Малообслуживаемые аккумуляторные батареи
В 1969 г. американская фирма AC Delco создала батарею, в которой место сурьмы в материале решеток занял кальций. Применение кальция позволило снизить газовыделение в 10 раз. Кроме того, применение конверт-сепараторов позволило создать над пластинами больший резервный запас электролита. В результате при пониженном расходе воды выкипание увеличенного объема электролита оказалось сравнимо по времени с естественным выходом батареи из строя вследствие коррозионного разрушения решеток. Это был первый прототип так называемого необслуживаемого аккумулятора.
Параллельно с этим ведущие фирмы-производители добились уменьшения доли сурьмы в свинце пластин до уровня менее 2,5-3 %, что приблизило их по потреблению воды к кальциевым. Ряд фирм (например, Varta) легируют решетки серебряным сплавом, некоторые фирмы — редкоземельными металлами. Сниженная потребность в регламентном обслуживании позволяет отнести эти батареи к малообслуживаемым.
В настоящее время подавляющее большинство производимых батарей имеют малообслуживаемую конструкцию. Исключение составляет устаревшая продукция отечественных и ряда китайских производителей, представляющая собой традиционные разборные батареи, требующие большого объема регламентных работ. Немногими достоинствами такой конструкции батарей является возможность замены вышедшего из строя элемента батареи.
В торговую сеть фирмы-производители поставляют аккумуляторные батареи как залитыми на заводе электролитом (т. е. полностью готовыми к работе), так и в так называемом сухозаряженном исполнении. У сухозаряженного аккумулятора пластины элементов полностью готовы к работе, т. е. в процессе формировки батареи им приданы свойства, необходимые для дальнейшего функционирования. Для начала эксплуатации батареи ее необходимо залить электролитом заданной плотности до необходимого уровня и дозарядить. Преимуществом сухозаряженной батареи является возможность хранения ее в течение двух лет без потери функциональных свойств и три года при условии дозарядки после заливки электролита.
Малообслуживаемые аккумуляторные батареи обладают как ярко выраженными достоинствами, так и недостатками. К достоинствам можно отнести малое потребление воды, высокую коррозионную стойкость пластин и малый саморазряд. Недостатком является необратимое образование сульфата кальция при перезарядах (сопряженных с выкипанием электролита) и глубоких разрядах. Для уменьшения последнего явления некоторые производители изготавливают батареи комбинированной конструкции: отрицательные пластины выполняются из кальциевого сплава свинца, положительные — из малосурьмянистого (как у старых обслуживаемых батарей). Подавляющее большинство аккумуляторов, изготавливаемых отечественными заводами, являются малообслуживаемыми. В Европе, как и во всем мире, малообслуживаемые аккумуляторы вытесняются необслуживаемыми.
Определились с типом аккумуляторной батареи? Купите аккумулятор с доставкой по СПб прямо сейчас!
Малообслуживаемые аккумуляторные батареи | Аккумуляторные батареи | Подстанции
1 . Обеспечивать нормальную работу при эксплуатации в закрытых вентилируемых помещениях при температуре от — 40 до +45 °С и без ущерба для эксплуатационных характеристик выдерживать при транспортировке и хранении в упаковке температуру в диапазоне от —50 до +50 °С.
2. Обеспечивать сейсмостойкость при условии установки в соответствии с требованиями изготовителя. Аккумулятор должен сохранять работоспособность при сейсмическом воздействии со значениями ускорений 0,9д и 0,6д — в горизонтальном и вертикальном направлениях соответственно, а также при их одновременном воздействии в частотном диапазоне от 3 до 35 Гц.
3. Аккумуляторы должны иметь герметичное соединение крышки с баком и пробкой, выдерживать избыточное или уменьшенное по сравнению с атмосферным давлением на 20 кПа, должны иметь специальные агломерированные керамические фильтр-пробки, чтобы исключить выход газа, аэрозоли и электролита из аккумулятора.
4. Желательно, чтобы контейнеры для малообслуживаемых аккумуляторов были из прозрачной пластмассы, что облегчит их обслуживание.
6. Серная кислота (H2SO4) должна соответствовать ТУ на чистоту, предусмотренными стандартами BS 3031 и VDE 0510, удельный вес кислоты для батарей с пластинами «Планте» 1,20 кг/л ± 0,005 при +20 °С и для других типов 1,22 кг/л ± 0,005 при +20 °С. Плотность электролита заряженного аккумулятора должна составлять 1,24 кг/л ± 0,01 при +20 °С.
7. Емкость аккумулятора должна соответствовать стандарту DIN 40736, а также стандарту IEC. Ряд аккумуляторов одного наименования должен обеспечивать возможность как можно более точно подобрать требуемую емкость.
8. Эксплуатация аккумуляторов в батарее производится в режиме постоянного подзаряда напряжением 2,23 BxN+1 %, где
1 5 %.
9. Аккумуляторы должны иметь 95 % номинальной емкости на первом цикле при 1 0, 5, 3, 1 , 1 /2, 1 /6 — часовых режимах разряда и 100 % емкости на третьем цикле. Номинальной емкостью аккумулятора считается емкость при 10-ти часовом разряде до конечного напряжения разряда 1,8 В на элемент и начальной плотности электролита 1 ,24 кг/л.
10. Во избежание глубоких разрядов аккумуляторы не должны разряжаться ниже значений конечных напряжений, указанных в документации на данный тип аккумулятора. Аккумуляторы должны допускать без ущерба для своих эксплуатационных характеристик кратковременные разряды до конечного напряжения 1,35 В на элемент. Аккумуляторы должны обеспечивать кратковременный (1 мин) разряд током 1,39 А, конечное напряжение на аккумуляторе не должно быть ниже 1 ,45 В.
11. Саморазряд полностью заряженных аккумуляторов при 30-ти суточном бездействии не должен превышать 3 % при температуре +20 °С и удваиваться с повышением температуры на каждые + 1 0 °С.
12. Аккумуляторы должны обеспечивать продолжительность работы в соответствии со значениями, определенными заводом-изготовителем. Срок службы аккумуляторов связан с такими параметрами как ток постоянного подзаряда, напряжение подзаряда, температура окружающей среды, характеристики зарядного агрегата, качество обслуживания.
1 3. В течение всего срока службы допустимо возникновение отказов, влияющих на работоспособность аккумуляторов, не более чем на одном аккумуляторе в год из 10 000 находящихся в эксплуатации.
14. Сохранность аккумуляторов без электролита (в заводской упаковке) от даты выпуска до приведения в рабочее состояние должна быть не менее четырех лет.
Особенности зарядки необслуживаемых и обслуживаемых аккумуляторов
Существует два вида стартерных аккумуляторных батареи, которые принято называть обслуживаемые и необслуживаемые. Вообще, как правило, обслуживаемые аккумуляторные батареи являются малообслуживаемые. Это означает то, что внутри аккумулятора находится кислота и обычному автолюбителю не рекомендуется заглядывать внутрь аккумулятора и связываться с химически активной жидкостью. Кислота является опасным веществом, так как оно попав на одежду вызывает расслоение тканей, то есть Вы испортите себе одежду. Попадая на кожу или открытые участки тела, необходимо промыть водой и желательно щелочным раствором. Вот поэтому не рекомендуем без определенных знаний и опыта залазить внутрь аккумулятора, лучше обратится на сервис.
Разница между обслуживаемым и необслуживаемым АКБ
Теперь давайте более конкретно разберем все-таки, в чем разница между обслуживаемым и необслуживаемым аккумулятором. Обслуживаемые имеют доступ к каждой секции (банке). То есть на верхней крышке корпуса есть 6 пробок. Выкрутив каждую пробку, мы имеем доступ в каждую секцию АКБ. Нам это позволяет контролировать уровень электролита, контролировать цвет электролита и следить за плотностью электролита. Конечно, нам это поможет удобно производить необходимые действия в плане обслуживания. Также, это дает нам произвести манипуляции с батареей, в случае если необходимо реанимировать аккумулятор, восстановить его, привести в надлежащий вид. В обслуживаемых аккумуляторах у нас для этого есть больше возможностей, чем необслуживаемых.
Необслуживаемые аккумуляторы. На корпусе такого АКБ верхняя крышка очень плотно запаяна, заклеена и не имеет никаких отверстий, которые позволили бы нам попасть внутрь аккумуляторной батареи. То есть, эти аккумуляторы полностью герметичны и попасть внутрь возможно только если просверлить отверстие. И таким образом мы уже можем увидеть что внутри аккумулятора находится.
Необслуживаемые так и называются потому, что произвести какие либо действия мы не можем, кроме как поставить на зарядку. Но, если вдруг, при неисправной работе электрооборудования автомобиля, в частности генератора, происходит сбой и перезаряд аккумулятора, то вода испаряется при кипении. Соответственно долить воду в аккумулятор мы не можем. Необслуживаемая АКБ может потерять свои свойства и просто прийти в негодность. Хотя, производители необслуживаемых батарей утверждают, что система клапанов, которая пришла на замену пробок, позволяет возвращать испарившуюся жидкость обратно в секции аккумулятора, без доливки воды вручную.
Зарядка обслуживаемого аккумулятора
Принципы зарядки для необслуживаемых аккумуляторов и обслуживаемых отличаются. При зарядке обслуживаемой АКБ, мы подключаем зарядное устройство к клеммам батареи. Только после этого включаем зарядное устройство в розетку, чтобы не было искры. Регулятором тока выставляем ток, который нам необходим для зарядки аккумуляторной батареи.
Значит, оптимальный режим заряда – это ток 1/10 от емкости аккумуляторной батареи. Если аккумулятор имеет 60 ампер/часов, то ток зарядки должен быть порядка 6 А. Если это 100 А/ч, ток зарядки 10 А. Такие токи являются оптимальными для зарядки АКБ.
При зарядке обслуживаемой батареи обязательно должны быть выкручены пробки, так как если аккумулятор начинает заряжаться, напряжение растет, происходит химическая реакция и начинается «кипение». В результате «кипения» скапливаются газы. И пары, выходя наружу, могут привести при искрообразовании к взрыву. Поэтому производить зарядку аккумулятора нужно только в проветриваемом помещении, где есть циркуляция воздуха. И конечно же ничего стараться не поджигать, не курить, чтобы не получилось какого-либо искрообразования во время зарядки АКБ. Если пробки будут закручены, при возрастании напряжения и обильном скоплении газов, если перепускные клапана в пробках не будут срабатывать, то может произойти взрыв аккумулятора!
Зарядка необслуживаемого АКБ
Если мы заряжаем необслуживаемую аккумуляторную батарею, в принципе условия те же. Точно также 1/10 емкости аккумуляторной батареи ставится ток. Но, очень аккуратно следует относится к напряжению. Поэтому желательно использовать для зарядки необслуживаемых аккумуляторов, зарядные устройства только автоматические. Где автоматически регулируется напряжение при зарядке. Но если такого не имеется, то следует выставить напряжение зарядки не более
В этих аккумуляторах, поскольку пробки не выкручиваются, происходит обильное скопления газов. Автоматическое зарядное устройство будет автоматически отсекать чрезмерное напряжение. И не будет происходить перезаряд.
Перезаряд АКБ
Перезаряд вреден, в частности тем что происходит сильное «кипение» электролита, при этом испаряется вода и аккумулятор как говорят в народе: становится «сухим». То есть весь проводник, который нужен для того, чтобы проводить электрический ток, испаряется. Пластины оголяются, не контактируют с электролитом и это приводит тому, что аккумулятор выходит из строя. То есть, мы пытаемся запустить двигатель, а химической реакции вообще не подходит.
Соответственно, при зарядке обслуживаемой аккумуляторной батареи обязательно нужно контролировать уровень электролита и при необходимости доливать дистиллированную воду.
Недозаряд аккумулятора автомобиля
Недозаряд приведет к тому, что аккумуляторная батарея со временем выйдет из строя. Что может быть причиной недозаряда? Причиной хронического недозаряда может быть неисправная работа электрооборудования автомобиля (реле зарядки, генератор). Чем вреден хронический недозаряд? АКБ работает постоянно в режиме «голода», он не успевает восстанавливаться. Учитывая манеру езды по городу наших водителей, у нас происходят частые пуски двигателя автомобиля, при пробегах на короткие расстояния. И в процессе такой эксплуатации аккумулятор итак не успевает полностью зарядится, даже при рабочем генераторе. А когда генератор ему ещё не дает нужный ток, то ситуация совсем плохая. Он очень скоро может выйти из строя и перестать выполнять свои функции.
Второй очень важный момент, если аккумулятор сел начинает происходить процесс сульфатации пластин. Отложение сульфатов препятствует прохождению электрического тока, аккумулятор теряет свою емкость и пусковой ток и в конце концов он приходит в негодность.
Гелевый аккумулятор для автомобиля не так остро реагирует на недозаряд, но не терпит перезаряда.
Также на эту тему:
Особенности, применение, различия обслуживаемых и необслуживаемых АКБ
При выборе автомобильного аккумулятора многие владельцы автомобилей не могут решить, какой тип батареи лучше. Выгоднее установить обслуживаемую или нет? В чем разница между этими аккумуляторами? Например, свинцово-кислотные АКБ Delta – необслуживаемые. Производитель утверждает, что 99 % выделяемого газа рекомбинируются.
Полностью обслуживаемые аккумуляторы
Следует отметить, что практически невозможно купить такие АКБ, а также найти автомобиль с такой батареей. Понятие полностью обслуживаемого аккумулятора предполагает его ремонтопригодность. Это значит, что владелец может заменять пластины банок батарей в случае возникновения короткого замыкания между ними. Однако большинство автолюбителей не хочет заниматься таким ремонтом. Они предпочитают покупать новый аккумулятор вместо того, чтобы заменять пластины. Кроме того, можно сдать старую батарею за некоторую сумму. Поэтому полностью обслуживаемые АКБ в настоящее время непопулярны.
Частично обслуживаемые батареи
К этой категории относятся аккумуляторы, требующие минимального обслуживания. Они требуют от владельца автомобиля проверки уровня заряда, плотности и уровня электролита. При необходимости автолюбитель (или человек, обслуживающий АКБ) может добавить в аккумулятор дистиллированную воду. Также он имеет возможность долить электролит. Однако нельзя заменять элементы внутри самой автомобильной батареи.
Что такое необслуживаемый автомобильный аккумулятор?
Это АКБ, которая не требует дополнительного обслуживания. Из-за того, что в такие батареи не доливается дистиллированная вода, открывать их не рекомендуется. Пары не выходят наружу, так как банки герметичны, а конденсируются внутри. Однако есть опасность того, что такой аккумулятор разорвет при чрезмерном заряде, особенно – в жаркую погоду. Некоторые необслуживаемые АКБ имеют специальный клапан для стравливания пара при кипении. Он выполняет свою функцию, при этом часть дистиллированной воды выбрасывается наружу, но вот восполнить ее нехватку невозможно – банки запаяны герметично.
Преимущества необслуживаемых автомобильных аккумуляторов
Необслуживаемые АКБ имеют несомненные достоинства:
- Отсутствие необходимости проверять что-либо. Автовладелец должен просто установить на место и подсоединить аккумулятор. Из такой АКБ вода практически не испаряется.
- Срок службы этой батареи однозначно больше, чем обслуживаемого аккумулятора, который не поддерживали в исправном состоянии. Это очень удобно для новичков, которые просто не умеют правильно обращаться с АКБ.
- Необслуживаемые аккумуляторы сохраняют заряд в течение более длительного периода времени, когда они не используются. Это очень удобно, если приходится оставлять машину на некоторое время на стоянке. Владелец автомобиля, использующий необслуживаемую батарею, имеет больше шансов запустить двигатель с первой попытки.
- Такие АКБ могут работать в любом положении.
Недостатки необслуживаемых автомобильных аккумуляторов
Есть, конечно, и недостатки у необслуживаемых АКБ:
- Цена. Они стоят дороже.
- К процедуре зарядки необслуживаемой батареи надо относиться серьезно. Дело в том, что таким автомобильным аккумуляторам необходим стабильный источник. Кроме того, запрещается перезаряжать такие батареи. Таким образом, при неисправном электрооборудовании автомобиля необслуживаемая АКБ быстро выходит из строя.
- На работоспособность и срок службы таких аккумуляторов сильно влияют низкие температуры. Так как зимой зарядка от генератора может быть недостаточной, необслуживаемые батареи рекомендуется чаще заряжать от автономного устройства (раз в 2 месяца).
Преимущества малообслуживаемых аккумуляторов
Есть достоинства и у АКБ такого типа:
- Цена. Частично обслуживаемые аккумуляторы стоят дешевле.
- Можно заглянуть внутрь, проверить состояние пластин. Видны цвет и уровень электролита. Можно проверить его плотность и принять необходимые меры по ее приведению к норме, если в этом есть необходимость. Неопытные автовладельцы могут посчитать это недостатком. На самом деле, зная, как работает автомобильный аккумулятор, можно значительно продлить срок его службы.
Недостатки малообслуживаемых аккумуляторов
Негативные черты таких АКБ следующие:
- Вода из такого аккумулятора испаряется. Это означает, что нужно регулярно проверять уровень электролита.
- Не рекомендуется полностью разряжать такую батарею. Это может привести к значительному сокращению срока ее службы.
- Такие АКБ по сравнению с необслуживаемыми быстрее разряжаются, когда не используются.
Конечно, окончательное решение, какой аккумулятор выбрать, принимает владелец автомобиля. Считается, что если речь идет о новой машине, лучше купить необслуживаемую АКБ. Приобрести батареи Delta можно у нас. Для более старого автомобиля, вероятно, подойдет аккумулятор с низким уровнем обслуживания.
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 |
Обслуживаемый и необслуживаемый аккумулятор: отличия и характеристики
Если во время перезарядки аккумуляторной батареи на клеммы подаётся постоянный ток, отличный от заданных характеристик, то дистиллированная вода начинает разлагаться на кислород и водород, которые затем испаряются в окружающий воздух. Из-за этого количество дистиллированной воды в корпусе аккумуляторной батареи постепенно уменьшается, и потому обслуживаемый аккумулятор требует регулярной доливки дистиллята. Кроме того, зарядка необслуживаемой АКБ производится при соблюдении очень строгих мер безопасности, в противном случае возможно взрывообразное воспламените образовавшейся в воздухе кислородно-водородной смеси.
Поэтому изготовители аккумуляторов применяют ряд технологических решений, которые уменьшают образование в процессе перезарядки количество водородно-кислородной смеси.
Отличия обслуживаемых аккумуляторов от необслуживаемых
Существуют ряд технических решений, позволяющих изготовить частично или полностью необслуживаемый аккумулятор:
- Уменьшить расход дистиллята.
Если дистиллят не будет испаряться, то его не придётся доливать. Для уменьшения испарения дистиллята изготовители на аккумуляторы устанавливают крышки с лабиритно-клапанным механизмом. Последний улавливает в себе пары электролита, который затем конденсируется на лабиринтной поверхности и стекает вниз.
При возникновении избыточного давления пары электролита частично стравливаются через предохранительные клапаны.
- Уменьшить объём образования водородно-кислородной смеси.
Чтобы уменьшить объём водородно-кислородной смеси, что образуется в процессе перезарядки аккумуляторной батареи, изготовители АКБ покрывают свинцовые электролитические пластины тонким слоем кальция.
Данное техническое решение повышает уровень предельного напряжения электрического тока, после которого начинается активное газовыделение в дистилляте. На практике это означает, что применение специализированных зарядных устройств, которые контролируют зарядный электрический ток по силе и напряжению, практически полностью исключит образования водородно-кислородной смеси.
- Применение современных технологий.
Применение современных технологий – AGM, GEL и EFB – свести к практическому нулю потери электролита у аккумуляторной батареи на всём протяжении ее службы:
- У аккумуляторов AGM между электролитических пластин установлены пластиковые пористые сепараторы. У последних часть пор не заполнена электролитом. Их задача улавливать в себе пары электролита, которые затем конденсируются в воду;
- У аккумуляторов GEL в дистиллят добавлен загуститель на основе кремнийсодержащих полимеров. Загуститель превращает дистиллированную воду в густой гель, у которого практически нулевое испарение;
- У аккумуляторных батарей, созданных по технологии EFB, используется жидкий электролит. Для уменьшения его испарения корпус аккумулятора закрывается герметичной крышкой с лабиритно-клапанным механизмом. Последний улавливает пары дистиллята и конденсирует их обратно в воду.
Уменьшение расхода дистиллята позволяет создавать малообслуживаемые аккумуляторные батареи. У них необходимо контролировать уровень электролита, для чего на корпусе нанесены специальные индикаторы.
Современные же технологии – AGM и GEL – значительно уменьшают объём испарения дистиллята. Это позволяет создавать полностью необслуживаемые АКБ. В них нет необходимости доливать дистиллят на всем протяжении службы аккумуляторной батареи.
Преимущества и недостатки современных необслуживаемых аккумуляторов
Сейчас купить обслуживаемый аккумулятор сложно, т.к. их постепенно снимают с производства все производители. На смену пришли аккумуляторы необслуживаемые. У них есть один недостаток:
необслуживаемые аккумуляторы боятся глубоких разрядов.
Но есть и ряд преимуществ необслуживаемых аккумуляторов:
- отсутствие саморазряда
- нет необходимости снимать АКБ и проверять уровень электролита
- не нужно заряжать при покупке
Конечно же преимущества с лихвой перекрывают один единственный недостаток.
Малообслуживаемые аккумуляторы
Малообслуживаемые аккумуляторы образованы из электродов с плюсом и минусом, раствора серной кислоты и сепаратора, который делит отрицательные и положительные пластинчатые элементы.
Конструкция батареи следующая: последовательные, связанные между собой отделения (аккумуляторы), причем минимальное напряжение каждого составляет 2 В. В основном батареи образуются из трех или шести аккумуляторов. Число батарей в устройстве маркируется буквой N.
Используются 2 вида электродов: поверхностные и пастированные. Первый образован при помощи пластины из свинца, на поверхностной части которой, методом электрохимии создали прослойку активной консистенции. Второй вид электродов классифицируется на решетчатые (намазные), коробчатые и панцирные.
Что касается решетчатого типа, то активная консистенция задерживается в свинцово-сурьмяной решетке толщиной 0,1 – 0,4 см. Если говорить о коробчатом типе, то там решетки с активной консистенцией закупориваются с обеих сторон перфорированными листами из свинца. Третий тип (панцирный) образован из штырей, сделанных из свинцово-сурьмяного сплава и помещающихся внутри перфорированных трубочек из пластмассы, которые заполнены активной консистенцией. Для электродов со знаком «минус» применяются пластины намазного и коробчатого типа, со знаком «плюс» — абсолютно любого типа.
В качестве сепараторов используют пластинки из микропористого вулканизированного каучука (мипор), поливинилхлорида (мипласт), а также стекловолокна.
Самыми главными характерными особенностями аккумулятора считаются длительность срока эксплуатации и нарабатывание ресурсов (количество циклов). Ухудшение аккумуляторных параметров и поломка происходит обычно вследствие коррозийных изменений в решетке и оползанием активной консистенции электрода со знаком «плюс». Срок эксплуатации зачастую зависит от типа положительных пластинок и условий работы.
Аккумуляторы и батареи имеют маркировки, состоящие из букв и цифр. Первое цифровое обозначение (касается российских производителей) показывает количество соединенных аккумуляторов. Вследствие того, что минимальное аккумуляторное напряжение приравнено к 2 В, то касаемо батареи ее напряжение будет равно количеству взаимосвязанных элементов, помноженных на два.
Впервые функционирующий аккумулятор свинцово-кислотного типа был произведен в 1859 году ученым из Франции Гастоном Планте. Данное устройство было составлено из листовых свинцовых электродов, которые разделены полотняным сепаратором и закручены в спираль и упакованы в емкость с серной кислотой (10% раствор). Основным минусом первейших аккумуляторов данного типа являлась их небольшая вместительность. Сначала для ее повышения проводили огромное количество разрядных и зарядных циклов. Для того чтобы добиться положительного эффекта, нужно было тренироваться подобным образом в течение 2х лет. Главным недостатком считалось устройство пластин, вследствие чего последующее усовершенствование конструктивности свинцово-кислотных аккумуляторов было сконцентрировано на усовершенствовании входящих в состав пластин и сепараторов.
1880 год был отмечен появлением метода производства намазных электродов, которые функционировали при нанесении оксилов свинца на пластины. Данный способ был разработан К. Фором, который тем самым увеличил аккумуляторную вместительность. В 1881 году Э. Фолькмар выдвинул версию о том, чтобы использовать вместо электродов намазную решетку. В этот же год Селлон получил патент на технологическое производство свинцово — сурьмовых решеток.
Изначально практическое применение аккумуляторов свинцово-кислотного типа было затруднительно, вследствие отсутствия зарядных устройств, поэтому, для того чтобы зарядить аккумуляторы использовали первоначальные элементы устройства Бунзена. Это означало, что химический токовый источник подзаряжался от аналогичного – гальванической батареи. Но, затем все резко упростилось, из-за возникновения дешевых бесперебойных генераторов.
Свинцово-кислотная батарея стала первооткрывательницей коммерческого спроса и предложения. В 1890 году их начали изготавливать партиями во многих мировых державах. Что же касается 1900 года, то он ознаменован появлением аккумуляторов стартерного типа, которые начала производить германская компания Varta.
70е годы 20 столетия были изобретены необслуживаемые аккумуляторные батареи свинцово-кислотного типа, которые могут функционировать в различном положении. Электролит жидкой консистенции поменяли на гелиевый или впитывающийся (адсорбирующийся) сепараторами, батареи сделали герметичными, а для газоотвода, которые выделяются при разрядке и зарядке, поставили клапаны. Если рассматривать этот вопрос более детально, то полная герметичность аккумуляторов свинцово-кислотного типа невозможна по причине того, что не получится обеспечить абсолютную кислородную и водородную рекомбинацию, которые выходят из них при зарядке и хранении. Но специализированными мерами газовыделение и утрату воды в ходе работы можно снизить до минимального уровня.
Были созданы новейшие пластиновые конструкции, произведенные из медно-кальциевых соединений, которые покрыты свинцовым оксидом, а также на основе решеток из алюминия, титана и меди.
Какая батарея самая лучшая? — Battery University
Нас часто озадачивают объявления о новых батареях, которые, как говорят, обладают очень высокой плотностью энергии, обеспечивают 1000 циклов заряда / разряда и тонкие как бумага. Они настоящие? Возможно — но не в одном аккумуляторе. Хотя один тип батарей может быть рассчитан на малый размер и длительное время работы, этот аккумулятор не прослужит долго и изнашивается преждевременно. Другой аккумулятор может быть рассчитан на долгий срок службы, но его размер будет большим и громоздким. Третья батарея может обеспечить все желаемые характеристики, но цена будет слишком высокой для коммерческого использования.
Производители аккумуляторов хорошо осведомлены о потребностях клиентов и в ответ предлагают пакеты, которые лучше всего подходят для конкретных приложений. Индустрия мобильных телефонов — пример умной адаптации. Акцент делается на небольшие размеры, высокую удельную энергию и невысокую цену. На втором месте — долголетие.
Надпись NiMH на батарейном блоке не гарантирует автоматически высокую плотность энергии. Например, призматический никель-металлогидридный аккумулятор для мобильного телефона имеет тонкую форму.Такой пакет обеспечивает плотность энергии около 60 Втч / кг, а количество циклов составляет около 300. Для сравнения, цилиндрический NiMH предлагает плотность энергии 80 Втч / кг и выше. Тем не менее, количество циклов этой батареи от умеренного до низкого. NiMH аккумуляторы высокой прочности, выдерживающие 1000 разрядов, обычно упаковываются в громоздкие цилиндрические элементы. Плотность энергии этих ячеек составляет скромные 70 Втч / кг.
Компромиссы существуют и в отношении литиевых батарей. Литий-ионные блоки производятся для оборонных приложений, которые намного превышают плотность энергии коммерческого эквивалента.К сожалению, эти литий-ионные аккумуляторы сверхвысокой емкости считаются небезопасными в руках населения, а высокая цена делает их недоступными для коммерческого рынка.
В этой статье мы рассмотрим преимущества и ограничения серийного аккумулятора. Так называемые чудо-батареи, которые просто живут в контролируемой среде, исключаются. Мы тщательно изучаем батареи не только с точки зрения удельной энергии, но и с точки зрения долговечности, характеристик нагрузки, требований к техническому обслуживанию, саморазряда и эксплуатационных расходов.Поскольку никель-кадмиевые батареи остаются стандартом, с которым сравниваются другие батареи, мы сравниваем альтернативные химические составы с этим классическим типом батарей.
Никель-кадмий (NiCd) — зрелый и хорошо изученный, но относительно невысокий по плотности энергии. NiCd используется там, где важны долгий срок службы, высокая скорость разряда и экономичная цена. Основные области применения — двусторонняя радиосвязь, биомедицинское оборудование, профессиональные видеокамеры и электроинструменты. NiCd содержит токсичные металлы и не наносит вреда окружающей среде.
Никель-металлогидрид (NiMH) — имеет более высокую плотность энергии по сравнению с NiCd за счет сокращения срока службы. NiMH не содержит токсичных металлов. Приложения включают мобильные телефоны и портативные компьютеры.
Свинцово-кислотный — наиболее экономичный для мощных систем, где вес не имеет значения. Свинцово-кислотные батареи являются предпочтительным выбором для больничного оборудования, инвалидных колясок, аварийного освещения и систем ИБП.
Литий-ионный (литий-ионный) — самая быстрорастущая аккумуляторная система.Литий-ионный используется там, где первостепенное значение имеют высокая плотность энергии и легкий вес. Технология хрупкая, и для обеспечения безопасности требуется схема защиты. Приложения включают портативные компьютеры и сотовые телефоны.
Литий-ионный полимер (литий-ионный полимер) — предлагает атрибуты литий-ионного аккумулятора в сверхтонкой геометрии и упрощенной упаковке. Основное применение — мобильные телефоны.
На рис. 1 сравниваются характеристики шести наиболее часто используемых систем аккумуляторных батарей с точки зрения плотности энергии, срока службы, требований к упражнениям и стоимости.Цифры основаны на средних номиналах имеющихся в продаже батарей на момент публикации.
NiCd | NiMH | Свинцово-кислотная | Литий-ионная | Литий-ионная полимерная | Многоразовая Щелочная | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Гравиметрическая плотность энергии (Втч / кг) | 45-80 | 60-120 | 30-50 | 110-160 | 100-130 | 80 (начальное) | Внутреннее сопротивление | (включая периферийные цепи) в мОм 100 до 200 1 | 6 В пакет 200 до 300 1 | Пакет 6 В <100 1 | Пакет 12 В От 150 до 250 1 | 7.Пакет на 2 В от 200 до 300 1 | Пакет на 7,2 В От 200 до 2000 1 | Пакет на 6 В Срок службы (до 80% начальной емкости) | 1500 2 | 300 до 500 2,3 | 200 до | 300 2 500 до 1000 3 | 300 до | 500 50 3 | (до 50%) Время быстрой зарядки | 1 час стандартно | 2-4 часа | 8-16 часов | 2-4 часа | 2-4 часа | 2-3 часа | Допуск перегрузки | умеренный | низкий | высокий | очень низкий | низкий | средний | Саморазряд / месяц (комнатная температура) | 20% 4 | 30% 4 | 5% | 10% 5 | ~ 10% 5 | 0.3% | Напряжение элемента (номинальное) | 1,25 В 6 | 1,25 В 6 | 2 В | 3,6 В | 3,6 В | 1,5 В | Ток нагрузки | — пик — лучший результат | 20C 1C | 5C 0,5C или ниже | 5C 7 0,2C | > 2C 1C или ниже | > 2C 1C или ниже | 0.5C 0,2C или ниже Рабочая температура (только разряд) | от -40 до | 60 ° C от -20 до | 60 ° C от -20 до | 60 ° C от -20 до | 60 ° C от 0 до | 60 ° C от 0 до | 65 ° C Требования к техническому обслуживанию | от 30 до 60 дней | от 60 до 90 дней | от 3 до 6 месяцев 9 | не требуется | не требуется | не требуется | Стандартная стоимость батареи | (долл. США, только для справки) 50 долл. | (7,2 В) 60 долл. США | (7,2 В) 25 долл. США | (6 В) 100 долл. США | (7,2 В) 100 долл. США | (7,2 В) 5 долл. США | (9 В) Стоимость цикла (долл. США) 11 | 0,04 долл. США | долл. США 0,12 | 0,10 долл. США | 0,14 долл. США | 0,29 долл. США | 40 0,10 долл. США | Коммерческое использование с | 1950 | 1990 | 1970 (герметичный свинцово-кислотный) | 1991 | 1999 | 1992 | Рисунок 1 : Характеристики обычно используемых аккумуляторных батарей
Наблюдение: Интересно отметить, что NiCd имеет самое короткое время зарядки, обеспечивает самый высокий ток нагрузки и предлагает самую низкую общую стоимость цикла, но при этом предъявляет самые высокие требования к техническому обслуживанию. Никель-кадмиевый (NiCd) аккумуляторНикель-кадмиевый аккумулятор предпочитает быструю зарядку медленной зарядке и импульсный заряд постоянному току.Все остальные химические соединения предпочитают неглубокий разряд и умеренные токи нагрузки. NiCd — сильный и тихий рабочий; каторжный труд не представляет проблемы. Фактически, NiCd — единственный тип батарей, который хорошо работает в суровых условиях работы. Он не любит, когда его балуют днями, когда он сидит в зарядном устройстве и используется лишь изредка в течение коротких периодов времени. Периодический полный разряд настолько важен, что, если его не использовать, на пластинах элементов образуются большие кристаллы (также называемые , память ), и NiCd постепенно теряет свои характеристики. Среди перезаряжаемых батарей никель-кадмиевые батареи остаются популярным выбором для таких приложений, как двусторонняя радиосвязь, оборудование для оказания неотложной медицинской помощи и электроинструменты. Батареи с более высокой плотностью энергии и менее токсичными металлами вызывают переход от никель-кадмиевых аккумуляторов к более новым технологиям.
|