Плотность аккумулятора – что это такое, как измеряется и зачем нужна

Про автомобильные аккумуляторы на нашем сайте написано уже немало статей, однако один аспект регулярно оказывался вне нашего поля зрения, а именно что такое плотность аккумулятора, зачем она нужна, как измеряется и так далее. С другими показателями батареи: емкостью, силой пускового тока и так далее – ситуация простая, они понятные, объективные и их даже замерять не нужно, потому что все указано на этикетке. А вот что такое плотность и зачем она нужна понятно далеко не всем. А между тем это очень важно.

Измерение плотности электролита аккумулятора

Что такое плотность

Чтобы ответить на этот вопрос нам придется разобрать принцип работы аккумулятора и посмотреть на него с точки зрения химии. Само устройство простое и известно каждому автолюбителю – свинцовые пластины помещены в специальную жидкость, которую называют электролитом. Электролит — это ни что иное как смесь дистиллированной воды и серной кислоты (h3SO4).

Устройство аккумулятора

Химическая сторона вопроса тоже проста. Свинцовые пластины делятся на две части: есть отрицательно заряженные пластины из обычного свинца (Pb), и положительно заряженные пластины, которые представляют собой диоксид свинца (PbO). Диоксид, если кто помнит из школьного курса химии, это соединение с увеличенным количеством кислорода. Из-за избытка кислорода оно не очень устойчивое и легко вступает в химическую реакцию. Именно на этой особенности и построена работа аккумулятора. Свинцовые пластины начинают взаимодействовать с серной кислотой, кислород «отсоединяется» от свинца, а свинец вытесняет водород из серной кислоты, образуя сульфат свинца (PbSO4). Оставшиеся не у дел кислород и водород соединяются вместе в воду (h3O).

Пластины в аккумуляторе

Когда машина заведена и аккумулятор заряжается от генератора происходит обратный процесс – электролит кипит, вода распадается на водород и кислород, которые «отвоевывают» себе места в кислоте и свинце, снова становясь PbO и h3SO4. При следующем пуске двигателя они снова превращаются в сульфат свинца и воду, и так по кругу. Но с той лишь оговоркой, что вечного двигателя не изобрели, и сульфат свинца распадается не полностью. С каждым новым циклом зарядка-разрядка в пластинах все меньше становится чистого свинца, который может поучаствовать в химической реакции. Когда его станет совсем мало, аккумулятор отправится в пункты приема вторсырья, а владелец машины в магазин за новой батареей. Впрочем, в нормальных условиях это происходит нечасто: примерно раз в пять лет.

Замер плотности электролита аккумулятора

Это все очень интересно, но причем тут плотность? Так вот как раз плотность это соотношение воды и серной кислоты в электролите. Электролит в любом состоит из двух этих компонентов, но важно соотношение. Если серной кислоты очень мало, а воды много, то нечему будет взаимодействовать со свинцом и давать ток, необходимый для запуска мотора. В сильно разряженных аккумуляторах электролит почти полностью превращается в воду, машину с таким не заведешь.

Как замерить плотность

Для измерения плотности электролита придуман специальный прибор, который называется ареометр. Это стеклянная трубочка, которая имеет балласт в нижней части. Показание зависит от того насколько глубоко погрузится опущенный в электролит прибор. Чем меньше плотность, тем ниже он уйдет. В верхней части прибора есть шкала, которая позволяет считывать значения плотности. Сама процедура очень проста – выкручиваются крышки всех банок и в них по очереди опускается прибор. Обычно считается среднее значение по всем секциям.

Ареометр

Какая должна быть плотность электролита вопрос неоднозначный. Значение нормы сильно зависит от условий проведения замера. Классическим считается показание 1,27-1,28 г/см.куб, но это если замерять при температуре +20 С. Чем холоднее окружающая среда, тем выше должна быть плотность. Например, при -20 хорошим значением будет уже 1,29г/см.куб. И дело тут не только в том, что при низких температурах проводимость тока ухудшается. Серная кислота не позволяет электролиту замерзнуть при отрицательных температурах. Если ее концентрация будет мала, то электролит превратится в лед, батарея замерзнет. Если плотность ниже 1,2 г/см.куб, то этого мало даже для жаркого лета.

Плотность аккумулятора

Что делать если ареометр показал очень маленькую плотность. Ставить аккумулятор на зарядку! Зарядное устройство позволит рассульфатизировать свинцовые пластиты и высвободить серную кислоту. А что если просто долить чистой серной кислоты? Этот способ тоже поможет повысить плотность, но он больше используется на крайнем севере, где к плотности электролита повышенные требования, и кстати, чистую серную кислоту никто не льет, используется так называемый замещающий электролит, с повышенным содержанием кислоты. Но такие манипуляции требуют опыта и хорошего понимания процесса, для обычных водителей самый правильный путь повышения плотности – подзарядка.

Зарядка аккумулятора

Помимо того, что замер плотности позволяет понять состояние аккумулятора, это еще и один из способов его диагностики. Замер нужно проводить во всех «банках» и сравнивать значение. Допустимым считается разброс в 0,02 г/см.куб, если отклонение больше, значит в каких-то ячейках аккумулятора есть электрические проблемы, например, короткое замыкание. Эксплуатировать такой аккумулятор нельзя.

Плотность и долив воды

В прошлых разделах мы не упомянули о еще одном аспекте, связанном с плотностью – это долив воды. Водители со стажем помнят, что раньше в аккумуляторы нужно было постоянно доливать дистиллированную воду, потом появились так называемые необслуживаемые батареи, в которые доливать вроде как ничего не нужно. Как так получается?

Помните, мы описывали процесс зарядки аккумулятора, когда электролит закипает и вытесняет свинец. При кипении вода имеет свойство выпариваться, ее количество от цикла к циклу уменьшается. Казалось бы, в химических процессах аккумулятора она не участвует, почему важно, чтобы воды было много? Да потому, что свинцовые пластины должны быть полностью погружены в электролит. Если воды мало, то пластины не всей массой взаимодействуют с серной кислотой. Такие ячейки уже не могут отдавать много тока, для запуска мотора может не хватить. Кроме того, выпаривание воды может очень сильно поднять плотность. Поэтому в обслуживаемые аккумуляторы нужно периодически подливать воду. И именно воду, а не готовый электролит, ведь серная кислота выпариванию не подвержена.

Долив воды в аккумулятор

Почему же в современных АКБ подливать уже ничего не нужно. Там вода не выпаривается? Выпаривается, но значительно меньше. Дело в том, что в старые аккумуляторы для механической прочности свинцовых пластин добавляли сурьму, которая разлагает воду на водород и кислород и способствует выпариванию, в новых используют присадки кальция. Такие аккумуляторы хуже переносят глубокий разряд, но зато и расход воды у них очень маленький. Да, она тоже выпаривается, но в таком количестве, что запаса, по расчетам конструкторов, должно хватить на весь срок жизни аккумулятора. Обычно, действительно, хватает, но могут быть исключения.

Итого

Для многих читателей так мог и остаться непонятным вопрос, а зачем же все-таки заниматься измерением плотности электролита аккумулятора? Ответ простой – это поможет минимизировать количество ситуаций, когда не получилось завести мотор из-за разрядки батареи, и понять в каких случаях есть смысл в зарядке, а в каких пришла пора идти за новым аккумулятором. Тем более, что сама процедура измерения плотности очень проста – открутил крышку банки, опустил прибор, посмотрел значение. Не слишком сложные телодвижения, чтобы быть уверенным в пуске двигателя.

Автор — Александр Нечаев.

Старый аккумулятор. Заряжать или выбросить?

Советы профессионалов фирмы Аккумуляторный Дом в Санкт-Петербурге

Подробное видео можно посмотреть на нашем канале 

В этой статье расскажем, как отличить рабочий аккумулятор от уже непригодного к эксплуатации.

Здесь же можно увидеть видеоверсию этой статьи.

Конечно, во избежание сомнений можно сразу купить новый аккумулятор и сдать в утиль старый. Однако, наша многолетняя практика показывает, что зачастую в этот самый утиль сдаётся вполне рабочая батарея, которую нужно просто зарядить, и она прослужит ещё пару лет.

Мы ведём разговор только об обычных обслуживаемых аккумуляторах.

Об аккумуляторах EFB и AGM расскажем в других материалах.

Возьмем вполне конкретный аккумулятор, который был сдан в утиль. Чтобы оценить его состояние, нужно будет провести несложный тест сделав два замера напряжения и замеры плотности электролита по каждому элементу.

Как правильно оценить ресурс аккумулятора

В идеальном случае все замеры нужно делать через 8-10 часов после остановки двигателя, когда генератор перестал работать на подзаряд аккумулятора. И обязательно в тёплом помещении, поскольку температура электролита — весьма критичный параметр.

Как вы уже поняли, для этого аккумулятор придется с автомобиля снять. Впрочем, если в вашем распоряжении есть теплый гараж, то можно обойтись и без таскания тяжестей. Но клеммы нужно отсоединить обязательно.

Для начала измеряется напряжение аккумулятора без нагрузки и под нагрузкой. Это позволит понять степень разряда аккумулятора и оценить его работоспособность.  Ниже приведена специальная таблица, которая соотносит эти напряжения с зарядом аккумулятора.

По большому счету, для разных технологий аккумуляторов данные в табличке будут несколько отличаться. Следует помнить, что таблица составлена для новых аккумуляторов, так что для батарей, которые эксплуатируются давно, данные так же могут чуть-чуть иными. Но эта разница в обоих случаях настолько незначительна, что ею можно пренебречь.

Если с напряжениями окажется всё в порядке, то останется измерить плотность электролита, чтобы сделать окончательное заключение о состоянии аккумулятора.

Для теста нам потребуется нагрузочная вилка. Конечно, будет лучше, если этот прибор окажется современным цифровым, с возможностью фиксации изменений напряжения по секундам. Но и обычный стрелочный тоже вполне сгодится.

Первый замер напряжения мы делаем без нагрузки. Если ваша нагрузочная вилка может производить замер только под нагрузкой, тогда для первого замера вам потребуется мультиметр.

При замере нагрузочной вилкой, особенно со стрелочным прибором(!) соблюдайте полярность.

Разъем-крокодил прицепляется на «минус», а сама вилка присоединятся к положительной клемме.

На мультиметре ситуация проще: если вы перепутали полярность, то прибор просто покажет отрицательное значение напряжения, а само число будет тем же. И, конечно, не забудьте перевести мультиметр в режим вольтметра постоянного тока. Если пределы измерений переключаются, то для большей точности нужно выбрать минимальный, который позволит замерить 12 Вольт.

ВАЖНОЕ УТОЧНЕНИЕ: все замеры и напряжения, и плотности электролита делаются с точностью до одной сотой. И это не ловля блох, а совершенно принципиальный вопрос. Именно вот эти сотые доли величин и будут определять состояние аккумулятора.

Итак, аккумулятор дома уже 10 часов, температура порядка 20°С.

Делаем замер напряжения без нагрузки. В нашем случае получаем 12,55 Вольта.

Смотрим в табличку. Видим, что ближайшее значение 12,54 Вольта.

Скорее всего наш аккумулятор просто разряжен. Если бы это напряжение оказалось ниже 12,2 Вольта, то мы бы имели дело с сильно разряженным аккумулятором. А пока у нас обычная рабочая ситуация.

Это хорошая новость, и мы можем смело приступать к замеру напряжения под нагрузкой.

Напряжение под нагрузкой измеряется 5-7 секунд. В течение времени замера оно меняется – сначала падает, а потом растет.

Как видно из таблицы, для аккумулятора в нормальном рабочем состоянии напряжение в конце замера должно быть не менее 10,5 Вольт.

Подключаем нагрузку, делаем замер. Обратите внимание, чем удобна такая нагрузочная вилка – мы точно знаем, на какой секунде замера какое напряжение выдавала батарея.

Мы видим, что напряжение в конце замера 10,05 Вольта, что на 45 сотых ниже ожидаемого нормального. Вывод простой – аккумулятор разряжен.

Однако, окончательный вердикт выносить рано: это можно сделать, только замерив плотность электролита по каждому элементу или, как говорят специалисты, по каждой банке.

Для замера плотности электролита используется прибор ареометр.

Наш ареометр – серьёзный, профессиональный прибор повышенной точности.

Но для такого теста вполне подойдет обычный стеклянный ареометр с резиновой грушей, который совсем недорого можно купить в автомагазине.

ОЧЕНЬ ВАЖНАЯ ИНФОРМАЦИЯ !!!

• Электролит – это слабая кислота, и работа с ним требует осторожности!
• Исключите присутствие детей при работе с аккумулятором.
• Обязательно защитите глаза, наденьте резиновые перчатки и фартук.
• Ни в коем случае не подносите близко к лицу ареометр и не приближайте лицо к аккумулятору.
• Держите под рукой запас воды и мыла. В случае попадания кислоты немедленно промойте место мылом с обильным количеством воды.
• Не пользуйтесь открытым огнем, электроприборами, не курите!
• Не работайте в нетрезвом виде!

Замеряем плотность электролита по всем шести элементам. Допустимое отличие плотности в разных банках не более, чем 0,2 г/см³.

Как видим, во всех шести банках плотность одинаковая и равна 1,25 г/см³.Это полностью согласуется с таблицей, о которой мы уже говорили.

Значит, аккумулятор нужно зарядить и можно эксплуатировать дальше.

А ведь он был сдан в утиль!

Помните, о чем мы говорили в самом начале?

Это тот самый случай, когда хозяин выбросил вполне рабочую батарею, которая всего лишь требовала небольшого внимания – подзаряда.

Что очень удобно для человека, не сильно искушенного в технике, то, что на этом простом ареометре можно ориентироваться даже не по цифрам, а по цвету зон. Зелёная зона означает, что плотность электролита в рабочей норме. Белая зона – батарее требуется заряд. И красная зона – состояние аккумулятора, когда скорее всего нужна помощь профессионала или уже всё же придется менять аккумулятор.

Значит, аккумулятор нужно зарядить и можно эксплуатировать дальше.А ведь он был сдан в утиль!Помните, о чем мы говорили в самом начале?Это тот самый случай, когда хозяин выбросил вполне рабочую батарею, которая всего лишь требовала небольшого внимания – подзаряда.

Обязательно обратите внимание на ЦВЕТ электролита! Он должен быть прозрачный, чистый, без какого-либо оттенка и мусора.

Таблица отношения напряжения и степени заряда аккумулятора к плотности электролита

Плотность электролитапри +15°С (г/см²)	Напряжениебез нагрузки (В)	Напряжениепри подключенной нагрузке 100А (В)	Степень заряженности батареи (%)	Температура замерзанияэлектролита (°С)
1,27	12,66	10,08	100,0	-60
1,26	12,60	10,66	94,0	-55
1,25	12,54	10,50	87,5	-50
1,24	12,48	10,34	81,0	-46
1,23	12,42	10,02	75,0	-42
1,22	12,36	10,06	69,0	-37
1,21	12,30	9,90	62,5	-32
1,20	12,24	9,74	56,0	-27
1,19	12,18	9,60	50,0	-24
1,18	12,12	9,46	44,0	-18
1,17	12,06	9,30	37,5	-16
1,16	12,00	9,14	31,0	-14
1,15	11,94	9,00	25,0	-13
1,14	11,88	8,84	19,0	-11
1,13	11,82	8,68	12,56	-9
1,12	11,76	8,54	6,0	-8
1,11	12,70	8,40	0,0	-7

Поделиться

К списку статей

Как рассчитать плотность энергии

Что делает бензин и другие виды топлива такими мощными? Потенциал химических смесей, таких как топливо для автомобилей, обусловлен реакциями, которые эти материалы могут вызывать.

Вы можете измерить эту плотность энергии, используя простые формулы и уравнения, которые управляют этими химическими и физическими свойствами при использовании топлива. Уравнение плотности энергии позволяет измерить эту мощную энергию по отношению к самому топливу.

Формула плотности энергии

Формула для ​ плотности энергии ​

E_d=\frac{E}{V}

для плотности энергии ​ E _{d 9001 9} ​, энергия ​ E ​ и объем ​ V ​. Вы также можете измерить удельную энергию E _s как E/M для массы вместо объема. Удельная энергия более тесно связана с доступной энергией, которую топливо использует для питания автомобилей, чем с плотностью энергии. Справочные таблицы показывают, что бензин, керосин и дизельное топливо имеют гораздо более высокую плотность энергии, чем уголь, метанол и древесина.

Несмотря на это, химики, физики и инженеры используют как плотность энергии, так и удельную энергию при проектировании автомобилей и тестировании материалов на физические свойства. Вы можете определить, сколько энергии выделит топливо, основываясь на сгорании этой плотно упакованной энергии. Это измеряется содержанием энергии.

Количество энергии на единицу массы или объема, выделяемое топливом при сгорании, представляет собой энергосодержание топлива. В то время как более плотно упакованные виды топлива имеют более высокие значения энергоемкости с точки зрения объема, топлива с более низкой плотностью обычно производят большее энергосодержание на единицу массы.

Единицы плотности энергии

Содержание энергии должно быть измерено для данного объема газа при определенной температуре и давлении. В Соединенных Штатах инженеры и ученые указывают содержание энергии в международных британских тепловых единицах (BtuIT), а в Канаде и Мексике содержание энергии указывается в джоулях (Дж).

Вы также можете использовать ​ калорий ​ для отчета о содержании энергии. Более стандартные методы расчета содержания энергии в науке и технике используют количество тепла, выделяемого при сжигании одного грамма этого материала, в джоулях на грамм (Дж/г).

Расчет содержания энергии

Используя эту единицу джоулей на грамм, вы можете рассчитать, сколько тепла выделяется при повышении температуры определенного вещества, если известна удельная теплоемкость ​ C _p ​этот материал. C _{p воды составляет 4,18 Дж/г°C. Вы используете уравнение для теплоты H ​ как}

H=\Delta T\times m\times C_p

, где ​ ∆T ​ представляет собой изменение температуры, а m представляет собой массу вещества в грамм.

Если вы экспериментально измерите начальную и конечную температуры химического материала, вы сможете определить тепло, выделяемое реакцией. Если бы вы нагрели колбу с горючим как контейнер и записали изменение температуры в пространстве непосредственно за контейнером, вы можете измерить отдаваемое тепло, используя это уравнение.

Бомбовый калориметр

При измерении температуры датчик температуры может непрерывно измерять температуру в течение времени. Это даст вам широкий диапазон температур, для которых вы можете использовать уравнение теплопроводности. Вы также должны искать места на графике, которые показывают линейная зависимость ​между температурой во времени, так как это показывает, что температура выделяется с постоянной скоростью. Это, вероятно, указывает на линейную зависимость между температурой и теплотой, которую использует уравнение теплопроводности.

Затем, если вы измерите, насколько изменилась масса топлива, вы сможете определить, как энергия была запасена в этом количестве массы топлива. В качестве альтернативы вы можете измерить, насколько велика разница в объеме для соответствующих единиц плотности энергии.

Этот метод, известный как метод бомбового калориметра , дает вам экспериментальный метод использования формулы плотности энергии для расчета этой плотности. Более совершенные методы могут учитывать потери тепла стенками самого контейнера или теплопроводность через материал контейнера.

Высшая теплотворная способность Содержание энергии

Энергосодержание также можно выразить как изменение высшей теплотворной способности (​ HHV ​). Это количество теплоты, выделяемое при комнатной температуре (25 °C) массой или объемом топлива после его сгорания и возвращения продуктов к комнатной температуре. Этот метод учитывает скрытую теплоту, энтальпийную теплоту, возникающую при затвердевании и твердофазных превращениях, происходящих при охлаждении материала.

С помощью этого метода содержание энергии определяется более высокой теплотворной способностью при базовом объеме (​ HHV _b ​). В стандартных или базовых условиях расход энергии q _Hb равен произведению объемного расхода q _{vb и более высокой теплотворной способности при базовых объемных условиях в уравнении}

q_{Hb}=q_{vb}\times HHV_b

С помощью экспериментальных методов ученые и инженеры изучили HHV _b ​ _{для различных видов топлива, чтобы определить, как его можно определить в зависимости от других переменных, относящихся к эффективности использования топлива. Стандартные условия определяются как 10 °C (273,15 K или 32 oF) и 105 паскалей (1 бар).}

Эти эмпирические результаты показали, что HHV _b зависит от давления и температуры в базовых условиях, а также от состава топлива или газа. Напротив, низшая теплотворная способность ​ LHV ​ представляет собой то же измерение, но в точке, в которой вода в конечных продуктах сгорания остается в виде пара или пара.

Другое исследование показало, что можно рассчитать HHV по составу самого топлива. Это должно дать вам

HHV = 0,35X_C + 1,18X_H + 0,10X_S — 0,02X_N — 0,10X_O — 0,02X_{зола}

с каждым ​ X ​ в качестве дробной массы для углерода (C), водорода (H ), сера (S), азот (N), кислород (O) и остаточная зольность. Азот и кислород оказывают неблагоприятное воздействие на ​ HHV ​, поскольку они не способствуют выделению тепла, как это делают другие элементы и молекулы.

Плотность энергии биодизеля

Биодизельное топливо предлагает экологически безопасный метод производства топлива в качестве альтернативы другим, более вредным видам топлива. Они созданы из натуральных масел, экстрактов сои и водорослей. Этот возобновляемый источник топлива приводит к меньшему загрязнению окружающей среды, и они обычно смешиваются с нефтяным топливом (бензин и дизельное топливо). Это делает их идеальными кандидатами для изучения того, сколько энергии использует топливо с использованием таких величин, как плотность энергии и энергоемкость.

К сожалению, с точки зрения содержания энергии, биодизельное топливо содержит большое количество кислорода, поэтому оно дает более низкие значения энергии по отношению к своей массе (в единицах МДж/кг). Биодизельное топливо имеет примерно на 10 процентов более низкую массовую энергоемкость. Например, B100 имеет энергоемкость 119 550 БТЕ/галлон.

Еще одним способом измерения количества энергии, потребляемой топливом, является энергетический баланс, который для биодизеля составляет 4,56. Это означает, что биодизельное топливо производит 4,56 единицы энергии на каждую единицу ископаемой энергии, которую они используют. Другие виды топлива содержат больше энергии, например B20, смесь дизельного топлива с топливом из биомассы. Это топливо имеет около 99 процентов энергии одного галлона дизельного топлива или 109 процентов энергии одного галлона бензина.

Существуют альтернативные методы определения эффективности выделения тепла биомассой в целом. Ученые и инженеры, изучающие биомассу, используют метод калориметрической бомбы для измерения тепла, выделяемого при сгорании, которое передается либо воздуху, либо воде, окружающей контейнер. Исходя из этого, вы можете определить HHV для биомассы.

8 показателей батареи, которые действительно важны для производительности

Сила

03.30.22

30.03.22

Автор: Сила

Думаете о батарейках? Вот краткий глоссарий основных показателей производительности литий-ионных (литий-ионных) аккумуляторов и их значения.

1. Ватт-часы

Ватт-часы измеряют, сколько энергии (ватт) выдает батарея за час, и это стандарт измерения батареи.

При работе с большими объемами энергии, например, с батареями, емкость обычно измеряется в киловатт-часах (кВтч), что составляет 1000 ватт-часов, или в гигаватт-часах (ГВтч), что составляет один миллиард ватт-часов.

Почему важны ватт-часы

Ватт-часы дают представление о емкости батареи или ее материалов. Емкость батареи, которая измеряется в весе или количестве произведенных элементов, не дает представления о фактической производительности химии.

2. Плотность энергии и удельная энергия

Плотность энергии — это количество энергии, содержащейся в батарее, по отношению к ее размеру. Плотность энергии обычно измеряется в ватт-часах на литр. Удельная энергия — это количество энергии, содержащейся в батарее, по отношению к ее весу и обычно измеряется в ватт-часах на килограмм.

Почему плотность энергии и удельная энергия имеют значение

Независимо от того, заинтересованы ли вы в питании самых маленьких в мире наушников или электрического внедорожника, для любого применения батареи можно использовать более легкие батареи меньшего размера. И с большей плотностью энергии большие батареи становятся меньше, а маленькие батареи становятся более мощными, что меняет правила игры для разработчиков продуктов и производителей элементов.

3. Мощность батареи, пропускная способность или C-скорость

Мощность батареи относится к скорости, с которой электрический ток или энергия может проходить через батарею, и измеряется в ваттах или, чаще, C-скорость. Чем выше мощность, тем быстрее батарея может отдавать накопленную энергию (или накапливать поступающую энергию).

Коэффициенты C обычно используются для описания заряда батареи. Например, скорость разряда 1С описывает ток, при котором батарея разрядится за 1 час, в то время как батарея со скоростью разряда 5С, будучи в 5 раз быстрее, разрядится за 12 минут (1 час, разделенный на 5). Чем выше показатель C, тем больший удар может нанести аккумулятор.

Почему важна мощность батареи

Не все продукты имеют одинаковые потребности в энергии. Некоторые требуют быстрых всплесков энергии, например, электроинструменты или снегоуборочная машина. В то время как другим нужен более низкий, устойчивый поток энергии в течение длительного периода времени, например, носимые устройства для фитнеса или мобильный телефон. Важно думать о мощности батареи, поскольку она связана с применением продукта.

4. Срок службы батареи

Срок службы батареи — это количество циклов полной зарядки и разрядки, которые батарея может выполнить, прежде чем уровень ее емкости упадет ниже 80%, что считается типичным «концом срока службы» для большинства приложений. Это примерно то время, когда потребители могут начать ощущать разницу в производительности своих батарей.

Почему срок службы батареи имеет значение

Срок службы батареи оказывает непосредственное влияние на производительность продукта и воспринимаемую потребителем ценность этого продукта с течением времени. Чтобы использовать в качестве примера электромобиль, если ваша батарея рассчитана на 1000 циклов, а ваш запас хода составляет 200 миль, то срок службы вашей автомобильной батареи составит 200 000 миль. Это 200 000 миль удовлетворенности водителя, связанной с запасом хода (или дольше, в зависимости от скорости падения производительности). С учетом сказанного, чем лучше срок службы, тем лучше потребительский опыт.

5. Календарный срок службы

Календарный срок службы — это количество ухудшений, происходящих в течение нескольких лет (не циклов), когда аккумулятор не используется или хранится, при сохранении его энергоемкости. Деградация, вызванная календарным сроком службы, считается независимой от деградации из-за срока службы, но деградация является аддитивной (например, падение емкости на 10 % из-за календарного срока службы + 10 % из-за срока службы = 80 % оставшейся емкости).

Почему календарная жизнь имеет значение

Срок службы по календарю — это один из показателей, используемых для количественной оценки срока службы батареи, а также показатель эффективности химического состава, конструкции элемента и материалов внутри батареи. Сегодняшний календарный срок службы обычно не позволяет использовать 30 лет, которые могут потребоваться приложениям энергоснабжения, что требует замены каждые 10 лет независимо от использования.

6. Скорость зарядки или скорость зарядки

Скорость или скорость зарядки — это время, которое требуется для зарядки литий-ионной батареи после использования. Это часто измеряется во времени для диапазона заряда батареи (т. Е. 15 минут для зарядки от 10 до 80% емкости) или измеряется в C-скорости, так же, как и разрядка (т. Е. Батарея с поддержкой 6C будет заряжаться примерно за 10 минут) .

Почему важны скорость и скорость зарядки аккумулятора

Независимо от того, питаете ли вы телефон или электромобиль, потребители ценят удобство и хотят аккумулятор, который заряжается быстро. И чем быстрее скорость зарядки, тем быстрее продукт сможет вернуть вас в дорогу или к разговору по телефону.

7. Скорость набухания

Скорость набухания литий-ионной батареи представляет собой степень расширения анодного материала внутри батареи при зарядке. Как традиционные графитовые аноды, так и кремниевые аноды нового поколения набухают при зарядке и сжимаются при разряде.

Почему скорость набухания имеет значение

Несмотря на то, что все батареи набухают, контроль скорости набухания кремниевых анодов был одной из самых больших проблем в развитии технологии литий-ионных аккумуляторов. Возможность контролировать или компенсировать набухание кремниевого анода влияет как на срок службы, так и на безопасность батареи.

8. Импеданс

Импеданс представляет собой величину сопротивления внутри клетки при стимуляции электрическим током. Повышенные уровни импеданса означают, что внутри батареи есть слабость, что может привести к преобразованию накопленной энергии в тепло, а не в полезный ток при использовании батареи.

Почему импеданс имеет значение

Рынок требует безопасных и высокоэффективных аккумуляторов. Проверка импеданса является частью комплексной проверки состояния батареи и помогает выявить ранние признаки отказа или износа элемента.

Бонус: Коммерческая жизнеспособность

Хотя это и не показатель, коммерческая жизнеспособность является высшим показателем для любой новой технологии. Аккумулятор может быть коммерчески выгодным, если он соответствует или превосходит рыночные стандарты по стоимости, размеру/массе, производительности и безопасности и в настоящее время находится в массовом производстве (или быстро готов к этому).

Почему важна коммерческая жизнеспособность

Способность технологии работать в реальном мире (за пределами лаборатории) — это единственное, что имеет значение для партнеров, инвесторов и потребителей. Нет одних только данных, которые могли бы доказать, что аккумуляторная технология работает. Поскольку в новые решения для литий-ионных аккумуляторов вкладываются миллионы долларов инвестиций, решающее значение имеет прозрачность в отношении того, сбалансированы ли в аккумуляторе производительность, стоимость, безопасность и технологичность.