Впрочем, бывают и другие варианты конструкции, например, с так называемыми «спеченными электродами».

Аккумуляторы НК отличаются высокой надежностью. Одно из главных их достоинств – низкая чувствительность к перепадам температур, в чем они превосходят свинцово-кислотные. Поэтому для работы в особых климатических условиях, низких и высоких температурах выбираются именно НК. Они неприхотливы, не боятся глубокого разряда, перезаряда, они не могут внезапно выйти из строя, что иногда случается с аккумуляторами СК. Как следствие, и срок службы хорошо сделанных НК заметно превосходит стандартный срок службы для СК в полтора-два раза – 15-25 лет против 5-10-ти. Соответственно НК и стоят подороже.

Непосредственно к группе НК примыкает и их подвид – никель-железные АКБ, но их роднит разве что слово «никель», сама технология и близкая устойчивость к температурам. А в остальном это совсем другой класс устройств, с более низкими характеристиками. И по надежности уступают НК, низкий КПД, большие потери, сложны в обслуживании. Еще недавно считалось, что это уже устаревшая конструкция и используется главным образом на постсоветском пространстве по причине относительной дешевизны и устоявшейся традиции. Однако, по последним сведениям, интерес к никель-железным АКБ возродился, и причем даже не в нашей стране, а как раз за рубежом. Причина – простота утилизации, экологичность. К слову, и сама технология модернизировалась.

Еще одна разновидность АКБ – это литиевые батареи, прежде известные всем главным образом по батарейкам в мобильных телефонах или в ноутбуках. Ранее в серьезных мощных системах литий-ионные аккумуляторы не применялись по причине дороговизны. Однако в последние несколько лет все решительно изменилось. Во-первых, литиевые батареи почти уровнялись по стоимости с традиционными АКБ (с НК практически сравнялись, и лишь вдвое дороже СК). А во-вторых, как выяснилось, литий-ионные (точнее, литий-железо-фосфатные) аккумуляторы превосходят все остальные по всем статьям. Какой параметр ни возьми, будь то температурный диапазон, ресурс службы, устойчивость к глубоким разрядам – везде они лучшие. Добавим сюда еще лучший показатель удельной запасаемой энергии, т.е. максимальный запас энергии в минимальном объеме – и станет ясно, что за этими АКБ будущее. Сегодня они в основном используются в электромобилях, но уже постепенно завоевывают место и в других сферах. Особенно интересно направление альтернативной энергетики.

О параметрах подробнее

Какого бы типа не были АКБ, их качество и возможности описываются одними и теми же параметрами. Главные из них – это напряжение и емкость. Суть емкости заключается в том, сколько тока в течение определенного времени (при заданном напряжении) способна отдать батарея до своего минимума разряда. Поэтому измеряется емкость в ампер-часах. Емкость АКБ обычно привязывают ко времени, поэтому на изделии можно встретить пометки: С5, С10 или С20. Наибольшую абсолютную емкость АКБ имеют при длительном разряде в стационарном режиме. Емкость при отдаче за короткое время меньше.

Значение емкости во многом зависит от температуры эксплуатации. Номинальная емкость нормируется для комнатной температуры, при повышении температуры емкость возрастает, при понижении – падает, причем очень быстро, экспоненциально (замедление химических процессов). Скажем, на нулевой температурной отметке в зависимости от тока емкость может упасть на 50-70% для разных типов АКБ. Самые чувствительные в этом плане свинцово-кислотные АКБ: рабочий температурный диапазон для них – от -30 до +40°С, а самые устойчивые никель-кадмиевые и литиевые – от -40-50 до + 50-60°С. Превышение этих норм, особенно в сторону тепла, приводит к резкому сокращению сроков службы.

Емкость зависит от продолжительности заряда, и у каждой АКБ такое время задано. Обычно они заряжаются несколько часов, например, свинцово-кислотные в зависимости способа заряда могут заряжаться от 8 до 48 часов. Никель-кадмиевые можно зарядить до 90% за несколько часов, а литиевым для полного заряда достаточно будет и часа (а для некоторых типов литиевых батарей – и 20 минут).

Еще один важный параметр – срок службы. Обычно за норму принимается расчетный срок службы в АКБ в режиме буферного подзаряда (когда аккумулятор постоянно подключен к источнику постоянного тока). Т.е. они периодически находятся в этом режиме и иногда, от случая к случаю разряжаются. У свинцово-кислотных, например, такой срок составляет 3-5 лет, но может быть и 10-15, у наиболее продвинутых – 8-20 лет, есть и другие, которые служат ещё больше. Все зависит от исполнения АКБ, от технологи и, от состава активных материалов, от качества материала, добавок. Чистота материала – это очень важный фактор, поскольку переработанный свинец рафинировать до бесконечности невозможно, меняется структура материала, и срок службы резко снижается. К сожалению, в Украине такая продукция может иногда встречаться.

Наиболее долговечные АКБ свинцово-кислотного типа – это АКБ из сплошного свинца. Так называемые элементы Планте, или как их сейчас называют GroE, могут служить и 20, и 30 лет.

Обслуживаемые и герметизированные

АКБ бывают обслуживаемые, малообслуживаемые и необслуживаемыe. Обслуживание – это постоянный контроль уровня электролита и время от времени долив в аккумулятор дистиллированной воды. Отметим, что при разряде АКБ вода не просто испаряется, а происходит диссоциация, ее разложение на водород и кислород. Улетучивание происходит обычно через специальный фильтр пробки, которая защищает от испарения аэрозолей, паров, и от проникновения искры внутрь.

Литиевые – по определению необслуживаемые. НК, как правило, обслуживаемые. СК тоже могут быть обслуживаемыми, и такие батареи называются обслуживаемыми АКБ вентилируемого типа. Вентилируемые батареи обычно устанавливаются в отдельных аккумуляторных помещениях с серьезной вентиляцией. Их нужно обслуживать, периодически доливать воду в электролит измерять плотность, испытывать. И такие батареи ещё в недавнее время составляли большинство.

Вместе с тем те же типы АКБ могут быть и необслуживаемыми. НК, например, обслуживаемые по определению, но имеются разновидности НК, которые в определенных режимах могут и не обслуживаться. То есть не требуют долива в течение длительного срока, порой десятилетий.

Как мы уже отметили раньше, в процессе разряда на разных пластинах выделяется водород и кислород, и если их превращать обратно в воду, не позволяя испариться, то АКБ в обслуживании не нуждается. Такой метод называется рекомбинацией, и чаше всего используется в СК аккумуляторах (т.н. батареи рекомбинационного типа).

Чтобы кислород и водород не улетучивались, а обязательно встречались и объединялись в молекулы воды, им создаются специальные условия. Для этого электролит делают затушенного типа, добавляя в раствор серной кислоты силиконовые добавки. Таким образом, электролит в виде хорошей сметаны или геля (желе) находится между пластинами, не заполняет другие объемы и представляет собой этакий бутерброд. При диффузии эти частички газов затрачивают больше время, чтобы вылететь наружу, увязают в геле, и вероятность встречи повышается и рождается молекула воды. Так происходит рекомбинация, а такие АКБ называются гелевыми. Отметим, что АКБ этого типа могут работать в любом положении: на боку, даже вверх ногами – из них ничего не вытекает.

Но самым удачным представителем в семействе герметичных батарей считаются так называемые AGM батареи. Здесь пространство между пластинами заполняется пористым губчатым веществом, обычно это стеклокапиллярный материал, салфетка из стекловолокна, которая напитывается электролитом (только электролит здесь более жидкий). За счет длинного пути, который кислороду и водороду нужно проделать по лабиринтам этой губки, рекомбинация получается ещё эффектней, чем в геле. Вот почему эти АКБ и называются AGM – Absorbent Glass Mat, или абсорбция в стекловолоконном материале.

Эти АКБ имеют высший коэффициент рекомбинации, потери воды очень незначительны, при нормальных условиях зарядки коэффициент рекомбинации превышает даже 99% при нормальных условиях заряда и разряда. Казалось бы, служить ему и служить, но на самом деле газы понемногу стравливаются. Для этого есть клапан, который представляет собой мембрану, рассчитанную на определенное избыточное давление, что-то типа ниппеля, только наоборот.

Собственно, постепенное очень медленное выбрасывание газов и ведет к конечной точке службы. Обслуживание невозможно, доливать воду некуда, так уж оно устроено.

Каждый из этих АКБ имеет свою сферу применения. АКБ с жидким электролитом обычной плотности в силу лучшей в этой среде подвижности носителя заряда имеют лучшие динамические характеристики, то есть скорость заряда-разряда.

Гелевые желательно применять в системах, которое имеют стационарный продолжительный разряд, и точно так же неспешно могут заряжаться, потому что заряд большим током ведет к их разрушению.

Гелевые АКБ имеют довольно сильный плюс – больший циклический ресурс. Если говорить о глубоком разряде, то гелевые глубокого заряда и разряда могут обеспечить вдвое, а то и втрое циклов больше. Гелевые могут иметь 500-600 циклов, a AGM – 250-300 (есть исключения), причем устройства примерно одного уровня по качеству. Из-за своего потенциала цикличности гелевые АКБ и стоят дороже.

Впрочем, на сегодня уже есть AGM аккумуляторы, способные обеспечить 600 и более циклов глубокого разряда (например, АКБ ТМ EverExceed). Обслуживаемые АКБ могут иметь ресурс ещё выше.

Скромная привлекательность литиевых батарей

Технология литиевых батарей получила такое развитие, что грозит оставить за спиной более традиционные АКБ, прежде всего свинцово-кислотные в связи с массой преимуществ и снизившейся ценой. Если пять лет назад литиевые батареи были раз в шесть дороже аналогичных свинцово-кислотных, то сейчас можно говорить только о двукратном превышении цены.

Литиевые батареи применяются уже не только в электромобилях, но и телекоммуникации, источниках бесперебойного питания, системах резервного питания и в альтернативной энергетике, где требуется большой циклический ресурс батарей.

Все больше поставщиков добавляют в свой ассортимент литиевые батареи. Когда только в два раза дороже и целый веер преимуществ, потребитель уже благосклонно смотрит на этот товар.

Чем же хороши литиевые батареи конкретно? Срок службы литиевых батарей на сегодня на отметке 15 лет. У свинцово-кислотных ожидаемый срок службы, у батарей средней емкости, 30-300 Ач, – 10-12 лет. Но в реальных условиях, с поправкой на условия эксплуатации, с учетом человеческого фактора, этот срок службы обычно 7-8 лет. У литий-ионных – 15.

Циклический ресурс у свинцово-кислотных, самых хороших, наиболее распространенных, обычно в пределах нескольких сотен циклов глубокого разряда, максимум 600-700. У литиевых батарей – 4000 циклов.

Конструкция литий-ионных батарей

Литиевые батареи абсолютно другого типа, нежели СК. Во-первых, они управляемы на программном уровне, они не могут работать без блока управления BMS. По сути, это компьютер, который отслеживает все параметры, следит за зарядкой, прекращает разряд, фиксирует параметры сопротивления – и все это транслирует на монитор. Обычные батареи – это вообще черный ящик, там трудно даже определить, по какой причине батарея вышла из строя, почему потеряла емкость. Здесь же мы все видим, можем посмотреть историю, сколько циклов разряда прошла батарея.

Форма литий-ионной аккумуляторной батареи на автомобиле KIA Motors

Литиевые батареи собираются из маленьких элементов, похожих на пальчиковые батарейки или патроны. Благодаря такому модульному исполнению батареи могут принимать самые необычные формы разных размеров, заполняя пустоты. А могут сохранять и традиционную форму, свойственную привычным АКБ. В электромобиле конструкция неправильной формы вдоль днища набита этими кассетами. Для телекоммуникаций – стоечное исполнение 19¨.

Литий-ионные аккумуляторы легче и компактней. Что еще? Быстрая зарядка, большие токи разряда, высокая плотность энергии (Втч/кг), работа в широком t-диапазоне… Для полного перечня достоинств нет места.

Литиевая батарея EverExceed в телекоммуникационной стойке

Назначение аккумуляторов

Будучи источником автономного и резервного питания аккумуляторные батареи широко используются в различным сферах жизни, и, конечно, в промышленности. В различных от­раслях АКБ призваны выполнять раз­ные задачи. И для каждой отрасли есть наиболее подходящий тип батарей.

В энергетике аккумуляторные ба­тареи применяются очень широко. В огромном хозяйстве электростан­ций, подстанций, систем различной автоматики, механики слежения обя­зательно присутствуют батареи. Во многих производственных процессах АКБ несут миссию безопасности и резервного питания. Подача мас­ла насосами на подшипники в генера­торе – беспрерывный процесс, кото­рый не должен прерываться. И здесь нужна АКБ для резервирования пита­ния. Причем подойдет батарея любо­го типа, потому что каких-то больших толчковых токов здесь не требуется.

А вот при аварийных включениях требуются большие пусковые, толчковые токи, кратковременные, которые длятся доли секунды, включение – и ток заканчивается. Здесь пригодят­ся свинцово-кислотные аккумуляторы типа GrоЕ.

Стоит добавить, что в наши дни в энергетике все чаше при­меняют стационарные необслу­живаемые аккумуляторы герме­тизированного типа АGМ, хоть дорогу эти современные реше­ния в консервативной энергетической среде пробивали с тру­дом. Приходилось слышать от поставщиков досаду на привер­женность к старым наливным системам именно в энергетике.

В телекоммуникациях (мо­бильные операторы, системы фиксированной связи) используются, как правило, стационарные СК акку­муляторы, потому что в телекоммуникациях используется продолжитель­ный стационарный разряд и не нужны динамические режимы. Важный пара­метр здесь – срок службы. На участ­ках, где возможен глубокий разряд, устанавливаются СК с трубчатыми пластинами типа OPzS или OPzV, об­ладающие, кстати, солидным ресурсом циклического разряда – 1500 циклов.

В системах, где нагрузка небольшая, где нужна емкость десятками или не­большими сотнями ампер-часов, используются герметизированные аккумуляторы типа АGМ, реже гелевые. В телекоммуникациях в шкафах с оборудованием редко кто применяет какие-то другие аккумуляторы, кроме герме­тизированных, критериями их подбора могут быть разве что емкость и напряжение. По габаритным размерам они унифицированы и удобно устраиваются в шкафах электропитания, в источ­никах бесперебойного питания, рядом с чувствительной электроникой.

На транспорте также роль АКБ труд­но переоценить. На железной дороге батареи служат для резервирования функций включения-отключения, в локомотивах, электропоездах и теплово­зах, а также для автономного питания в вагонах. На ходу вагон питается от генератора, и он же заряжает эти ак­кумуляторы, а на стоянке эти АКБ дают освещение, вентиляцию, кондиционирование в вагоны. На железной до­роге применяются как свинцово-кислотные, так и никель-кадмиевые, и никель-железные, причем последние, щелочные, чаше.

На городском электротранспорте обычно в работе никель-кадмиевые, там сильные вибрации, низкие-высо­кие сезонные температуры, там СК не выдержит. АКБ на электротранспорте могут выполнять несколько функций, например, в метро – резервирование открывания дверей и работы автома­тики, в трамвае – электромагнитный тормоз, такой башмак, который притя­гивается под напряжением к рельсам и тормозит.

Тормозной башмак трамвая АКБ

На промышленных предприятиях примеров применения АКБ не пере­честь. На каждом крупном заводе есть свои подстанции, ИБП, система ава­рийного питания. Поэтому примене­ние – смотри выше.

Близки к электротранспорту, напри­мер, шахты. Там редко бывает контакт­ная сеть (опасно по газу, по пыли), поэтому уголь вывозится электровозами с вагонетками, которые приводят в движение тяговые АКБ.

Традиционно в шахтах применяются никель-железные АКБ и никель-кадмиевые, но уже несколько лет в шахтах в подвижном электротранспорте рабо­тают и свинцово-кислотные. Тоже тяговые, которые имеют хорошие пока­затели и дешевле (никель-кадмиевые по надежности и безопасности выше, но они дороже вдвое-втрое).

То ли к промышленности, то ли к транспорту можно отнести погру­зочно-разгрузочный парк. Это тоже очень большая сфера: склады, мага­зины, логистические центры, заводы, здесь в основном используются кислотно-свинцовые тягового назначения с трубчатыми пластинами (а сегодня уже и литиевые). К тяговым аккумуля­торам повышенные требования по механической устойчивости. Также они должны быть устойчивы к циклическому режиму дня: день разряжаются, но­чью заряжаются; и если это хороший тяговый аккумулятор на 1500 циклов, и мы имеем в виду 250 рабочих дней, то хватит его на 6 лет.

АКБ для автопогрузчика

Частный сектор. Здесь системы безо­пасности, сигнализации, это любой киоск, магазинчик и частная сигнализация в домах. Здесь применяют АКБ АGМ-типа, небольшой емкости, 5-20 Ач.

Когда люди хотят за­резервировать себе какие-то системы, на­пример, газовые котлы с собственной систе­мой прокачки и элек­троприводом – здесь нужны АКБ АGМ типа большой емкости, можно гелевые, если денег больше.

Объекты малого бизнеса. Обычно это ИБП. Но те, что применяются в банках, офисах, обычно рассчитаны на непродолжительное время работы, на 5-10 мин, редко на час. Как прави­ло, такие ИБП могут работать только от батареи ограниченной емкости.

Для жилья такие источники беспе­ребойного питания неприемлемы, они зашивают самые важные функции на короткое время. Для жилья нужно ду­мать о большом времени резервиро­вания. Здесь требуется очень мощное зарядное устройство, способное под­держивать АКБ очень большой емкости, обеспечивая многочасовую авто­номность, может, суточную.

Завершая этот небольшой обзор, следует сказать, что мир аккумуля­торов безбрежен, и существует мно­жество вариаций, как внутри самих технологий, так и у отдельных произ­водителей. Знакомство с фирменны­ми тонкостями мы продолжим в следу­ющем материале.

Подготовил Евгений ПОЛИЩУК

Выражаем большую благодарность за проведённое интервью и предосатвленные материалы журналу «Украина-Электро» (http://ua-electro.com)

Подбор зарядного устройства по типу АКБ

Модель ЗУ	Max ток заряда, А	Регулировка тока	Max напряжение заряда, В	Регулировка напряжения	Тип измерительного прибора
Вымпел-57	0,8-20	плавная	7,4-18	плавная	сегментный ЖК амперметр/вольтметр
Вымпел-56	0,8/5/8/10/20	программно	14,1 / 14,8 / 15,8	программно	светодиодные индикаторы
Вымпел-55	0,5-15	дискретная с шагом 0,1 А	0,5-18	дискретная с шагом 0,1 В	ЖК дисплей со множеством параметров
Вымпел-50	0,5-15	дискретная с шагом 0,1 А	5,5-18	дискретная с шагом 0,1 В	LED дисплей со множеством параметров
Вымпел-47	0,8-20	плавная	15	переключатель	сегментный ЖК амперметр/вольтметр
	0,8-15		30
Вымпел-40	0,8-20	плавная	15	переключатель	стрелочный амперметр
	0,8-15		30
Вымпел-37	0,8-20	плавная	14,1 / 14,8 / 16	переключатель	сегментный ЖК амперметр/вольтметр
Вымпел-32	0,8-20	плавная	13,6 / 14,4 / 15	переключатель	стрелочный амперметр
Вымпел-30	0,8-20	плавная	14,8 / 16 / 19	переключатель	стрелочный амперметр
Вымпел-27	0,4-7	плавная	14,1 / 14,8 / 16	переключатель	сегментный ЖК амперметр/вольтметр
Вымпел-20	0,4-7	плавная	7,5 / 15 / 19	переключатель	стрелочный амперметр
Вымпел-15	7	нет	15	нет	светодиод (отображение состояния заряда)
Вымпел-09	0,25 — 1,2	плавная	12-16	плавная	светодиод (отображение состояния заряда)
Вымпел-07	1,2	нет	13,6 / 14,6	кнопка	светодиод (отображение состояния заряда)
Вымпел-05	1,2	нет	14,6	нет	светодиод (отображение состояния заряда)
Вымпел-03	1,2	нет	6,8 / 7,4	автомат	светодиод (отображение состояния заряда)
Вымпел-415	0,4-20	плавная	15	переключатель	стрелочный амперметр
	0,4-15		30
Вымпел-410	25	нет	15 / 30	переключатель	светодиод (отображение состояния заряда)
Вымпел-325	0,8-20	плавная	14,8	нет	стрелочный амперметр
Вымпел-320	0,8-20	плавная	15 / 19	переключатель	светодиодный амперметр
Вымпел-270	0,4-7	плавная	15 / 19	переключатель	светодиодный амперметр
Вымпел-265	0,4-7	плавная	15	нет	стрелочный амперметр
Вымпел-260	0,4-7	плавная	15	нет	светодиодный амперметр
Вымпел-160	0,4-7	плавная	7,5 / 15	переключатель	светодиодный амперметр
Вымпел-150	7	нет	15	нет	светодиод (отображение состояния заряда)
Вымпел-100	15	нет	14,2	нет	нет

Аккумуляторные батареи: виды, принцип действия, характеристики

Данная статья посвящена описанию технических характеристик и принципа действия аккумуляторных батарей различных типов.

---

Содержание:

• Принцип действия
• Технические характеристики
• Виды аккумуляторов
• Правила эксплуатации

Аккумуляторные батареи являются источником постоянного тока, предназначенным для хранения и накопления электроэнергии. Большинство моделей современных аккумуляторов действуют по принципу циклического преобразования химической энергии в электрическую, что обеспечивает возможность многократной зарядки и разрядки. В настоящее время такие устройства используются во многих электротехнических приборах.

Принцип действия

Работа аккумуляторных батарей основана на взаимодействии жидкости и металлов. Данный процесс является обратимым и возникает в случае замыкания контактов отрицательных и положительных пластин. При разряде, который происходит при подключении к потребителям, активная масса электродов вступает в реакцию с электролитом. Для зарядки аккумуляторов применяется специальное устройство.

Заряд аккумуляторной батареи должен осуществляться при оптимальном уровне напряжения. Работа АКБ зависит от температуры окружающей среды. При ее повышении увеличивается отдаваемая мощность, но в то же время увеличивается коррозия электродов и саморазряд. Понижение температурного режима сопровождается снижением емкости, уменьшением плотности электролита и замедлением химических процессов.

Срок службы аккумуляторных батарей зависит от интенсивности эксплуатации и в среднем составляет 4-5 лет. Производители постоянно предлагают новые решения, целью которых является повышение эффективности. Среди наиболее перспективных направлений можно выделить:

• Совершенствование конструкции (передовая AGM-технология).
• Использование двух батарей, при этом одна из них предназначена только для запуска, а вторая — для всех остальных процессов и операций.
• Система управления энергетическим балансом, регулирующая подключение потребителей.

Технические характеристики

При выборе аккумуляторов необходимо учитывать следующие параметры:

• Емкость — показывает количество отдаваемого электролита в случае разрядки до минимально допустимого значения.
• Ток холодной прокрутки — обеспечивает возможность запуска батареи при низких температурах.
• Срок хранения — максимальный период, на протяжении которого аккумулятор может храниться при определенных условиях без необходимости дополнительной зарядки.
• Саморазряд — потеря емкости в случае отсутствия потребителя.
• Электродвижущая сила — показывает уровень напряжения на клеммах без внешней нагрузки. Для измерения данной величины используется вольтметр или мультиметр.
• Полярность — влияет на расположение батареи под капотом авто или в корпусе другого устройства.

Виды аккумуляторов

Все многообразие моделей аккумуляторов можно разделить на несколько больших групп:

• Свинцово-кислотные — наиболее распространенный вид АКБ, который применяется как источник бесперебойного питания и устанавливается автомобилях.
• Никель-кадмиевые — в настоящее время они используются в качестве замены стандартным гальваническим элементам, а также в троллейбусах, трамваях и электрокарах.
• Никель-металлогидридные — предназначены для использования в осветительной технике, радиоаппаратуре и электромобилях.
• Литий-ионные — получили широкое распространение в современных строительных и бытовых приборах и мобильных устройствах.

Правила эксплуатации

С целью обеспечения безопасности и продления срока службы аккумуляторных батарей рекомендуется придерживаться следующих правил:

• Не хранить аккумуляторы в разряженном состоянии, поскольку это ведет к сульфатации электродов и снижению емкости.
• Не допускать создания цепей короткого замыкания между клеммами, так как электрический ток может расплавить контакты и нанести термический ожог.
• Подключать батарею к устройству необходимо в соответствии с ее полярностью. При неправильном подсоединении приборы могут выйти из строя.
• Запрещается вскрывать корпус аккумулятора. Воздействие расположенного внутри гелеобразного электролита на кожу может вызвать химический ожог.
• Утилизация отслужившей свой срок аккумуляторной батареи должна осуществляться в соответствии с установленными правилами для устройств, содержащих тяжелые металлы.

Какие бывают аккумуляторы для инверторов и ИБП: основные типы и отличия

Простые источники бесперебойного питания, которые мы используем в быту, состоят из аккумулятора и инвертора напряжения. Более сложные источники имеют множество расширенных возможностей и аккумуляторов, соединенных между собой параллельно, за счет чего достигается их большая мощность, такими являются промышленные и серверные ИБП. Перемычки для соединения аккумуляторов применяются в источниках с более чем одним аккумулятором. Они обеспечивают соединение батарей в ИБП и увеличение его мощности.

Наиболее слабой частью ИБП является аккумуляторная батарея, так как для обеспечения ее продолжительной службы нужны идеальные условия, которые невозможно воспроизвести в быту. Именно аккумуляторные батареи определяют длительность резервного питания и мощность источника. ИБП без аккумулятора существовать не может. Поэтому важно грамотно подходить к выбору батарей для источников. В этой статье мы рассмотрим аккумуляторы для инверторов и ИБП: какие они бывают, когда требуется замена батареи UPS и какие АКБ лучше выбрать.

Виды батарей для ИБП

В современном мире выпускается много различных типов аккумуляторных батарей, вот некоторые из них: марганцево-цинковые, никель-водородные, литий-полимерные, литий-ионные, серебряно-цинковые, никель-кадмиевые, медно-литиевые, свинцово-кислотные. Каждый вид АКБ имеет различное предназначение, различные свойства, различную конструкцию и различную стоимость.

Литий-ионный аккумулятор для ИБП

Литий-ионные батареи обладают большой удельной емкостью, что позволяет использовать их для питания мощных потребителей. При этом Li-Ion батареи имеют компактные размеры и малый вес.

Достоинства литий-ионных аккумуляторов: низкая стоимость обслуживания, отсутствие потери емкости, низкая скорость саморазряда, высокая энергетическая плотность, высокая надежность работы.

Недостатки: требуются специальные зарядные устройства, обладают эффектом старения, хранение допускается только в заряженном виде, малый диапазон рабочих температур, высокая стоимость.

Свинцово-кислотный аккумулятор для ИБП

Данный вид батарей получил наибольшее распространение, и не только в компьютерных ИБП.

Достоинства: длительность циклов работы, расширенный диапазон рабочих температур, стабильность напряжения, высокая надежность, низкий саморазряд, низкая стоимость, совершение до тысячи циклов разряда-заряда.

Недостатки свинцово-кислотных аккумуляторов: потеря работоспособности после глубоких разрядов, малая удельная емкость, большие габариты и вес.

Никель-металлогидридный аккумулятор для ИБП

Ni-MH аккумуляторы не получили широкого распространения в связи со сложностями в эксплуатации.

Достоинства Ni-MH батарей: отсутствие снижения уровня емкости, большая энергетическая плотность, стабильная работа, высокая удельная емкость.

Недостатки: высокий уровень расходов на эксплуатацию, сложный процесс заряда, высокий уровень саморазряда, глубокие разряды губительно влияют на батарею, малая нагрузочная способность, малый диапазон рабочих температур, высокая стоимость, малое число циклов разряда-заряда.

Никель-кадмиевые аккумуляторы для ИБП

Ni-Cd аккумуляторы для компьютерных бесперебойников в последние годы приобретают все большую популярность за счет малых размеров и веса, благодаря этому их все чаще применяют в портативной электронике.Также они используются как АКБ для бесперебойника. 

Достоинства: стойкость к температурным перепадам, простота эксплуатации, высокая надежность, низкая стоимость, низкий процент саморазряда, выдерживает до 1500 циклов перезарядки, высокая энергетическая плотность.

Недостатки: высокая стоимость утилизации и переработки, изготавливается из высокотоксичного вещества, потеря емкости, «эффект памяти».

Типы электролитов в АКБ

Также аккумуляторы могут различаться по типу используемого электролита: батареи по технологии AGM, батареи с жидким электролитом, батареи по технологии GEL. Ниже представлены описания каждого из них.

АКБ с жидким электролитом

Данный тип батарей получил наибольшее распространение и популярность. В качестве электролита используется раствор серной кислоты. Основным недостатком батарей такого типа является отсутствие у них герметичности, что негативно сказывается на экологии. Для обслуживания и зарядки требуются специальные нежилые помещения. Из-за этого они редко используются в ИБП. Однако такие батареи обладают низкой стоимостью.

Батареи по технологии GEL

Гелевые аккумуляторы для ИБП содержат в свое составе загуститель, который доводит электролит до желеобразного состояния. Во время работы данный тип аккумуляторов не выделяет никаких газов, за счет чего становится возможным изготовление герметичного корпуса. Специального обслуживания для таких аккумуляторов не требуется, при этом они безопасны для здоровья.

Гелевые аккумуляторы для бесперебойников обладают длительным сроком эксплуатации, высокой емкостью, широким диапазоном рабочих температур, высокой надежностью, однако такие батареи более дорогие и не выносят глубокого разряда.

Батареи по технологии AGM

Данный тип батарей является наиболее современным. Это усовершенствованная версия гелевых аккумуляторов. Электролит в таких батареях абсорбирован пористыми волокнами для придания ему желеобразной структуры. Эти батареи изготавливаются в герметичных корпусах и обладают уменьшенным электрическим сопротивлением, что положительно сказывается на их свойствах. В ИБП такой тип аккумуляторов используется все чаще. К достоинствам AGM батарей можно отнести продолжительный срок службы, низкую стоимость обслуживания, низкую себестоимость, большую эпикритическую емкость, высокую надежность.

Все аккумуляторные батареи со временем приходят в негодность, поэтому приходится искать куда сдать аккумуляторы от ИБП. Однако некоторые из них можно попытаться реанимировать. Но тут же встает вопрос: «Чем заряжать аккумулятор от бесперебойника?». Без специального зарядного устройства восстановить ИБП не получится. Мы с вами рассмотрели, какие аккумуляторы в бесперебойнике используются сегодня. Теперь можно идти в магазин за новым аккумулятором для ИБП, а старый утилизировать и не мучиться с его восстановлением.

Создан «вечный» аккумулятор, который можно заряжать раз в неделю

07.12.2018, Пт, 18:02, Мск , Текст: Эльяс Касми

Батареи нового типа, в которых используются отрицательные ионы фтора, можно заряжать раз в неделю, а при экономичном использовании гаджетов – еще реже.

Литий больше не нужен

Группа ученых из Калифорнийского технологического университета под руководством лауреата Нобелевской премии 2005 г. по химии Роберта Граббса (Robert Grabbs) разработали новый вид аккумуляторных батарей, в которых в качестве основного вещества используется не литий, а фторид (химическое соединение фтора с другими элементами). По словам ученых, использование этого материала в мобильных аккумуляторах позволит заряжать смартфоны в восемь раз реже, чем сейчас. Результаты своих исследований они отразили в статье, опубликованной в журнале Science.

В современных литий-ионных АКБ, применяемых в портативной электронике, в качестве так называемого «химического поршня» для проведения электрического заряда через контур используются положительно заряженные катионы лития Li2+. Когда аккумулятор полностью заряжен, катионы находятся в аноде и при подключении нагрузки (при включении смартфона, к примеру) начинают перетекать в анод, тем самым генерируя электрический ток. Это классический принцип работы элементов питания на литии, но Роберт Граббс с командой ученых пошли совсем другим путем.

Новые старые технологии

Химик Граббс в своей работе использовал достижения ученых, еще в 1970-х годах доказавших, что «химический поршень» может работать в обратном направлении – нужно лишь использовать отрицательно заряженные ионы, в том числе ионы фтора (F-). Но на тот момент этот процесс происходил только при нагреве аккумуляторных батарей до 150 градусов Цельсия, что делало технологию неприменимой в потребительской электронике.

В будущем этот до боли знакомый символ мы будем видеть очень редко

Роберт Граббс нашел способ обхода этого ограничения: он разработал вещество, растворяющее электролит и позволяющее анионам (отрицательно заряженным ионам) фтора смешиваться с электронами при комнатной температуре.

Технология за авторством Граббса и его коллег пока находится на ранней стадии разработки, и о серийном производстве аккумуляторов нового типа речь не идет. Тем не менее, ученые подчеркивают высокую степень значимости их работы для дальнейшего развития элементов питания мобильных устройств. К основным преимуществам АКБ на основе фторида ученые отнесли, помимо длительного удержания заряда, еще долговечность и надежность, что указывает на замедленные процессы деградации по сравнению с литий-ионными батареями и на низкую вероятность воспламенения при деформации или механическом воздействии. Для элементов питания мобильных устройств это очень важно – напомним, что всего два года назад компания Samsung выпустила смартфон Galaxy Note 7, ставший самым опасным за всю историю мобильных средств связи – его литиевый аккумулятор содержал заводской дефект, приводивший к спонтанным возгораниям или даже взрывам. Существуют официально зафиксированные случаи получения травм и материального ущерба от сгоревшего Note 7.

Альтернатива фторидным аккумуляторам

Роберт Граббс – не единственный, кто стремится сделать аккумуляторы надежнее и долговечнее. В этом направлении работают многие крупные компании: к примеру, Microsoft в 2015 г. разработала прототип программно-конфигурируемой системы аккумуляторов, в состав которой входили несколько небольших АКБ, каждая из которых по своим химическим свойствам лучше подходит для решения той или иной задачи. Годом ранее ученые из США усовершенствовали традиционные литиевые батареи за счет своего рода защитного кожуха, окутывающего анод и представляющего собой сетку толщиной 20 нм из углеродных куполов. Решение позволило повысить надежность аккумуляторов и увеличить их емкость.

Как пандемия изменила подходы к организации рабочего пространства

Интеграция

Но дальше всех зашли китайцы – пока весь остальной мир разрабатывает технологии, они уже перешли непосредственно к производству элементов питания нового типа. Cтартап Qing Tao начал выпуск твердотельных аккумуляторов, по всем основным параметрам превосходящих литиевые. Они легче, у них более высокая плотность энергии, и они не так зависят от изменения температуры воздуха. В производство твердотельных АКБ китайцы уже вложили €126 млн.

Другие аккумуляторные батареи | Введение в химию

Цель обучения

• Обсудить общие характеристики аккумуляторов

---

Ключевые моменты

• Перезаряжаемые батареи накапливают энергию за счет обратимой химической реакции, которая позволяет снова сохранять заряд после разрядки батареи.
• Аккумуляторные батареи имеют более низкую общую стоимость использования и меньшее воздействие на окружающую среду, чем одноразовые батареи, что может быть причиной того, что U.S. Спрос на аккумуляторные батареи растет намного быстрее, чем спрос на неперезаряжаемые батареи.
• Общие типы аккумуляторных батарей: свинцово-кислотные, никель-кадмиевые (NiCd), никель-металлогидридные (NiMH), литий-ионные (Li-ion), литий-ионные полимерные (LiPo) и перезаряжаемые щелочные батареи.

---

Условия

• плотность энергии Количество энергии, которое может храниться относительно объема батареи.
• вторичный элемент: Электрический элемент, который можно перезаряжать, поскольку он преобразует химическую энергию в электрическую с помощью обратимой химической реакции.

---

Аккумуляторы

Перезаряжаемый аккумулятор — это тип электрического аккумулятора, который состоит из одного или нескольких электрохимических элементов. Он известен как вторичный элемент, потому что его электрохимические реакции электрически обратимы. Другими словами, после того, как накопленный заряд был истощен, химические реакции батареи могут произойти снова, в обратном порядке, чтобы сохранить новый заряд. Спрос на аккумуляторные батареи в США растет вдвое быстрее, чем спрос на неперезаряжаемые батареи, отчасти потому, что аккумуляторные батареи оказывают меньшее воздействие на окружающую среду и общую стоимость использования, чем одноразовые.

Сетевые накопители энергии используют перезаряжаемые батареи для выравнивания нагрузки. Выравнивание нагрузки включает в себя хранение электроэнергии для использования в период пиковой нагрузки. Заряжая батареи в периоды низкого потребления электроэнергии для использования в периоды высокого спроса, выравнивание нагрузки помогает устранить необходимость в дорогостоящих пиковых электростанциях и помогает снизить стоимость генераторов в течение большего количества часов работы.

Конструкция аккумуляторной батареи

Как и все батареи, аккумуляторные батареи состоят из анода, катода и электролита.Во время зарядки материал анода окисляется, образуя электроны, а катод восстанавливается, потребляя электроны.

Зарядка аккумулятора Схема зарядки аккумулятора.

Эти электроны составляют ток во внешней цепи. Электролит может служить простым буфером для внутреннего потока ионов между электродами, как в литий-ионных и никель-кадмиевых элементах, или он может быть активным участником электрохимической реакции, как в свинцово-кислотных элементах.

Типы аккумуляторных батарей

В аккумуляторных батареях обычно используется несколько различных комбинаций химикатов.Различные типы включают свинцово-кислотные, никель-кадмиевые (NiCd), никель-металлогидридные (NiMH), литий-ионные (Li-ion), литий-ионные полимерные (LiPo) и перезаряжаемые щелочные батареи.

Свинцово-кислотные батареи

Свинцово-кислотные батареи, изобретенные в 1859 году французским физиком Гастоном Планте, являются старейшим типом аккумуляторных батарей. Их способность обеспечивать высокие импульсные токи означает, что элементы поддерживают относительно большое отношение мощности к весу. Эти особенности, наряду с их низкой стоимостью, делают их привлекательными для использования в автомобилях, требующих больших токов.

Никель-металлогидридные батареи

Никель-металлгидридная батарея, сокращенно NiMH или Ni-MH, очень похожа на никель-кадмиевый элемент (NiCd). В NiMH батареях используются положительные электроды из оксигидроксида никеля (NiOOH), как и в NiCd, но в отрицательных электродах вместо кадмия используется сплав, поглощающий водород. Аккумулятор NiMH может иметь емкость в два-три раза больше, чем аккумулятор NiCd аналогичного размера, а его плотность энергии приближается к плотности литий-ионного элемента.

Литий-ионные батареи

Литий-ионный аккумулятор — это семейство аккумуляторных батарей, в которых ионы лития перемещаются от отрицательного электрода к положительному во время разряда и обратно при зарядке.Отрицательный электрод обычного литий-ионного элемента сделан из углерода. Положительный электрод представляет собой оксид металла, а электролит представляет собой соль лития в органическом растворителе. Это один из самых популярных типов аккумуляторных батарей для портативной электроники, с одной из лучших плотностей энергии и лишь медленной потерей заряда, когда они не используются. Литий-ионные аккумуляторы дороже никель-кадмиевых аккумуляторов, но работают в более широком диапазоне температур, при этом они меньше и легче. Они хрупкие и поэтому нуждаются в схеме защиты для ограничения пикового напряжения.

Литий-ионные полимерные батареи

Литий-ионные полимерные (LiPo) батареи обычно состоят из нескольких идентичных вторичных ячеек, включенных параллельно для увеличения разрядного тока. Они часто доступны в серии «упаковок» для увеличения общего доступного напряжения. Их основное отличие от литий-ионных аккумуляторов заключается в том, что их электролит из литиевой соли не содержится в органическом растворителе. Вместо этого он находится в твердом полимерном композите, таком как полиэтиленоксид или полиакрилонитрил.Преимущества LiPo по сравнению с литий-ионной конструкцией включают потенциально более низкую стоимость производства, приспособляемость к большому разнообразию форм упаковки, надежность и прочность. Их главный недостаток — меньший заряд.

Щелочные батареи

Существуют также перезаряжаемые формы щелочных батарей, которые представляют собой тип первичных батарей, зависящих от реакции между цинком (Zn) и диоксидом марганца (MnO ₂ ). Они производятся полностью заряженными и способны сохранять заряд в течение многих лет, дольше, чем большинство никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторов, которые саморазряжаются.Перезаряжаемые щелочные батареи также могут иметь высокую эффективность перезарядки и оказывать меньшее воздействие на окружающую среду, чем одноразовые элементы.

Показать источники

Boundless проверяет и курирует высококачественный контент с открытой лицензией из Интернета. Этот конкретный ресурс использовал следующие источники:

типов батарей | Ассоциация аккумуляторных батарей

НИКЕЛЕВЫЕ КАДМИЕВЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ

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

НИКЕЛЬ-МЕТАЛЛИГИДРИДНЫЕ БАТАРЕИ

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

ЛИТИЕВО-ИОННЫЕ БАТАРЕИ

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

Свинцово-кислотные батареи с малым уплотнением

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

Есть два типа батарей VRLA,

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

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

Батареи

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

Руководство по аккумуляторным батареям

| NiMH | Литий-ионный

АККУМУЛЯТОРЫ

Аккумуляторная батарея измеряется ее зарядной емкостью, которая отображается в мАч (миллиампер-час).Вы увидите этот номер на упаковке, а также на самом аккумуляторе. Емкость — это количество электрического заряда, хранящегося внутри батареи. Чем больше заряда в аккумуляторе, тем больше электрического тока он может передавать и тем дольше может питать ваше устройство. Для аккумуляторных батарей AA вы найдете емкость от 1300 мАч до 2900 мАч, перезаряжаемые батареи AAA в диапазоне от 500 мАч до 1100 мАч. Перезаряжаемые батареи можно заряжать и повторно использовать от 500 до 1000 раз в зависимости от использования.Различные технологии аккумуляторов влияют на производительность аккумуляторов.

Есть 3 основных типа аккумуляторных батарей:

• NiCd (никель-кадмиевый)
• NiMH (никель-металлогидрид)
• Литий-ионный (литий-ионный)

NiCd (никель-кадмиевый)

• Никель-кадмиевые батареи — это устаревшая технология, эти батареи довольно дешевы, поскольку имеют проблемы с памятью.
• Золотое правило никель-кадмиевых аккумуляторов — полностью разряжать их каждый раз перед повторной зарядкой, чтобы они всегда были в наилучшей форме.
• NiCd можно «циклировать» около 1000 раз или заряжать один раз в день в течение примерно 3 лет, прежде чем они умрут.
Никель-кадмиевые батареи
• имеют более низкое напряжение, чем их стандартные аналоги

NiMH (никель-металлогидрид)

• NiMH батареи более дорогие, но на протяжении всего срока их службы их можно частично разряжать и заряжать сколько угодно раз (примерно до 1000 раз), и они всегда будут иметь полную емкость.
• Гораздо больше емкости, чем у NiCd, которые они заменили
• Очень часто встречается, поэтому легко найти как аккумуляторы, так и зарядные устройства

Литий-ионный (литий-ионный)

• Литий-ионные батареи решают обе проблемы, связанные с двумя другими типами батарей (полное напряжение и отсутствие проблем с памятью)
• Недоступно при стандартном напряжении, за исключением размера 9 В (литий-ионный аккумулятор размера AAA, AA, C и D выдает 3,7 В вместо 1.5 В)
• Требуется специальное зарядное устройство

Вопросы и ответы

A. Могу ли я использовать аккумуляторные батареи в устройствах, в которых используются одноразовые или щелочные батареи?

Да. В большинстве случаев никель-металлогидридные (NiMH) батареи могут заменить (одноразовые) первичные батареи, особенно для электронных устройств с высоким потреблением энергии. Основные преимущества заключаются в том, что после первоначальных инвестиций они сэкономят вам деньги, поскольку вы можете повторно использовать эти батареи сотни раз, и они имеют дополнительное преимущество, помогая окружающей среде, экономя сырье и избегая отходов одноразовых батарей, которые в конечном итоге могут закончиться. в свалке.

Могут быть некоторые устройства, для которых перезаряжаемые батареи могут не подходить, например, некоторые марки радиостанций DAB, в которых последовательно используются четыре или шесть батарей, а разница в напряжении между никель-металлгидридными аккумуляторными батареями и стандартными щелочными батареями может привести к плохой работе.

B. Могу ли я использовать аккумуляторные батареи прямо из упаковки?

Если в ваших перезаряжаемых аккумуляторах указано, что они «Предварительно заряжены» или «Готовы к использованию» , их можно использовать прямо из упаковки, как одноразовые батареи.Однако стандартные аккумуляторные батареи не имеют этой функции, поэтому перед использованием их необходимо предварительно зарядить.

C. Что такое «саморазряд» аккумуляторной батареи?

Саморазряд — это явление в перезаряжаемых батареях, в котором внутренние химические реакции уменьшают накопленный заряд батареи без какого-либо соединения между электродами, т.е. когда они не используются в устройстве. Саморазряд сокращает срок службы аккумуляторов и приводит к тому, что их первоначальный заряд меньше, чем полный, когда они фактически используются.

Скорость, с которой происходит саморазряд аккумулятора, зависит от ряда факторов, таких как тип аккумулятора, состояние заряда, зарядный ток и температура окружающей среды. Как правило, среди стандартных перезаряжаемых батарей литиевые батареи меньше всего подвержены саморазряду (около 2–3% разряда в месяц), в то время как никелевые батареи страдают более серьезно (никель-кадмиевые, 15-20% в месяц; металлический никель). гидрид, 30% в месяц), за исключением NiMH аккумуляторов с низким саморазрядом (постоянный заряд) (2-3% в месяц).

Хранение батарей при более низких температурах, таким образом, снижает скорость саморазряда и сохраняет первоначальную энергию, запасенную в батарее.

D. Что означает «оставаться заряженным»?

Постоянная зарядка Аккумуляторы с перезарядкой намного эффективнее удерживают заряд, когда они не используются. Стандартные никель-металлгидридные аккумуляторные батареи (те, которые не имеют технологии Stay-Charged) постепенно теряют свою мощность в течение недель и месяцев, даже когда они не используются (около 30% в месяц), в процессе, известном как «саморазряд». .Это происходит, когда внутренние химические реакции уменьшают накопленный заряд батареи, даже когда она не используется. Для сравнения, постоянно заряженные батареи имеют низкую скорость саморазряда около 2-3% в месяц, поэтому они сохраняют свой заряд и остаются готовыми к использованию.

На практике использование постоянно заряженных аккумуляторов для повседневных устройств (которые не разряжают аккумуляторы полностью за короткий период времени) означает, что они сохранят свою мощность, когда они не используются, и поэтому будут готовы к использованию и не нуждаются в подзарядке. так часто.Для устройств с высоким энергопотреблением, таких как игрушки с дистанционным управлением или цифровые фотоаппараты, использующие вспышку, более подходящие NiMH аккумуляторы большей емкости могут быть более подходящими, поскольку они будут иметь большую мощность в течение первых нескольких дней, прежде чем будут применены преимущества постоянно заряженной батареи. Однако для таких устройств, как дымовые извещатели, фонари или устройства, которые используются немного реже, но нуждаются в подзарядке по запросу, оставшиеся заряженные батареи могут быть лучшим вариантом.

E. Что такое «эффект памяти»? Относится ли это к аккумуляторным батареям?

Эффект памяти возникает, когда аккумулятор заряжается до того, как его емкость полностью разрядится.Затем аккумулятор может «запомнить» последний уровень разряда и принимать только этот уровень заряда при последующих зарядках, тем самым уменьшая емкость, до которой он будет заряжаться, и сокращая время его службы. Однако с развитием аккумуляторных технологий эта проблема была практически устранена в современных никель-металлгидридных аккумуляторных батареях.

F. Как заряжать аккумуляторные батареи?

Для зарядки аккумуляторных батарей обычно требуется отдельное подходящее зарядное устройство.

Существует широкий выбор зарядных устройств для аккумуляторов разного размера, от быстрых интеллектуальных зарядных устройств до ночных зарядных устройств — все с различными функциями и преимуществами.

Есть некоторые исключения, например, в беспроводных телефонах DECT, радионянях или солнечных батареях, где аккумуляторы заряжаются через контакты в устройстве, когда оно помещается в базовое зарядное устройство или док-станцию. Пожалуйста, ознакомьтесь с инструкциями, чтобы убедиться, что вы выбрали правильный тип перезаряжаемой батареи для своего устройства.

G. Аккумулятор какой емкости мне подходит?

Для разных устройств требуются аккумуляторы разной емкости. Например, беспроводные телефоны часто заряжаются, поэтому обычно у них нет возможности полностью разрядиться, поэтому подойдет аккумулятор от низкой до средней емкости. Другие устройства, которые могут использовать аккумулятор малой емкости, включают садовые солнечные фонари или пульты дистанционного управления.

Типичные батареи низкой и средней емкости : батареи размера AA (800–1300 мАч) и батареи размера AAA (400–800 мАч)

Типичные батареи большой емкости : батареи размера AA (1950 — 2700 мАч) и батареи размера AAA (950 — 1100 мАч)

Устройства, для которых требуются батареи большой емкости, включают автомобили с дистанционным управлением, цифровые камеры и некоторые электронные игрушки.Если вы обнаружите, что часто меняете батареи, батарея большой емкости обеспечит более длительный срок службы.

Если вашему устройству требуются аккумуляторы, которые удерживают свой заряд в перерывах между использованием и, возможно, не используются в течение определенного периода времени, вы можете выбрать перезаряжаемый аккумулятор с технологией постоянного заряда, что означает, что аккумуляторы сохраняют свой заряд между использованиями.

H. Температура VS. Срок службы батареи

Батареи обычно используют электрохимическую реакцию для выделения полезной энергии.На эффективность этой реакции может сильно влиять несколько внешних факторов, в том числе температура. Большинство производителей аккумуляторов рекомендуют идеальную рабочую температуру своих продуктов, равную или близкую к комнатной, около 68 ° -80 ° F. Эксплуатация или зарядка аккумулятора при различных температурах за пределами этого диапазона приведет к очень разным характеристикам одного и того же аккумулятора. Интересно, что здесь вы можете увидеть большую разницу в работе батареи, работающей при низких температурах, и батареи.тот же аккумулятор работал при высоких температурах

Эксплуатация аккумулятора При Чрезвычайно высокие температуры : Высокие температуры позволяют снизить электрическое сопротивление аккумулятора. Это позволит значительно увеличить мощность вашего устройства. Хотя звучит здорово, что ваша батарея даст вам больше энергии, вы сократите общий срок службы батареи. Например, батарея, работающая при температуре 68 ° F, может потерять 40% общего срока службы при работе при температуре 115 ° F.Это важно помнить при рассмотрении перезаряжаемых батарей, так как у вас будет меньше общих циклов зарядки, прежде чем вам понадобится вся новая батарея.

Эксплуатация батареи При Крайне низкие температуры : Эксплуатация батареи при очень низких температурах в основном дает противоположный результат для вашей батареи. Сильный холод может привести к большему сопротивлению аккумулятора. Это снижает эффективность батареи, что приводит к снижению мощности и времени работы от одной зарядки.Хотя это и обратная сторона, работа батареи при очень низких температурах может значительно продлить общий срок службы батареи. Это означает, что вы можете получить больше циклов зарядки от одной и той же батареи, и вам не придется ее заменять. Обычно в мобильных телефонах используются очень дорогие литиевые батареи, поэтому возможность продления срока службы вашего продукта является хорошим утешением для сокращения общего времени работы.

В целом, лучше всего попробовать использовать батареи при рекомендуемой оптимальной температуре, чтобы добиться максимального баланса между производительностью и сроком службы.Если вы используете устройство в условиях сильного холода, вы можете положить его в карман рядом с телом — это простой способ убедиться, что температура вашего устройства ближе к комнатной, когда оно будет использоваться. Если вам нужно использовать устройство в очень жаркой среде, вы можете попытаться подержать его рядом с кондиционером, чтобы снизить температуру до рекомендуемой температуры в помещении.

Типы аккумуляторных батарей

На главную »Типы аккумуляторов

Типы аккумуляторов

Перезаряжаемые батареи бывают всех форм и размеров и используются для питания многих предметов, которые мы используем каждый день.Мы используем их в наших мобильных телефонах, ноутбуках, фотоаппаратах и ​​даже в автомобилях.

Перезаряжаемые батареи

великолепны, потому что их можно использовать снова и снова в течение длительного периода времени, просто подключив устройство или используя систему зарядки. В случае автомобильного аккумулятора аккумулятор заряжается генератором переменного тока во время работы автомобиля, чтобы убедиться, что он полностью заряжен, когда вам нужно будет запустить автомобиль в следующий раз.

Ниже приведены некоторые примеры аккумуляторных батарей:

Литий-ионный (LI-ION)

Никель-металлогидрид (NiMH)

Никель-кадмий (NiCd)

Герметичный свинцово-кислотный (SLA)

В вашем офисе или на рабочем месте за год образуется значительное количество аккумуляторных отходов?

Посетите нашу страницу по промышленным, коммерческим и институциональным вопросам или воспользуйтесь формой обратной связи ниже, чтобы настроить удобную программу уже сегодня!

---

Спасибо

Мы получили ваше сообщение и вскоре ответим вам.

Быстрые ссылки

Для вашего удобства здесь приведены важные ссылки, связанные с этой страницей.

Знаете ли вы?

Raw Materials Company использует механический процесс, который разделяет все компоненты первичной батареи, чтобы их можно было должным образом переработать. Восстановленные материалы используются для производства новых продуктов, экономя ограниченные ресурсы нашей земли и энергию, необходимую для их добычи из руды.

Узнайте больше о нашей технологии и о том, как вместе мы превращаем отходы в ценный ресурс.

Лучшие перезаряжаемые батареи AA и AAA

Большая часть электроники в наши дни, например ваш смартфон, имеет встроенный аккумулятор, который заряжается от настенного зарядного устройства. Они более удобны и позволяют компаниям изготавливать устройства меньшего размера, но, поскольку они обычно не подлежат замене, вам приходится покупать совершенно новое устройство, когда батарея разряжается. В то же время многие устройства по-прежнему полагаются на батареи AA или AAA, такие как мгновенные камеры, фонарики, беспламенные свечи, беспроводные мыши, беспроводные клавиатуры, вибраторы, электрические мельницы для перца и многое другое.Если у вас есть какое-либо из этих устройств, вероятно, стоит инвестировать в некоторые аккумуляторные батареи: они работают лучше, более доступны в долгосрочной перспективе и лучше для планеты, чем одноразовые.

Когда я был ребенком в 90-х, казалось, что каждый раз, когда я хотел использовать свой Walkman или «одалживать» пульт дистанционного управления моего брата, батарейки разряжались, и мне приходилось ждать, пока они перестанут работать. перезаряжаться со скоростью улитки. К счастью, с тех пор технология значительно продвинулась вперед. Большинство аккумуляторных батарей AA и AAA сделаны из никель-металлгидрида (NiMH), в отличие от никель-кадмиевых (NiCd) батарей, которые использовались ранее.Никель-металлогидридные аккумуляторные батареи дольше держат заряд, их можно перезаряжать больше раз в течение срока их службы, и они имеют большую емкость, чем аккумуляторы из никель-кадмиевых батарей.

Помимо технологических обновлений, значительно снизилась цена на аккумуляторные батареи. Даже с учетом стоимости зарядного устройства аккумуляторные батареи окупятся за пять-шесть циклов перезарядки по сравнению с покупкой большинства одноразовых фирменных товаров. И преимущества выходят за рамки вашего кошелька: по данным исследовательской компании Statista, в 2019 году в США было продано около 310 миллионов щелочных батарей, или около двух.5 на семью. Предполагая, что средний срок службы перезаряжаемой батареи составляет около четырех лет, вы можете купить одну перезаряжаемую батарею вместо 10 щелочных батареек, которые в противном случае сгорели бы за это время.

Лишь в нескольких случаях одноразовые батареи могут быть предпочтительнее аккумуляторных. Если вы, например, отправляетесь в поход и вам нужны батарейки для фонарика и другого оборудования, имеет смысл бросить в рюкзак несколько дополнительных одноразовых батарей, чем пытаться разрядить аккумуляторные батареи с помощью блока питания или солнечное зарядное устройство на тропе.А поскольку одноразовые батареи обычно имеют срок хранения 5-10 лет, они могут быть более безопасным вариантом, если вы собираете чемодан на случай стихийного бедствия, придорожной аварии или апокалипсиса.

Кроме того, для надежной работы некоторым устройствам требуется немного более высокое напряжение щелочной батареи (1,5 В по сравнению с 1,2 В для большинства аккумуляторов). По этой причине мы всегда рекомендуем использовать батарею того типа, который рекомендован в руководстве к устройству, особенно для таких спасательных устройств, как дымовые извещатели.

Наконец, одноразовые щелочные батареи имеют гораздо более низкую скорость разряда, чем аккумуляторные батареи (даже те, которые имеют маркировку «низкий саморазряд», как те, которые мы тестировали для этого руководства), поэтому они могут работать дольше в электронике, которая постоянно потребляет небольшое количество энергии. мощность, например настенные часы или пульт дистанционного управления. Однако есть компромисс: щелочи иногда пропускают химические вещества, которые могут разрушить ваше устройство, тогда как аккумуляторные батареи на никелевой или литиевой основе никогда не протекают, если они не используются неправильно, сказал нам Бухманн из Battery University.замедлить.

Лучшие аккумуляторы и зарядные устройства 2021 года

Вот мои рекомендации по лучшим перезаряжаемым батареям AA:

• Если вам нужна лучшая энергоемкость (2550 мАч) — приобретите Eneloop Pro (около 18 долларов за упаковку из 4 штук)
• Если вам нужна максимальная емкость перезарядки (2100 раз) — приобретите Panasonic Eneloops 4-го поколения (около 11 долларов за упаковку из 4 штук)
• Если у вас ограниченный бюджет, не возражайте против снижения производительности ваших батарей — приобретите Powerex AA (около 10 долларов за упаковку из 4 шт.)

В целом, лучшая аккумуляторная батарея AA — это Eneloop Pro.Они обладают высокой энергоемкостью (2550 мАч) и работают лучше, чем аналогичные АА большой емкости. Их можно зарядить только 500 раз (против 2100 раз для обычных Eneloops). Но большинство людей никогда не будут заряжать свои батареи столько раз. Например, если вы заряжаете аккумуляторы дважды в неделю, вам потребуется 5 лет, чтобы достичь 500 зарядов.

Также заслуживает внимания аккумулятор Powerex, который дешевле Eneloop Pro. Эти Powerex также являются аккумуляторами с низким уровнем разряда и большой емкостью (2400 мАч), но они работают не так хорошо, как Eneloop Pro (см. Этот обзор для получения подробной информации об их производительности).

Детали

Сегодня лучшие аккумуляторные батареи — это никель-металлогидридные (Ni-MH) элементы с низким саморазрядом.

Эти батареи имеют много преимуществ: они поставляются полностью заряженными (как щелочные батареи) и могут сохранять заряд в течение многих месяцев (в отличие от обычных никель-металлгидридных аккумуляторов). Поскольку они могут удерживать свой заряд так долго, они подходят для устройств с низким энергопотреблением, таких как пульты дистанционного управления и фонарики. Однако они идеально подходят для использования в электронных устройствах с высоким энергопотреблением, таких как цифровые фотоаппараты, где они превосходят щелочные кислоты.Смотрите этот график для сравнения:

Как правило, лучшие аккумуляторы с низким уровнем саморазряда производятся в Японии (остальные производятся в Китае), это: Panasonic Eneloops, Duracell, Energizer и Sony. Аккумуляторы Eneloop Pro от Panasonic определенно держат заряд дольше всех, и это моя главная рекомендация. Я не рекомендую перезаряжаемые батареи Energizer или Duracell — кажется, эти торговые марки производят перезаряжаемые батареи худшего качества, возможно, для защиты своих продаж щелочных батарей.

Аккумуляторы Eneloop от Panasonic

Батареи Eneloop, сконструированные лучше, чем другие аккумуляторы, стали бестселлерами. Eneloops можно заряжать до 2100 раз, и они сохранят свою заряженную емкость даже после многих лет хранения. Через 6 месяцев у них остается 90% заряда. Через пять лет они сохраняют 70% своего заряда (при хранении при 20 градусах Цельсия). Panasonic рекомендует хранить батареи в прохладном месте для максимального сохранения заряда.

Eneloops размера AA рассчитаны на 2000 мАч, а Eneloops размера AAA — на 800 мАч (mAh означает «MiliAmp-часы» — единица, которая показывает, сколько энергии может удерживать батарея).

Время зарядки следующее: AAA Eneloops заряжаются за 230 минут, а AAA Eneloops заряжаются за 135 минут.

Батареи

Eneloop доступны на Amazon в 8 упаковках, 16 и 32 упаковках. Они также доступны с зарядным устройством: 8 аккумуляторов Eneloop с зарядным устройством. Обратите внимание, что это ссылки на eneloops второго поколения на 2000 мАч.

Eneloop Pros

Eneloop Pro — это высокопроизводительная версия обычного элемента Eneloop. Eneloop Pro имеет емкость 2500 мАч — это на 500 мАч больше, чем у обычных Eneloop. Их единственный потенциальный недостаток заключается в том, что их можно заряжать 500 раз, а не 2100 раз, как у обычных Eneloops. Однако в среднем большинство людей заряжают свои батареи примерно 100-200 раз за 5-летний период.

Лучшие зарядные устройства

Как насчет хороших зарядных устройств для этих аккумуляторов? Представленные ниже зарядные устройства являются одними из самых умных — они имеют встроенную защиту, предотвращающую перезарядку или недозаряд.Они также могут работать с батареями большинства размеров.

PowerEx MH-C9000 Зарядное устройство-анализатор WizardOne

PowerEx MH-C9000 — один из наиболее совершенных анализаторов / зарядных устройств NiMH AA. У него отличные рейтинги на Amazon — в среднем 4,6 из 5 стартов примерно от 300 рецензентов.

Недостатком является то, что ЖК-панель с одним статусом и длительная последовательность программирования несколько затрудняют использование нескольких ячеек. Если для вас это проблема, подумайте о зарядном устройстве Maha, указанном ниже.

PowerEx MH-C9000 доступен на Amazon по цене около 60 долларов.

Зарядное устройство Maha PowerEx «Ultimate Professional»

Ultimate Professional Charger от Maha оправдывает свое гиперболическое название. Это компактное зарядное устройство может заряжать любую комбинацию от 1 до 8 аккумуляторов. Вы можете смешивать и заряжать элементы размером AA, AAA, C и D одновременно в отдельных цепях зарядки. У каждого размера батареи также есть свои фиксированные точки зарядки контактов (т.е. не пружина). ЖК-дисплей показывает состояние зарядки и кондиционирования каждой аккумуляторной батареи.

Зарядные устройства

Maha могут восстанавливать аккумулятор до оптимального уровня производительности путем их многократной зарядки и разрядки. Он также имеет интеллектуальную технологию зарядки и защиту от перезарядки. Он также поставляется с международным адаптером переменного тока и защитой от короткого замыкания.

Его можно купить на Amazon примерно за 110 долларов.

База знаний по аккумуляторным батареям

Q1. Расскажите подробнее о аккумуляторных батареях, чем они отличаются от первичных или одноразовых батарей?
Q2.Зачем мне покупать никель-металлгидридные аккумуляторные батареи?
Q3. Каковы основные преимущества никель-металлгидридных батарей перед щелочными или другими перезаряжаемыми батареями?
Q4. Что означает емкость аккумулятора «мАч»?
Q5. Насколько экологически безопасны никель-металлгидридные аккумуляторные батареи?
Q6. На сколько хватит перезаряжаемой батареи в течение всего срока службы?

1 кв. Расскажите подробнее о аккумуляторных батареях, чем они отличаются от первичных или одноразовых батарей?

Перезаряжаемые батареи того же размера (AA, AAA, C, D, Sc и 9 В) предназначены для повседневного использования в качестве одноразовых или первичных батарей, используемых людьми.Преимущество аккумуляторных батарей заключается в том, что их можно перезаряжать и использовать повторно до тысячи раз, и, как правило, они значительно превосходят стандартные одноразовые одноразовые стандартные батареи ведущих брендов. Тот факт, что аккумуляторные батареи можно использовать снова и снова, представляет собой значительную экономию в течение их срока службы. Перезаряжаемые никель-металлгидридные батареи также очень популярны просто потому, что они чрезвычайно экологичны. После зарядки эти аккумуляторные батареи можно использовать так же, как и ранее выбрасываемые батареи того же размера.

(Вернуться к началу)

2 кв. Зачем мне покупать никель-металлгидридные аккумуляторные батареи?

Более высокая производительность в приводной электронике и огромная экономия денег — две основные причины для покупки никель-металлгидридных аккумуляторных батарей. Их можно заряжать до 500-1000 раз, и они служат дольше, чем щелочные или никель-кадмиевые батареи. NiMH аккумуляторы идеально совместимы с большинством потребительских устройств, таких как цифровые камеры, игровые приставки, CD-плееры, радиоуправляемые машины, КПК, портативные двусторонние радиостанции, вспышки и многие другие устройства с высоким энергопотреблением.Один набор относительно недорогих никель-металлгидридных аккумуляторных батарей может избавить вас от покупки тысяч одноразовых щелочных батарей.

(Вернуться к началу)

3 кв. Каковы основные преимущества никель-металлгидридных батарей перед щелочными или другими перезаряжаемыми батареями?

Аккумуляторы NiMH

имеют следующие преимущества:

• Повышение производительности благодаря электронным устройствам с высоким энергопотреблением
• Большая емкость для более длительной работы устройства.NiMH аккумуляторные батареи могут служить в 2-4 раза дольше, чем одноразовые щелочные батареи или никель-кадмиевые аккумуляторные батареи
• Аккумулятор с длительным сроком службы, может заряжаться / разряжаться до 500-1000 циклов.
• Чрезвычайно низкая стоимость батареи на единицу работы устройства (например, каждая сделанная фотография или каждый час воспроизведения компакт-диска), что обеспечивает очень низкую стоимость расходных материалов для вашей электроники.
• Стабильная работа благодаря плоской кривой нагнетания. NiMH аккумулятор будет оставаться под высоким напряжением в течение 80% рабочего цикла.
• Отсутствие эффекта памяти для удобства зарядки и использования.
• Безопасно для окружающей среды — нетоксичный химикат

(Вернуться к началу)

4 кв. Что означает емкость аккумулятора «мАч»?

Номинальная емкость мАч относится к емкости, доступной для конкретной батареи. Аккумулятор емкостью 1800 мАч может обеспечивать ток 1800 мА в течение одного часа. Более высокие значения мАч для того же типа батареи, как правило, означают более длительное время работы.Это не относится к сравнению батарей разных типов. Это означает, что вы не сможете предсказать, как долго ваше электронное устройство будет работать, просто взглянув на номинальную емкость аккумулятора. При питании электронных устройств с высоким энергопотреблением, таких как цифровые фотоаппараты, периферийные компьютерные устройства или портативные музыкальные плееры, щелочная батарея обеспечивает лишь небольшую часть своей номинальной емкости. Например, щелочные батареи AA обычно имеют номинальную емкость более 2500 мАч, а никель-металлгидридные батареи AA имеют номинальную емкость всего от 1200 до 2000 мАч.Но когда дело доходит до фактического питания электронного устройства, такого как цифровая камера, никель-металлгидридные батареи часто позволяют устройству работать в три или четыре раза дольше. Даже сравнение номинальной емкости аналогичных типов аккумуляторов часто не срабатывает, поскольку разные производители могут измерять емкость аккумуляторов по-разному. Батарея NiMH или NiCd, вероятно, будет иметь гораздо более близкую к своей номинальной емкости при питании устройств с высоким энергопотреблением. Щелочные батареи имеют высокую номинальную емкость, но они могут работать на полную мощность только при медленном использовании энергии.Это означает, что никель-металлгидридный аккумулятор номинальной емкостью 1200 мАч может сделать намного больше снимков, чем щелочной аккумулятор с номинальной емкостью 2800.

(Вернуться к началу)

5 кв. Насколько экологически безопасны никель-металлгидридные аккумуляторные батареи?

Перезаряжаемые батареи

соответствуют самым экологическим требованиям. Использование аккумуляторных батарей значительно сокращает количество бытовых отходов. Во всем мире ежегодно выбрасывается 15 миллиардов обычных батарей, и все они попадают на свалки.Перезаряжаемые батареи можно использовать снова и снова, что значительно снижает воздействие одноразовых батарей на окружающую среду.

No related posts.