Arten von Akkus für Autos. Autobatterie: Der Experte wählt „Hinter dem Steuer“

Ein Akku ist eine Konstantstromquelle zum Speichern und Speichern von Energie. Die überwiegende Mehrheit der Akkutypen basiert auf der zyklischen Umwandlung von chemischer Energie in elektrische Energie, wodurch Sie den Akku wiederholt laden und entladen können.

Im Jahr 1800 machte Alessandro Volta eine erstaunliche Entdeckung, als er zwei Metallplatten - Kupfer und Zink - in ein mit Säure gefülltes Gefäß tauchte und dann bewies, dass ein elektrischer Strom durch den Draht fließt, der sie verbindet. Mehr als 200 Jahre später werden auf Basis der Entdeckung von Volta immer noch moderne Akkumulatoren produziert.

Arten von wiederaufladbaren Batterien

Nicht mehr als 140 Jahre sind seit der Erfindung der ersten Batterie vergangen, und aus der modernen Welt sind Backup-Stromversorgungen auf Basis von Batterien kaum mehr wegzudenken. Batterien werden überall verwendet, von den harmlosesten Haushaltsgeräten: Bedienfelder, tragbare Radios, Taschenlampen, Laptops, Telefone bis hin zu Sicherheitssystemen für Finanzinstitute, Notstromversorgungen für Rechenzentren, die Raumfahrtindustrie, Atomkraft, Kommunikation usw. usw. .

Die Entwicklungsländer brauchen elektrische Energie genauso wie der Mensch Sauerstoff zum Leben braucht. Daher arbeiten Designer und Ingenieure täglich daran, die bestehenden Batterietypen zu optimieren und regelmäßig neue Typen und Unterarten zu entwickeln.

Die wichtigsten Batterietypen sind in Tabelle 1 aufgeführt.

Tabelle 1. Klassifizierung von Akkumulatoren.

Aus den Daten in Tabelle 1 können wir schließen, dass es viele Arten von Batterien gibt, die sich in ihren Eigenschaften unterscheiden, die für den Einsatz unter verschiedenen Bedingungen und mit unterschiedlicher Intensität optimiert sind. Durch den Einsatz neuer Technologien und Komponenten für die Produktion gelingt es Wissenschaftlern, die notwendigen Eigenschaften für einen bestimmten Anwendungsbereich zu erreichen, beispielsweise wurden Nickel-Wasserstoff-Batterien für Weltraumsatelliten, Raumstationen und andere Weltraumausrüstung entwickelt. Natürlich sind in der Tabelle nicht alle Typen aufgeführt, sondern nur die wichtigsten, die sich verbreitet haben.

Moderne Backup- und autonome Stromversorgungssysteme für den Industrie- und Haushaltsbereich basieren auf Sorten von Blei-Säure-, Nickel-Cadmium- (Eisen-Nickel-Typ wird seltener verwendet) und Lithium-Ionen-Batterien, da diese chemischen Stromquellen sicher sind und haben akzeptable technische Eigenschaften und Kosten.

Blei-Säure-Batterien

Dieser Typ ist aufgrund seiner vielseitigen Funktionen und seiner geringen Kosten in der modernen Welt am gefragtesten. Aufgrund der Vielzahl von Varianten werden Blei-Säure-Batterien in den Bereichen Notstromsysteme, autonome Stromversorgungssysteme, Solarkraftwerke, USV, verschiedene Transportmittel, Kommunikation, Sicherheitssysteme, verschiedene Arten von tragbaren Geräten, Spielzeug verwendet , etc.

Das Funktionsprinzip von Blei-Säure-Batterien

Die Grundlage der Arbeit chemischer Stromversorgungen basiert auf der Wechselwirkung von Metallen und Flüssigkeiten - einer reversiblen Reaktion, die auftritt, wenn die Kontakte der positiven und negativen Platten geschlossen werden. Blei-Säure-Batterien bestehen, wie der Name schon sagt, aus Blei und Säure, wobei die positiv geladenen Platten Blei und die negativ geladenen Platten Bleioxid sind. Wenn Sie eine Glühbirne an zwei Platten anschließen, schließt sich der Stromkreis und es entsteht ein elektrischer Strom (Elektronenbewegung) und eine chemische Reaktion im Inneren des Elements. Insbesondere die Batterieplatten korrodieren, das Blei ist mit Bleisulfat beschichtet. So bilden sich beim Entladen der Batterie auf allen Platten Bleisulfatablagerungen. Wenn die Batterie vollständig entladen ist, sind ihre Platten mit dem gleichen Metall - Bleisulfat - bedeckt und haben im Verhältnis zur Flüssigkeit fast die gleiche Ladung. Dementsprechend ist die Batteriespannung sehr niedrig.

Wenn Sie das Ladegerät an die entsprechenden Pole der Batterie anschließen und einschalten, fließt der Strom in der Säure in die entgegengesetzte Richtung. Der Strom löst eine chemische Reaktion aus, Säuremoleküle werden gespalten und durch diese Reaktion wird Bleisulfat aus den positiven und negativen Plastilinen der Batterie entfernt. In der letzten Phase des Ladevorgangs erhalten die Platten ihr ursprüngliches Aussehen: Blei und Bleioxid, wodurch sie wieder unterschiedlich aufgeladen werden können, dh die Batterie wird vollständig aufgeladen.

In der Praxis sieht jedoch alles etwas anders aus und die Elektrodenplatten werden nicht vollständig gereinigt, daher haben die Batterien eine gewisse Ressource, bei deren Erreichen die Kapazität auf 80-70% der ursprünglichen Kapazität abnimmt.

Abbildung №3. Elektrochemisches Diagramm einer Blei-Säure-Batterie (VRLA).

Arten von Blei-Säure-Batterien

Blei – Säure versorgt mit 6, 12V Batterien. Klassische Starterbatterien für Verbrennungsmotoren und mehr. Sie benötigen regelmäßige Wartung und Belüftung. unterliegen einer hohen Selbstentladung.

Ventilreguliertes Blei – Säure (VRLA), wartungsfrei - 2, 4, 6 und 12V Batterien. Preiswerte Batterien im geschlossenen Gehäuse, die in Wohngebieten eingesetzt werden können, benötigen keine zusätzliche Belüftung und Wartung. Empfohlen für die Verwendung im Puffermodus.

Absorbierende Glasmatte Ventilreguliertes Blei – Säure (AGM VRLA), wartungsfrei - 4, 6 und 12V Batterien. Moderne Blei-Säure-Batterien mit absorbiertem Elektrolyt (nicht flüssig) und Glasfaser-Separatoren halten die Bleiplatten viel besser und verhindern ein Zusammenfallen. Diese Lösung verkürzt die Ladezeit von AGM-Batterien erheblich, da der Ladestrom 20-25, seltener 30% der Nennkapazität erreichen kann.

AGM VRLA-Batterien haben viele Modifikationen mit optimierten Eigenschaften für zyklische und Pufferbetrieb: Deep - für häufige Tiefentladungen, Front-Terminal - für eine bequeme Platzierung in Telekommunikations-Racks, Standard - für allgemeine Zwecke, High Rate - bieten die beste Entladecharakteristik bis bis 30% und geeignet für leistungsstarke unterbrechungsfreie Stromversorgungen, Modular - ermöglicht den Aufbau leistungsstarker Batterieschränke usw.



Abbildung 4.

GEL Ventilgesteuertes Blei – Säure (GEL VRLA), wartungsfrei - 2, 4, 6 und 12V Batterien. Eine der neuesten Modifikationen des Typs Blei-Säure-Batterie. Die Technologie basiert auf der Verwendung eines gelartigen Elektrolyten, der maximalen Kontakt mit den negativen und positiven Platten der Elemente bietet und eine gleichmäßige Konsistenz über das gesamte Volumen beibehält. Dieser Batterietyp erfordert ein "richtiges" Ladegerät, das den erforderlichen Strom und die erforderliche Spannung liefert, nur in diesem Fall können Sie alle Vorteile gegenüber dem AGM VRLA-Typ nutzen.

GEL VRLA Chemiestromversorgungen wie AGM haben viele Untertypen, die für bestimmte Betriebsbedingungen am besten geeignet sind. Die gebräuchlichsten sind die Solar-Serie - verwendet für Solarenergieanlagen, Marine - für See- und Flusstransport, Deep Cycle - für häufige Tiefentladungen, Front-Terminal - montiert in speziellen Gehäusen für Telekommunikationssysteme, GOLF - auch für Golfcarts B. für Scheuersaugmaschinen, Micro - kleine Batterien für den häufigen Einsatz in mobilen Anwendungen, Modular - eine spezielle Lösung zum Aufbau leistungsstarker Batteriebänke zur Energiespeicherung etc.



Abbildung №5.

OPzV, wartungsfrei - 2V Batterien. Spezielle Blei-Säure-Zellen vom Typ OPZV werden mit röhrenförmigen Anodenplatten und einem schwefelsauren Gelelektrolyten hergestellt. Anode und Kathode der Zellen enthalten ein zusätzliches Metall - Kalzium, wodurch die Korrosionsbeständigkeit der Elektroden erhöht und die Lebensdauer erhöht wird. Negative Platten werden gespreizt, diese Technologie bietet einen besseren Kontakt mit dem Elektrolyten.

OPzV-Batterien sind tiefentladungsbeständig und haben eine lange Lebensdauer von bis zu 22 Jahren. Für die Herstellung solcher Batterien werden in der Regel nur die besten Materialien verwendet, um eine hohe Effizienz im zyklischen Betrieb zu gewährleisten.

Der Einsatz von OPzV-Batterien ist in Telekommunikationsanlagen, Notbeleuchtungsanlagen, unterbrechungsfreien Stromversorgungen, Navigationssystemen, Energiespeichern in Haushalten und Industrie sowie in der Solarstromerzeugung gefragt.


Abbildung 6. Der Aufbau der OPzV-Batterie EverExceed.

OPzS, wartungsarm - 2, 6, 12V Batterien. OPzS stationäre geflutete Bleibatterien werden mit röhrenförmigen Anodenplatten mit Antimonzusatz hergestellt. Die Kathode enthält auch eine geringe Menge Antimon und ist vom Spreizgittertyp. Anode und Kathode sind durch mikroporöse Separatoren getrennt, die Kurzschlüsse verhindern. Das Batteriegehäuse besteht aus einem speziellen schlagfesten transparenten Kunststoff, der gegen chemische Angriffe und Feuer beständig ist, und die belüfteten Ventile sind feuerfest und bieten Schutz gegen mögliches Eindringen von Flammen und Funken.

Durch die transparenten Wände können Sie den Elektrolytstand bequem anhand der Minimum- und Maximum-Markierungen überwachen. Der spezielle Aufbau der Ventile ermöglicht es, ohne sie auszubauen, destilliertes Wasser nachzufüllen und die Dichte des Elektrolyten zu messen. Je nach Belastung wird alle ein bis zwei Jahre Wasser nachgefüllt.

OPzS-Batterien haben die höchste Leistung aller anderen Blei-Säure-Batterien. Die Lebensdauer kann 20 - 25 Jahre erreichen und eine Ressource von bis zu 1800 tiefen 80% Entladezyklen bereitstellen.

Der Einsatz solcher Batterien ist in Anlagen mit mittleren und tiefentladenen Anforderungen inkl. wo mittlere Einschaltströme beobachtet werden.



Abbildung №7.

Eigenschaften von Blei-Säure-Batterien

Bei der Analyse der in Tabelle 2 angegebenen Daten können wir zu dem Schluss kommen, dass Blei-Säure-Batterien eine große Auswahl an Modellen haben, die für verschiedene Betriebsarten und Betriebsbedingungen geeignet sind.

Tabelle 2. Vergleichende Eigenschaften der Typen von Blei-Säure-Batterien.

Für die Analyse haben wir gemittelte Daten von mehr als 10 Batterieherstellern verwendet, deren Produkte seit langem auf dem ukrainischen Markt präsentiert werden und in vielen Bereichen erfolgreich eingesetzt werden (EverExceed, BB Battery, CSB, Leoch, Ventura, Challenger, C&D Technologien, Victron Energy, SunLight, Troian und andere).

Lithium-Ionen (Lithium) Batterien

Die Geschichte des Ursprungsübergangs reicht bis ins Jahr 1912 zurück, als Gilbert Newton Lewis an der Berechnung der Aktivitäten von Ionen starker Elektrolyte arbeitete und die Elektrodenpotentiale einer Reihe von Elementen, darunter Lithium, erforschte. Seit 1973 wurde die Arbeit wieder aufgenommen und als Ergebnis erschienen die ersten Lithium-basierten Batterien, die nur einen Entladezyklus ermöglichten. Versuche, eine Lithiumbatterie herzustellen, wurden durch die Aktivität der Eigenschaften von Lithium behindert, die bei falschen Entlade- oder Lademodi eine heftige Reaktion mit der Freisetzung hoher Temperaturen und sogar Flammen verursachten. Sony brachte die ersten Mobiltelefone mit solchen Akkus auf den Markt, musste die Produkte jedoch nach mehreren unangenehmen Vorfällen zurückrufen. Die Entwicklung hörte nicht auf und 1992 erschienen die ersten "sicheren" Batterien auf Basis von Lithium-Ionen.

Die Lithium-Ionen-Batterien haben eine hohe Energiedichte und bieten daher bei kompakter Größe und geringem Gewicht die 2- bis 4-fache Kapazität im Vergleich zu Blei-Säure-Batterien. Der große Vorteil von Lithium-Ionen-Akkus ist zweifellos die hohe Geschwindigkeit der vollständigen Aufladung innerhalb von 1-2 Stunden.

Li-Ionen-Batterien werden häufig in der modernen Elektronik, in der Automobilindustrie, in Energiespeichersystemen und in der Solarstromerzeugung eingesetzt. Sie sind in High-Tech-Multimedia- und Kommunikationsgeräten gefragt: Telefone, Tablet-Computer, Laptops, Radiosender etc. Lithium-Ionen-Netzteile sind aus der modernen Welt nicht mehr wegzudenken.

Wie Lithium (Lithium-Ionen) Batterien funktionieren

Das Funktionsprinzip besteht darin, Lithium-Ionen zu verwenden, die durch Moleküle zusätzlicher Metalle gebunden werden. Üblicherweise werden neben Lithium auch Lithium-Kobalt-Oxid und Graphit verwendet. Beim Entladen einer Lithium-Ionen-Batterie werden beim Laden Ionen von der negativen Elektrode (Kathode) auf die positive (Anode) und umgekehrt übertragen. Der Batteriekreis setzt das Vorhandensein eines Separators zwischen den beiden Teilen der Zelle voraus, dies ist notwendig, um eine spontane Bewegung von Lithium-Ionen zu verhindern. Wenn der Batteriekreislauf geschlossen ist und der Lade- oder Entladevorgang stattfindet, überwinden die Ionen den Separator und streben zur entgegengesetzt geladenen Elektrode.

Abbildung №8. Elektrochemisches Diagramm einer Lithium-Ionen-Batterie.

Aufgrund ihrer hohen Effizienz haben sich Lithium-Ionen-Batterien schnell entwickelt und viele Unterarten, zum Beispiel Lithium-Eisen-Phosphat-Batterien (LiFePO4). Unten sehen Sie eine grafische Darstellung der Funktionsweise dieses Untertyps.

Abbildung №9. Elektrochemisches Diagramm des Entlade- und Entladevorgangs einer LiFePO4-Batterie.

Lithium-Ionen-Akkutypen

Moderne Lithium-Ionen-Batterien haben viele Untertypen, der Hauptunterschied liegt in der Zusammensetzung der Kathode (negativ geladene Elektrode). Außerdem kann die Zusammensetzung der Anode geändert werden, um Graphit vollständig zu ersetzen oder Graphit unter Zugabe anderer Materialien zu verwenden.

Die verschiedenen Typen von Lithium-Ionen-Batterien werden durch ihren chemischen Abbau identifiziert. Für einen normalen Benutzer kann dies etwas schwierig sein, daher wird jeder Typ so detailliert wie möglich beschrieben, einschließlich seines vollständigen Namens, seiner chemischen Definition, seiner Abkürzung und seiner Kurzbezeichnung. Zur Vereinfachung der Beschreibung wird ein abgekürzter Titel verwendet.

Lithium-Kobalt-Oxid (LiCoO2)- Verfügt über eine hohe spezifische Energie, was die Lithium-Kobalt-Batterie in kompakten High-Tech-Geräten gefragt macht. Die Batteriekathode besteht aus Kobaltoxid, während die Anode aus Graphit besteht. Die Kathode hat eine Schichtstruktur und während der Entladung wandern Lithiumionen von der Anode zur Kathode. Die Nachteile dieses Typs sind relativ kurze Lebensdauer, geringe thermische Stabilität und begrenzte Zellleistung.

Lithium-Kobalt-Akkus können nicht mit einem Strom entladen oder geladen werden, der die Nennkapazität überschreitet, sodass ein 2,4 Ah-Akku mit 2,4 A betrieben werden kann. Wenn zum Laden eine hohe Stromstärke angelegt wird, führt dies zu einer Überhitzung. Der optimale Ladestrom beträgt 0,8C, in diesem Fall 1,92A. Jede Lithium-Kobalt-Batterie ist mit einer Schutzschaltung ausgestattet, die die Lade- und Entladerate begrenzt und den Strom auf 1C begrenzt.

Die Grafik (Abb. 10) zeigt die Haupteigenschaften von Lithium-Kobalt-Batterien in Bezug auf spezifische Energie oder Leistung, spezifische Leistung oder Fähigkeit, hohe Ströme bereitzustellen, Sicherheit oder Zündchancen bei hoher Last, Betriebsumgebungstemperatur, Lebensdauer und Zyklus Leben, Kosten ...



Abbildung №10.

Lithium-Mangan-Oxid (LiMn2O4, LMO)- Die ersten Informationen über die Verwendung von Lithium bei Manganspinellen wurden 1983 in wissenschaftlichen Berichten veröffentlicht. Moli Energy brachte 1996 die ersten Chargen von Batterien auf Basis von Lithium-Mangan-Oxid als Kathodenmaterial auf den Markt. Diese Architektur bildet dreidimensionale Spinellstrukturen, die den Ionenfluss zur Elektrode verbessern, wodurch der Innenwiderstand verringert und mögliche Ladeströme erhöht werden. Der Vorteil von Spinell liegt auch in der thermischen Stabilität und der erhöhten Sicherheit, jedoch sind die Zyklen- und Lebensdauer begrenzt.

Niedriger Widerstand ermöglicht das schnelle Laden und Entladen einer Lithium-Mangan-Batterie mit einem hohen Strom bis zu 30 A und kurzzeitig bis zu 50 A. Geeignet für leistungsstarke Elektrowerkzeuge, medizinische Geräte sowie Hybrid- und Elektrofahrzeuge.

Das Potenzial von Lithium-Mangan-Batterien ist etwa 30 % geringer als das von Lithium-Kobalt-Batterien, aber diese Technologie hat etwa 50 % bessere Eigenschaften als Batterien auf Basis von Nickel-Chemiekomponenten.

Die Designflexibilität ermöglicht es Ingenieuren, die Batterieeigenschaften zu optimieren und eine lange Batterielebensdauer, hohe Kapazität (Energiedichte) und maximale Strombelastbarkeit (Leistungsdichte) zu erreichen. Bei einer langen Lebensdauer hat beispielsweise die Größe einer 18650-Zelle eine Kapazität von 1,1 Ah, während auf hohe Kapazität optimierte Zellen eine Kapazität von 1,5 Ah haben, aber gleichzeitig eine kürzere Lebensdauer haben.

Die Grafik (Abb. 12) spiegelt nicht die beeindruckendsten Eigenschaften von Lithium-Mangan-Batterien wider, aber moderne Entwicklungen haben die Leistung erheblich verbessert und diesen Typ wettbewerbsfähig und weit verbreitet gemacht.



Abbildung 11.

Moderne Batterien des Lithium-Mangan-Typs können unter Zusatz anderer Elemente hergestellt werden - Lithium-Nickel-Mangan-Kobaltoxid (NMC), diese Technologie verlängert die Lebensdauer erheblich und erhöht die spezifischen Energieindikatoren. Diese Verbindung bringt die besten Eigenschaften aus jedem System, das sogenannte LMO (NMC) wird bei den meisten Elektrofahrzeugen wie Nissan, Chevrolet, BMW usw.

Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt-Oxid (LiNiMnCoO2 oder NMC)- Führende Hersteller von Lithium-Ionen-Batterien haben sich auf Nickel-Mangan-Kobalt-Kombinationskathodenmaterialien (NMC) konzentriert. Ähnlich wie beim Lithium-Mangan-Typ können diese Batterien angepasst werden, um eine hohe Energiedichte oder eine hohe Leistungsdichte zu erreichen, jedoch nicht gleichzeitig. Beispielsweise hat eine NMC 18650-Zelle bei mittlerer Last eine Kapazität von 2,8 Ah und kann einen maximalen Strom von 4-5 A liefern; Die für die erhöhten Leistungsparameter optimierte NMC-Zelle hat nur 2Wh, kann aber einen Dauerentladestrom von bis zu 20A liefern. Die Besonderheit von NMC liegt in der Kombination von Nickel und Mangan, als Beispiel Kochsalz, in dem die Hauptbestandteile Natrium und Chlorid sind, die getrennt giftige Substanzen sind.

Nickel ist bekannt für seine hohe spezifische Energie, aber geringe Stabilität. Mangan hat den Vorteil, dass es eine Spinellstruktur bildet und einen geringen Innenwiderstand bietet, während es dennoch eine niedrige spezifische Energie hat. Durch die Kombination dieser beiden Metalle ist es möglich, die optimale Leistung der NMC-Batterie für unterschiedliche Betriebsbedingungen zu erzielen.

NMC-Akkus eignen sich hervorragend für Elektrowerkzeuge, E-Bikes und andere Antriebsstränge. Kombination von Kathodenmaterialien: Ein Drittel von Nickel, Mangan und Kobalt bieten einzigartige Eigenschaften und senken aufgrund des geringeren Kobaltgehalts auch die Kosten des Produkts. Andere Subtypen wie NCM, CMN, CNM, MNC und MCN haben ausgezeichnete Dreifachmetallverhältnisse von 1 / 3-1 / 3-1 / 3. Normalerweise wird das genaue Verhältnis vom Hersteller geheim gehalten.



Abbildung 12.

Lithiumeisenphosphat (LiFePO4)- 1996 verwendete die University of Texas (und andere Mitwirkende) Phosphat als Kathodenmaterial für Lithiumbatterien. Lithiumphosphat bietet eine gute elektrochemische Leistung bei geringem Widerstand. Möglich wird dies durch das Nanophosphat-Kathodenmaterial. Die Hauptvorteile sind ein hoher Stromfluss und eine lange Lebensdauer, außerdem eine gute thermische Stabilität und erhöhte Sicherheit.

Lithium-Eisenphosphat-Batterien sind toleranter gegenüber vollständiger Entladung und weniger anfällig für Alterung als andere Lithium-Ionen-Systeme. LFPs sind auch widerstandsfähiger gegen Überladung, aber wie bei anderen Lithium-Ionen-Akkus kann eine Überladung Schäden verursachen. LiFePO4 bietet eine sehr stabile Entladespannung von 3,2 V, wodurch nur 4 Zellen verwendet werden können, um eine 12-V-Standardbatterie zu erstellen, was wiederum einen effizienten Austausch von Blei-Säure-Batterien ermöglicht. Lithium-Eisenphosphat-Batterien enthalten kein Kobalt, was die Kosten des Produkts erheblich senkt und es umweltfreundlicher macht. Liefert hohen Strom beim Entladen und kann auch mit Nennstrom in nur einer Stunde auf volle Kapazität geladen werden. Der Betrieb bei niedrigen Umgebungstemperaturen verringert die Leistung und Temperaturen über 35 ° C verkürzen die Lebensdauer geringfügig, aber die Leistung ist viel besser als bei Bleisäure-, Nickel-Cadmium- oder Nickel-Metallhydrid-Batterien. Lithiumphosphat hat eine höhere Selbstentladungsrate als andere Lithium-Ionen-Batterien, was einen Ausgleich von Batterieschränken erforderlich machen kann.



Abbildung 13.

Lithium-Nickel-Kobalt-Aluminiumoxid (LiNiCoAlO2)- Lithium-Nickel-Kobalt-Oxid-Aluminium (NCA)-Batterien wurden 1999 eingeführt. Dieser Typ bietet eine hohe spezifische Energie und ausreichende spezifische Leistung sowie eine lange Lebensdauer. Es bestehen jedoch Zündgefahren, wodurch Aluminium zugesetzt wurde, das bei hohen Entlade- und Ladeströmen für eine höhere Stabilität der in der Batterie ablaufenden elektrochemischen Prozesse sorgt.



Abbildung 14.

Lithiumtitanat (Li4Ti5O12)- Batterien mit Lithium-Titanat-Anoden sind seit den 1980er Jahren bekannt. Die Kathode besteht aus Graphit und ähnelt der Architektur einer typischen Lithium-Metall-Batterie. Lithium-Titanat hat eine Zellspannung von 2,4 V, kann schnell aufgeladen werden und liefert einen hohen Entladestrom von 10 C, was dem 10-fachen der Nennkapazität des Akkus entspricht.

Lithium-Titanat-Batterien haben im Vergleich zu anderen Arten von Lithium-Ionen-Batterien eine längere Lebensdauer. Sie sind sehr sicher und können bei niedrigen Temperaturen (bis zu –30 °C) ohne signifikante Leistungseinbußen betrieben werden.

Der Nachteil liegt in den recht hohen Kosten sowie in einem kleinen Indikator für die spezifische Energie in der Größenordnung von 60-80Wh / kg, der mit Nickel-Cadmium-Akkus durchaus vergleichbar ist. Anwendungen: Stromversorgungseinheiten und unterbrechungsfreie Stromversorgungen.



Abbildung 15.

Lithium-Polymer-Akkus (Li-Pol, Li-Polymer, LiPo, LIP, Li-Poly)- Lithium-Polymer-Akkus unterscheiden sich von Lithium-Ionen-Akkus dadurch, dass sie einen speziellen Polymerelektrolyten verwenden. Die seit den 2000er Jahren entstandene Begeisterung für diese Art von Batterie hält bis heute an. Es wurde nicht ohne Grund gegründet, da es mit Hilfe spezieller Polymere möglich war, eine Batterie ohne flüssigen oder gelartigen Elektrolyten herzustellen, die es ermöglicht, Batterien in fast jeder Form herzustellen. Das Hauptproblem besteht jedoch darin, dass ein fester Polymerelektrolyt bei Raumtemperatur eine schlechte Leitfähigkeit aufweist und im erhitzten Zustand bis zu 60 ° C die besten Eigenschaften abbaut. Alle Versuche von Wissenschaftlern, eine Lösung für dieses Problem zu finden, waren vergeblich.

Moderne Lithium-Polymer-Batterien verwenden eine kleine Menge Gel-Elektrolyt für eine bessere Leitfähigkeit bei normalen Temperaturen. Und das Funktionsprinzip basiert auf einem der oben beschriebenen Typen. Am gebräuchlichsten ist der Lithium-Kobalt-Typ mit Polymer-Gel-Elektrolyt, der in den meisten Fällen verwendet wird.

Der Hauptunterschied zwischen Lithium-Ionen-Batterien und Lithium-Polymer-Batterien besteht darin, dass der mikroporöse Polymerelektrolyt durch einen herkömmlichen Separator ersetzt wird. Lithium-Polymer hat eine etwas höhere spezifische Energie und ermöglicht die Herstellung dünner Elemente, aber die Kosten sind 10-30% höher als bei Lithium-Ionen. Es gibt auch einen wesentlichen Unterschied in der Struktur des Falles. Wird für Lithium-Polymer eine dünne Folie verwendet, die es ermöglicht, Batterien so dünn zu gestalten, dass sie wie Kreditkarten aussehen, dann werden Lithium-Ionen-Batterien in einem starren Metallgehäuse gesammelt, um die Elektroden fest zu fixieren.

Abbildung 17. Das Aussehen eines Li-Polymer-Akkus für ein Mobiltelefon.

Eigenschaften von Lithium-Ionen-Akkus

Die maximale Zellkapazität ist in der Tabelle nicht enthalten, da die Technologie von Lithium-Ionen-Akkus die Herstellung leistungsstarker Einzelzellen nicht zulässt. Wenn eine hohe Kapazität oder Gleichstrom benötigt wird, werden die Batterien mit Jumpern parallel und in Reihe geschaltet. Der Zustand muss vom Batterieüberwachungssystem überwacht werden. Moderne Batterieschränke für USV und Solarkraftwerke auf Basis von Lithiumzellen erreichen eine Spannung von 500-700V DC bei einer Kapazität von ca. 400A/h, sowie eine Kapazität von 2000 - 3000Ah bei einer Spannung von 48 oder 96V.

Nickel-Cadmium-Batterien

Erfinder ist der schwedische Wissenschaftler Waldemar Jungner, der 1899 die Technologie zur Herstellung von Cadmium-Nickel patentieren ließ. 1990 kam es mit Edison zu einem Patentstreit, den Jungner verlor, weil er nicht über solche Mittel wie sein Gegner verfügte. Das von Waldemar gegründete Unternehmen "Ackumulator Aktiebolaget Jungner" stand kurz vor dem Konkurs, wurde jedoch nach der Umfirmierung in "Svenska Accumulator Aktiebolaget Jungner" weiterentwickelt. Aktuell heißt das vom Entwickler gegründete Unternehmen „SAFT AB“ und produziert einige der zuverlässigsten Nickel-Cadmium-Batterien der Welt.

Nickel-Cadmium-Batterien sind sehr langlebig und zuverlässig. Es gibt gewartete und nicht gewartete Modelle mit einer Kapazität von 5 bis 1500 Ah. Sie werden in der Regel als trockengeladene Dosen ohne Elektrolyt mit einer Nennspannung von 1,2 V geliefert. Trotz der Konstruktionsähnlichkeit mit Blei-Säure haben Nickel-Cadmium-Akkus eine Reihe von wesentlichen Vorteilen in Form eines stabilen Betriebs bei Temperaturen ab –40 °C, der Fähigkeit, hohen Einschaltströmen standzuhalten, und werden auch von Modellen für schnelles optimiert entladen. Ni-Cd-Akkus sind beständig gegen Tiefentladung, Überladung und erfordern kein sofortiges Aufladen wie beim Blei-Säure-Typ. Konstruktiv sind sie aus schlagfestem Kunststoff gefertigt und vertragen mechanische Beschädigungen gut, haben keine Angst vor Vibrationen usw.

Das Funktionsprinzip von Nickel-Cadmium-Batterien

Alkalische Batterien, deren Elektroden aus Nickeloxidhydrat mit Zusätzen von Graphit, Bariumoxid und Cadmiumpulver bestehen. Der Elektrolyt ist in der Regel eine Lösung mit 20 % Kaliumgehalt und Zusatz von Lithiummonohydrat. Die Platten sind durch isolierende Separatoren getrennt, um Kurzschlüsse zu vermeiden, eine negativ geladene Platte befindet sich zwischen zwei positiv geladenen.

Während des Entladevorgangs der Nickel-Cadmium-Batterie tritt eine Wechselwirkung zwischen der Anode mit Nickeloxidhydrat und Elektrolytionen auf, wodurch Nickeloxidhydrat gebildet wird. Gleichzeitig bildet die Cadmiumkathode Cadmiumoxidhydrat, wodurch eine Potentialdifferenz von bis zu 1,45 V erzeugt wird, die Spannung im Inneren der Batterie und im externen geschlossenen Stromkreis bereitstellt.

Der Ladevorgang von Nickel-Cadmium-Batterien wird von der Oxidation der aktiven Masse der Anoden und dem Übergang von Nickeloxidhydrat zu Nickeloxidhydrat begleitet. Gleichzeitig wird die Kathode zu Cadmium reduziert.

Der Vorteil des Funktionsprinzips einer Nickel-Cadmium-Batterie besteht darin, dass sich alle Bestandteile, die während der Entlade- und Ladezyklen gebildet werden, nahezu nicht im Elektrolyten lösen und auch keine Nebenreaktionen eingehen.

Abbildung №16. Der Aufbau des Ni-Cd-Akkus.

Nickel-Cadmium-Batterietypen

Ni-Cd-Batterien werden heute am häufigsten in der Industrie verwendet, wo eine Vielzahl von Leistungsanwendungen erforderlich ist. Mehrere Hersteller bieten verschiedene Untertypen von Nickel-Cadmium-Batterien an, die in bestimmten Modi die beste Leistung bieten:

Entladezeit 1,5 - 5 Stunden oder mehr - gewartete Batterien;

Entladezeit 1,5 - 5 Stunden oder mehr - wartungsfreie Batterien;

Entladezeit 30 - 150 Minuten - gewartete Batterien;

Entladezeit 20 - 45 Minuten - gewartete Batterien;

Entladezeit 3 ​​- 25 Minuten - gewartete Batterien.

Eigenschaften von Nickel-Cadmium-Batterien

Hohe technische Eigenschaften machen diesen Batterietyp sehr attraktiv für die Lösung industrieller Probleme, wenn eine hochzuverlässige Notstromversorgung mit langer Lebensdauer erforderlich ist.

Nickel-Eisen-Batterien

Sie wurden erstmals 1899 von Waldemar Jungner entwickelt, als er versuchte, ein billigeres Analogon von Cadmium in Nickel-Cadmium-Batterien zu finden. Nach langen Versuchen verzichtete Jungner auf die Verwendung von Eisen, da die Ladung zu langsam erfolgte. Einige Jahre später entwickelte Thomas Edison eine Nickel-Eisen-Batterie, die die Fahrzeuge Baker Electric und Detroit Electric mit Strom versorgte.

Die niedrigen Produktionskosten ließen Nickel-Eisen-Batterien im Elektroverkehr als Traktionsbatterien nachgefragt werden, sie werden auch zur Elektrifizierung von Pkw und zur Stromversorgung von Regelkreisen verwendet. Nickel-Eisen-Batterien werden in den letzten Jahren wieder verstärkt diskutiert, da sie keine giftigen Elemente wie Blei, Cadmium, Kobalt usw. enthalten. Derzeit werben einige Hersteller für erneuerbare Energiesysteme.

Das Funktionsprinzip von Nickel-Eisen-Batterien

Elektrizität wird mit Nickeloxidhydroxid als positiven Platten, Eisen als negativen Platten und flüssigem Elektrolyt in Form von Ätzkalium gespeichert. Nickelstabile Röhren oder "Taschen" enthalten Wirkstoff

Der Nickel-Eisen-Typ ist sehr zuverlässig. verträgt Tiefentladungen, häufiges Aufladen und kann sich auch in einem unterladenen Zustand befinden, was für Blei-Säure-Batterien sehr schädlich ist.

Eigenschaften von Nickel-Eisen-Batterien

Verwendete Materialien

Recherche der Boston Consulting Group

Technische Dokumentation TM Bosch, Panasonic, EverExceed, Victron Energy, Varta, Leclanché, Envia, Kokam, Samsung, Valence und andere.

Heute gibt es Gel-, Alkali- und Hybrid-Autobatterien, aber sie haben eines gemeinsam - sie alle sind für das Starten des Motors verantwortlich, ohne den sich unser eisernes Pferd einfach nicht rühren wird.

Das Gerät und die Funktionen des Akkus

Dieses sehr wichtige Element erfüllt drei Hauptfunktionen, dank denen der Start sowie die weitere Bewegung durchgeführt werden. Dabei spielt es keine Rolle, welche „Füllung“ die im Auto verbaute Batterie hat, ohne sie lässt sich der Motor nicht starten. Darüber hinaus umfasst die Funktion der Batterie die Stromversorgung einiger elektrischer Geräte, wenn der Motor nicht läuft. Außerdem sind moderne Autos, so könnte man sagen, mit einer Vielzahl von Geräten vollgestopft, wie einem Radio-Tonbandgerät, Autorecorder, Navigator, Alarmanlage, und oft kann der Generator der Belastung nicht standhalten. In solch einer Situation kommt wieder eine unersetzliche Batterie zur Rettung.

Das Gerät einer Autobatterie ist recht einfach, daher geht es sehr selten kaputt, meistens kommt es zu einer Entladung aufgrund übermäßiger Belastung. Tatsächlich handelt es sich um eine galvanische Zelle, in der umgekehrte chemische Prozesse ablaufen. Wenn es also entladen wird, muss ein elektrischer Strom in die entgegengesetzte Richtung hindurchgeleitet werden. Strom wird dann in chemische Energie umgewandelt und alle zuvor verbrauchten notwendigen Wirkstoffe werden wiederhergestellt. Und dann kann er die Autogeräte wieder mit Strom versorgen.

Arten von Autobatterien - moderne Vielfalt

Heute gibt es wartungsfreie und wartungsfreie Autobatterien. Erstere sind aufgrund ihrer Mängel recht selten. Zunächst wird ihre positive Ladung allmählich negativ, was zu einer schnellen Entladung beiträgt. Außerdem tritt beim Fahren auf unseren unvollkommenen Straßen Elektrolyt aus, was ebenfalls zum Ausfall der Batterie beiträgt. Gleichzeitig haben sie einen Vorteil, sie sind nicht nur leicht zu entschärfen, sondern auch.

Die Batterievorrichtung des zweiten Typs weist die obigen Nachteile nicht auf. Diese Modelle beinhalten Gel-Konstruktionen, die kein zusätzliches Nachfüllen benötigen, da diese Substanz in ihrer Konsistenz ziemlich dicht ist und nie aussickert. Somit kann es in jeder bequemen Position installiert werden und beeinträchtigt seine Leistung in keiner Weise. Es gibt auch AGM-Batterien, bei denen die Säureverdickung durch Glasfaser erreicht wird.

Eine solche Batterie ist sehr anfällig für den negativen Einfluss ausgefallener elektrischer Geräte, daher ist es wichtig, ihren Zustand zu überwachen.

Darüber hinaus lassen sich folgende Arten von Autobatterien unterscheiden:

• niedriges Antimon, das nur Bleiplatten enthält, werden durch das Abkochen des Wassers im Elektrolyten sehr schnell entladen;
• Hybrid, bestehend aus positiven Platten mit niedrigem Antimongehalt und negativem Blei-Kalzium, solche Batterien sind in der Automobilindustrie am häufigsten und entladen sich viel langsamer als ihre Vorgänger;
• Calcium-Batterien, in diesem Fall sind nur Calcium-Platten sowohl positiv als auch negativ, ihre Selbstentladung ist um bis zu 70% geringer als die von Antimon-Batterien, jedoch wird es unglaublich schwierig sein, sie aufzuladen.

Autobatteriekennzeichnung - Codes lesen

Um zu wissen, was wir kaufen, ist in jedem Herstellerwerk die Kennzeichnung von Autobatterien obligatorisch und enthält alle notwendigen Informationen über die Batterie. Die erste Ziffer gibt also immer die Anzahl der Batteriezellen an, es können 3 oder 6 sein. Je nachdem beträgt die Nennspannung der Batterie 6 oder 12 V. Als nächstes kommen die Buchstaben ST, als Starter entziffert. Die nächste Zahl gibt die Kapazität an und wird in Amperestunden angegeben.

Darüber hinaus enthält das Batterieetikett zusätzliche Informationen. "A" weist auf das Vorhandensein einer gemeinsamen Abdeckung hin, der Buchstabe "Z" bedeutet, dass die Batterie überflutet ist, wenn dies nicht in der Bezeichnung enthalten ist, handelt es sich um eine trockengeladene Batterie. Die folgenden Buchstaben geben Auskunft über das Material, aus dem die Karosserie besteht: "E" - Ebonit, "T" - Thermoplast. Wenn Sie "M" sehen, besteht der Separator aus Polyvinylchlorid und "P" zeigt das Vorhandensein dieses Teils aus Polyethylen an.

Wie wählt man Autobatterien aus?

Nach einem Blick auf die Zähler zum Thema Pkw-Pkw- und Lkw-Batterien (für Lkw und für Pkw) wird klar, dass Sie sich beim Kauf an den Parametern des Fahrzeugs orientieren sollten. Sie finden sie in der Bedienungsanleitung. Zuallererst ist auf die Kapazität der Batterie zu achten, die die Fähigkeit der Batterie widerspiegelt, bei einem defekten Generator elektronische Geräte mit Strom zu versorgen.

Am beliebtesten ist die 90-Ah-Autobatterie, aber dies ist kein universeller Parameter. Überprüfen Sie daher die Fahrzeugdokumentation, bevor Sie in den Laden gehen. Um den langen Auswahlprozess auszuschließen, kaufen Sie das alte Gerät und nehmen Sie es mit in den Laden. Es ist auch zu berücksichtigen, dass der Markt jetzt voller Fälschungen ist. Daher müssen Sie beim Kauf einer Batterie darauf achten, dass das Land des Herstellers, das Werk und das Herstellungsdatum angegeben sind.

Außerdem muss zwischen den Komponenten ein technischer Pass vorhanden sein, und es dürfen keine Mängel am Gehäuse auftreten. Oftmals stößt man auf ein Problem, wenn die Maße des Akkus nicht in die dafür vorgesehene Buchse unter der Haube passen.... Daher ist es besser, dem Berater beim Kauf die technischen Parameter des Autos mitzuteilen, um das Batteriemodell aus dem Katalog zu finden. Dies funktioniert jedoch nicht immer, aus irgendeinem Grund werden buchstäblich ein paar Millimeter kritisch und der Akku wird nicht mehr eingesetzt. Der beste Ausweg ist, eine alte Batterie in den Laden zu bringen, aber das ist nicht immer einfach, da dieses Gerät eine sehr greifbare Masse hat.

Guten Tag an alle Neulinge. Heute konzentrieren wir uns auf Spannungsspeicher. Als chemische Stromquellen werden Akkumulatoren bezeichnet, bei denen durch reversible chemische Reaktionen innere Energie in elektrische Energie umgewandelt wird. Aufgrund der Reversibilität dieser Reaktion können Batterien geladen und entladen werden. Batterien sind zum Speichern von elektrischem Strom ausgelegt und werden in vielen Bereichen verwendet. Ohne sie ist unser Leben schwer vorstellbar, sie umgeben uns überall. sind für den wiederholten Gebrauch ausgelegt und haben eine ausreichend lange Lebensdauer. Die einfachste Batterie besteht aus zwei Elektroden aus unterschiedlichen Metallen, die in eine Elektrolytlösung (Säure) aufgenommen werden. Eine der Elektroden wird als Kathode und die andere als Anode bezeichnet.

In der Praxis werden am häufigsten Blei- und Lithiumbatterien verwendet. Eine Bleibatterie besteht aus zwei Bleiplatten, die in Schwefelsäure aufgenommen werden. Die Batterie hat unterschiedliche Spannungen, zum Beispiel ergibt ein Block (Bank) einer Bleibatterie eine Spannung von 2 Volt, ein Block einer Lithium-Ionen-Batterie - 3,7 Volt, - 1,2 Volt. Der Schöpfer der ersten Batterie gilt als Alessandro Volta (aus seinem Namen wurde der Wert des Spannungswertes gebildet - Volt). Die voltaische Säule hatte ein einfaches Design - Kupfer- und Zinkkreise und dazwischen ein Wattstück, das in eine Lösung aus Wasser und Natriumchlorid getaucht wurde. Heutzutage gibt es eine Vielzahl von Arten von Stromspeichern, eine vollständige Liste davon finden Sie am Ende des Artikels.

Batterien haben unterschiedliche Kapazitäten und Spannungen, je nach Verbrauch des Gerätes, für das sie bestimmt sind. Die Batteriespannung wird in Volt, der Strom in Ampere und die Leistung in Watt gemessen. Wenn Sie beispielsweise wissen, dass der Batteriestrom 10 Ampere / Stunde beträgt und die Spannung 6 Volt beträgt und Sie ihre Leistung kennen müssen, erhalten wir nach dem Ohmschen Gesetz 6 Volt * 10 Ampere = 60 Watt. Wenn Sie also zwei Parameter kennen, können Sie den dritten leicht herausfinden. Irgendwann ist die Batterie entladen. Wenn die chemische Energie aufgebraucht ist, fallen Spannung und Strom der Batterie ab, die Batterie funktioniert nicht mehr. Die Batterie kann von jeder DC- oder Pulsstromquelle geladen werden. Der Ladestrom wird als Standard in 1/10 der Nennkapazität des Akkus (in Ampere / Stunden) betrachtet.

Diskutieren Sie den Artikel BATTERIETYPEN

Während der gesamten Zeit der Entwicklung von Mobiltelefonen entwickelten sich parallel auch Batterien, von denen 4 Haupttypen am weitesten verbreitet waren, deren Vor- und Nachteile wir in diesem Artikel betrachten werden.

Die ersten Nickel-Cadmium-Batterien erschienen bereits 1899 und verbreiteten sich im Laufe der Zeit aufgrund vieler Nachteile nicht, obwohl sie hohe Indikatoren für Haltbarkeit und Zuverlässigkeit bei hohen und niedrigen Temperaturen aufwiesen und auch eine große Anzahl von Lade-Entlade-Zyklen überstanden.

Die Hauptnachteile von Nickel-Cadmium-Akkus waren die Toxizität von Cadmium, geringer Energieverbrauch, hohe Produktionskosten, Memory-Effekt (wenn beim Laden eines unvollständig entladenen Akkus dessen Kapazität deutlich abnahm, wodurch neue Akkus aufgefüllt werden mussten mehrmals entladen und dann aufgeladen).

Eine andere Art von Batterien auf Nickelbasis sind Nickel-Metallhydrid-Batterien, die gut sind, weil sie niedrige Produktionskosten und eine große Kapazität haben. Typischerweise wurde dieser Batterietyp in Telefonen mit großen Abmessungen und Gewicht verwendet, hauptsächlich in billigen Mobiltelefonen mit einem minimalen Funktionsumfang.

Der Nachteil von Nickel-Metallhydrid-Akkus war der Memory-Effekt, wenn auch weniger ausgeprägt als bei Nickel-Cadmium-Akkus. Auch neue Batterien mussten vor dem Aufladen mehrmals vollständig entladen werden.

Derzeit sind Lithium-Ionen-Batterien bei den Herstellern von mobilen Geräten am beliebtesten, da sie kompakt sind, eine große Kapazität haben, eine geringe Selbstentladung haben, stabil arbeiten und wartungsfrei sind und auch keinen Memory-Effekt haben.

Unter den Mängeln können höhere Kosten als bei Nickelbatterien festgestellt werden. Es wird nicht empfohlen, sie bei Temperaturen unter 20 Grad zu verwenden, da die Gefahr der Elektrolytfreisetzung bestehen kann. Es wird auch nicht empfohlen, sie vollständig entladen aufzubewahren Zustand über einen längeren Zeitraum, was sich negativ auf die Lebensdauer auswirken kann. Es unterliegt dem Alterungsprozess, unabhängig davon, ob es verwendet wird oder nicht. Trotz dieser Mängel bleibt dieser Akkutyp jedoch immer noch der wichtigste für Mobiltelefone.

Ein Merkmal des Designs von Lithium-Polymer-Batterien ist die Verwendung von Lithiumsalzen mit einem speziellen Polymerelektrolyten, der die Herstellung von Batterien unterschiedlicher Formen ermöglicht. Diese Funktion ist der Hauptvorteil von Lithium-Polymer-Netzteilen. Sie ermöglicht es Ihnen, dünne Kunststoffbatterien mit verschiedenen geometrischen Formen herzustellen.

Lithium-Polymer-Akkus haben etwa die gleiche Energiekapazität, sind etwas günstiger als Lithium-Ionen-Akkus und halten relativ viele Ladezyklen durch. Die Nachteile von Lithium-Polymer-Akkus sind fast die gleichen wie die von Lithium-Ionen-Akkus: Sie funktionieren bei niedrigen Temperaturen nicht gut, es besteht die Gefahr der Tiefentladung oder Überladung, daher werden sowohl Lithium-Ionen- als auch Lithium-Polymer-Akkus verwendet ein Spannungsregler, der keine Tiefentladung oder Aufladung der Batterie zulässt.

Übersichtstabelle der Hauptmerkmale von Batterien

Daher haben wir die wichtigsten Batterietypen untersucht, die in der Mobiltechnologie verwendet werden. Sie fanden heraus, dass Nickelbatterien fast Geschichte sind und heutzutage fortschrittlichere Lithiumbatterien üblich sind. Wenn Sie sich also für ein Telefon mit der maximalen Akkulaufzeit zwischen den Ladevorgängen entscheiden, müssen Sie nicht nur auf die charakteristische Kapazität (mAh) achten, die zweifellos wichtig ist, sondern auch auf Eigenschaften wie Sprechzeit und stehen zu, jedoch ist zu bedenken, dass diese Parameter etwas überschätzt werden, da die Hersteller diese Parameter angeben, sofern sie mit einer Mindestlast verwendet werden. Auch die Eigenschaften des Telefons selbst beeinflussen die Betriebsdauer des Telefons - die Art des Bildschirms, verschiedene Hintergrundbeleuchtungen usw. Daher sollten Sie bei der Auswahl eines Telefons mit einer langen Akkulaufzeit nicht nur die Eigenschaften des Akkus, sondern auch das Telefon selbst berücksichtigen.

Wissenschaftler in vielen Ländern der Welt entwickeln ständig neue Batterietypen und verbessern bestehende Typen, die den ständig steigenden Anforderungen der Verbraucher und den Bedingungen für ihren Einsatz am besten gerecht werden.

Alle Batterietypen haben ihre eigenen positiven und negativen Eigenschaften, aber es war bisher nicht möglich, eine ideale Batterie zu erfinden, daher werden in jedem spezifischen Gerät Batterien mit optimalen Eigenschaften verwendet.

Betrachten wir die wichtigsten Batterietypen, Markierungen, Symbole und Arten von Anschlüssen.
Bei Batterien, die nach unterschiedlichen Standards hergestellt wurden, ist das Anschlussdesign unterschiedlich. Nach der europäischen Norm ist einer der gebräuchlichsten der "A"-Konus. Der Minuspol hat einen Durchmesser von 17,9 mm und der Pluspol einen Durchmesser von 19,5 mm.
Europäischer Klemmentyp "E" (Schraube).

Die in den Ländern des asiatischen Raums hergestellten Batterien haben einen Konustyp „B“-Klemmen. Der Minuspol hat einen Durchmesser von 11,1 mm und der Pluspol 12,7 mm.

Antimon

Antimonbatterien gehören aufgrund der erhöhten Zusammensetzung von Antimon (über 5%) zu den klassischen, aber auch veralteten Batterietypen.
Blei in seiner reinen Form wird bei der Herstellung von Batterien nicht verwendet, daher wird den Platten Antimon zugesetzt, um die Festigkeit zu erhöhen. Dieses Additiv kann den Elektrolyseprozess beschleunigen.

Beim Betrieb der Batterie steigt die Elektrolyttemperatur und das Wasser beginnt zu kochen, was unweigerlich zu einem Absinken des Elektrolytstandes in der Batterie führt. Bei der Wartung der Batterie muss gelegentlich Destillat nachgefüllt werden. Aus diesem Grund wird dieser Batterietyp als gewartet eingestuft, da während des Betriebs regelmäßig der Füllstand und die Dichte des Elektrolyten überprüft werden müssen.

Gegenwärtig werden für Autos verschiedene Batterietypen verwendet, die einen geringen oder keinen Antimongehalt aufweisen. Sie haben die Antimonbatterien jedoch nicht vollständig aufgegeben. Sie werden dort eingesetzt, wo qualifiziertes Personal arbeitet. Die Vorteile von Antimonbatterien umfassen niedrige Kosten und Wartungsfreundlichkeit. Diese Vorteile reichen jedoch nicht mehr aus, um die Marktführerschaft im Autobatteriemarkt zu behaupten.

Niedriges Antimon

Das Material für die Platten ist Blei mit einer geringen Beimischung von Antimon. Solche Batterien sind vielseitig und auf dem russischen Verbrauchermarkt weit verbreitet.
Bei der Entwicklung dieses Batterietyps wurde die Aufgabe gestellt - die maximale Reduzierung des Abkochvorgangs des Elektrolyten. Ein wichtiger Faktor bei Antimon-Batterien ist, dass der Grad der Selbstentladung viel geringer ist als bei Antimon-Batterien.

Antimonarme Batterien müssen ebenfalls gewartet werden, wenn auch mit einer etwas kürzeren Häufigkeit als Antimonbatterien. Da immer noch eine leichte Verdunstung von Wasser auftritt, ist es manchmal erforderlich, die Übereinstimmung von Füllstand und Dichte durch Zugabe von destilliertem Wasser zu kontrollieren.

Aufgrund dieser Umstände können antimonarme Batterien als wartungsarm bezeichnet werden. Vorteile: geringe Selbstentladung während der Lagerung, niedriger Preis, Beständigkeit gegen Instabilität der Parameter des Fahrzeugbordnetzes, lange Lebensdauer. Dieser Batterietyp wird aufgrund seiner Vorteile am häufigsten in Haushaltsfahrzeugen verwendet, die unter Instabilität des Bordnetzes leiden.

Kalzium

Bei der Herstellung von Calciumbatterien werden Bleiplatten mit 0,07-0,1% Calcium legiert. Sie können unterschiedliche Ladungen haben (negativ oder positiv). Typen von Akkumulatoren dieses Typs sind mit "Ca / Ca" gekennzeichnet, was das Vorhandensein von Kalzium in den Platten beider Pole bedeutet. Calcium reduziert die Verdampfung von Wasser aus dem Elektrolyten erheblich, wodurch die Einhaltung des Füllstands nicht kontrolliert werden muss und die Dichte praktisch verschwindet. Durch das Einbringen von Kalzium erhalten Batterien eine hohe Vibrationsfestigkeit und ihre Korrosionsbeständigkeit steigt. Ein positiver Effekt wird durch das Einbringen einer geringen Menge Silber in das Plattenmaterial erzielt. Dies erhöht die Effizienz und den Energieverbrauch der Batterie.

Tiefentladungen sind bei Calciumbatterien kontraindiziert. Es wird dringend empfohlen, Ca / Ca nicht unter 70% zu entladen. Kalziumbatterien verlieren selbst nach einer vollständigen Entladung (Pegel unter 10 V) etwa 50% ihrer Energiekapazität. Diese Art von Batterie empfiehlt sich für diejenigen, die oft lange Strecken zurücklegen, die vibrationsbeständige Batterien benötigen, die (aufgrund der Länge der Fahrt) ständiges Aufladen gut vertragen.

Wenn Sie planen, eine Kalziumbatterie für Ihr Auto zu kaufen, müssen Sie sich auf die Funktionsfähigkeit von Elektrogeräten und die Stabilität der Spannung im Bordnetz des Autos verlassen. Ein wesentlicher Nachteil dieser Art von Batterien sind die höheren Kosten im Vergleich zu Antimonbatterien. Diesem Nachteil stehen jedoch eine hohe Zuverlässigkeit und hervorragende Qualität sowie die fehlende periodische Überwachung des Elektrolyten gegenüber.

Sie können mehr über Kalziumbatterien lesen.

Hybrid

Hybridbatterien ersetzen überall Kalzium. Die Konstruktionsunterschiede bestehen darin, dass bei ihrer Herstellung zwei Technologien kombiniert wurden: Eine, wenn die Platten aus einer Legierung aus Blei und Antimon (positive Elektroden) gebildet werden, die andere - aus einer Legierung aus Blei und Kalzium (negative Elektroden). Als Ergebnis ergab dies einen unbestreitbaren Vorteil gegenüber Calciumbatterien.

Für eine Hybridbatterie ist eine Tiefentladung nicht mehr tödlich. Für Autobesitzer, die das Auto das ganze Jahr nutzen, verlängert dies die Batterielebensdauer jetzt deutlich. Da der Elektrolyt praktisch nicht mehr verkochte, galt dieser Batterietyp als völlig wartungsfrei.

Ein Schlüsselmerkmal von Hybridbatterien ist die überlegene Vibrationsfestigkeit, die von Autofahrern sehr geschätzt wird. Dieses Ergebnis wird durch die dicken Gussplatten erreicht, deren Einsatz die Lebensdauer auf bis zu sieben Jahre erhöht hat.

Es ist ein Fehler zu glauben, dass Hybridbatterien die besten sind und verwendet werden sollten, ohne die Eigenschaften jedes Fahrzeugs zu berücksichtigen. Zudem sind Hybridbatterien noch recht teuer. A-Mega-Kampagne produziert Autobatterien mit Hybridtechnologie: Premium, Ultra+, Special. Als Ergebnis erhielten Autofahrer Batterien mit Entwicklungen, die in Batterien einer höheren Preisklasse verwendet werden. Diese Batterien sind mit der Bezeichnung Ca+ oder Ca/Sb gekennzeichnet. ...

Gel

Zu Beginn des 21. Jahrhunderts erschien auf dem Automobilmarkt ein neuer Batterietyp - Gel-Autobatterien. Eine Besonderheit von Gelbatterien ist die Verwendung eines gelartigen (geleeartigen) Elektrolyten. Diese Technologie ermöglichte es, die Fließfähigkeit des Elektrolyten, der aggressive Schwefelsäure enthält, zu reduzieren.

Bei grober Handhabung des Akkus kann es zu Hautschäden durch Kontakt mit Elektrolyt kommen. Dem Elektrolyten wird Silizium zugesetzt, um einen gelartigen Zustand zu erreichen. Zu den Vorteilen von Gelbatterien gehört eine geringe Selbstentladung. Gelbatterien sind wartungsfrei.

Was sind die Nachteile von Gelbatterien?

• Beim Laden des Akkus führt eine Spannung von mehr als 14V zum Aufquellen der Schale.
• Die Verwendung dieses Batterietyps für Autos wird nicht empfohlen, ebenso wie die Tatsache, dass zum Laden spezielle Ladegeräte benötigt werden, die die Funktion des sanften Ladens haben.
• Gelbatterien vertragen keine niedrigen Temperaturen aufgrund der Verdickung des Elektrolyten und einer Abnahme der Batteriekapazität.

Leider sind Gelbatterien trotz aller Vorteile nicht "ewig", gefüllt mit einem gelartigen Elektrolyten, sie können problemlos von acht bis zehn Jahren und bei sachgemäßem Gebrauch und richtiger Wartung - bis zu zwölf - arbeiten. Auf Gelbatterien wird ein besonderes Zeichen mit der Abkürzung "GEL" angebracht.

EFB

EFB steht für Enhanced Liquid Filled Battery. Bleiplatten in EFB-Batterien sind doppelt so dick wie herkömmliche, was ihre Kapazität erhöht. Jede Platte ist in einem speziellen Stoffbeutel versiegelt, der mit flüssigem Schwefelsäure-Elektrolyt gefüllt ist.
Vorteile von EFB-Batterien:

• bei Temperaturen von -50 bis + 60 ° C arbeiten;
• Tiefentladung fest standhalten;
• minimale Verdunstung von Elektrolyt;
• in der Lage, eine große Anzahl von Lade-Entlade-Zyklen zu überstehen.

EFB-Batterien sind ziemlich sicher und erfordern nur minimale Wartung. Sie können zu Hause aufgeladen werden, da der Elektrolyt nicht verdunstet. Von den Mängeln können wir eine geringere Leistung als bei AGM-Produkten feststellen.

Hauptversammlung

Eine Besonderheit dieser Art von Akkumulatoren besteht darin, dass zwischen den Platten mittels einer speziellen Technologie mikroporöse Glasfaserdichtungen im Elektrolyten angebracht werden.

Der Zweck solcher Pads besteht darin, das Gel zu halten und die Elektroden vor dem Ablösen zu schützen. Grundsätzlich unterscheiden sich die Grundeigenschaften der GEL- und AGM-Batterien geringfügig. AGM-Batterien sind weniger teuer; sie haben eine geringere Empfindlichkeit gegenüber der zugeführten Spannung während des Ladens, Kurzschlusses und der Umgebungstemperatur. Beständig gegen Vibrationen und Stöße. Sie sind wie GEL-Batterien praktisch wartungsfrei.

Die Nachteile umfassen eine geringere Anzahl von Lade-Entlade-Zyklen (ungefähr zweimal). Sie sind empfindlicher gegenüber Tiefentladungen und haben eine schnellere Selbstentladung. Zum Aufladen benötigen Sie ein spezielles Ladegerät. Das Übliche ist oft nicht geeignet. Eine Besonderheit bei der Wartung ist die Notwendigkeit, die Anweisungen vor der Verwendung für den vorgesehenen Zweck sorgfältig zu studieren. AGM-Batterien werden häufiger unter Bedingungen verwendet, bei denen lange Lade- und Entladezyklen erforderlich sind. Bei der Kennzeichnung von Batterien dieses Typs wird die Abkürzung „AGM“ verwendet.

Alkalisch

Historisch gesehen tauchten alkalische Energiequellen später als Säurebatterien auf, wodurch einige der Nachteile von sauren Batterien bei Alkalibatterien nicht vorhanden sind. Darüber hinaus haben Alkalibatterien Vorteile gegenüber Säurebatterien: Sie tolerieren Überlastungen und Kurzschlüsse, funktionieren gut bei unterschiedlichen Temperaturen usw. Bei allen SCA (deshalb werden sie alkalisch genannt) wird ein in Wasser gelöstes Alkali verwendet.

Die Zusammensetzung der chemisch aktiven Masse der Platten kann unterschiedlich sein. Bei der Herstellung werden Nickel, Cadmium, Zink, Silber oder andere Materialien verwendet. Nach der Art der Verwendung der entsprechenden chemischen Elemente in negativen Platten (Elektroden) werden Alkalibatterien unterteilt in: Zink-Nickel, Cadmium-Nickel, Eisen-Nickel, Silber-Zink usw.

Bei Alkalibatterien ist die Anzahl der Platten in den positiven und negativen Elektroden nicht gleich. Bei einer Nickel-Cadmium-Batterie ist die Anzahl der positiven Platten eins mehr als die Anzahl der negativen. Bei Alkalibatterien mit Nickel-Eisen-Platten wird noch ein Minus benötigt.

Je nach Konstruktion der Elektroden (Platten) werden Cadmium-Nickel- und Eisen-Nickel-Batterien je nach Ausführung in lamellare und nicht-lamellare unterteilt - in hermetische und nicht-hermetische.
Am weitesten verbreitet sind lamellare alkalische Cadmium-Nickel- und Eisen-Nickel-Batterien, die sich beide in Aufbau und Wirkung ähneln.

Die Gefäße dieser Batterien sind beispielsweise aus vernickeltem Eisen durch Schweißen hergestellt, die Zusammensetzung der aktiven Masse der Plusplatten und des Elektrolyten ist gleich. Bei Eisen-Nickel und Cadmium-Nickel unterscheiden sich nur negative Platten, jedoch nicht im Aufbau, sondern in der Zusammensetzung der aktiven Masse. Beim Laden und Entladen ändert sich die Dichte des Elektrolyten nicht.

Die aktive Masse der Alkalibatterie wird in Stahl-Lochpakete oder Lamellen eingeschlossen und die Lamellen werden in die Stahlstreben (Rahmen) der Platten eingepresst. Für einen besseren Kontakt und eine bessere elektrische Leitfähigkeit zwischen Aktivmasse und vernickeltem Boden der Platten werden der Aktivmasse Graphitplättchen oder Nickelblätter beigemischt.

Die Nennspannung einer Batterie beträgt 1,25V. Die meisten Verbraucher arbeiten mit einer Spannung von 14-15 V. Daher sind Batterien eine Baugruppe. Ein charakteristisches Merkmal von Alkalibatterien ist, dass sie nicht zerlegt werden müssen. Bei sachgemäßer Verwendung und Pflege können Batterien bis zu 10 Jahre verwendet werden.

Lithium-Ionen

Das chemische Einbringen von Fremdatomen und -molekülen ("guests") in das Kristallgitter des Grundmaterials ("host") ist seit Anfang des 20. Jahrhunderts bekannt. Der Name des Prozesses - "Implementierung" wurde ins Lateinische übersetzt und man begann nicht von Insertion-Extraction, sondern von Intercalation-Deintercalation (von lateinisch iniercalarius, eine andere Schreibweise iniercalatus - Plug-in, zusätzlich). Die in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts durchgeführte reversible Umsetzung dieses Prozesses durch die elektrochemische Methode in nichtwässrigen Medien schuf eine experimentelle Grundlage für die Entwicklung einer neuen Generation von Sekundärstromquellen.

Der ursprüngliche Name einer solchen Batterie war „Schaukelstuhl“, die dann stetig in eine Lithium-Ionen-Batterie (im Folgenden als Li-Ion bezeichnet) geändert wurde.
Zum ersten Mal wurde dieses Produkt Anfang der 90er Jahre des 20. Jahrhunderts von der japanischen Firma Sony kommerzialisiert. Die neue Batteriegeneration ist schnell in unser Leben eingetreten und gewinnt selbstbewusst Positionen in allen autonomen Produkten, die eine unabhängige Stromversorgung benötigen. Auf dem Li-Ionen-Markt gibt es zwei Hauptkonkurrenten, Ni-Cd (Nickel-Cadmium) und Ni-MH (Nickel-Metallhydrid) Batterien. Die Grundlage für den kommerziellen Erfolg von Li-Ionen-Batterien liegt darin, dass sie zur richtigen Zeit am richtigen Ort kamen.

Als Anodenmaterial wird ein breites Spektrum von Kohlenstoffen verwendet, die sich in zwei Gruppen unterteilen lassen – Kohlenstoffe mit ungeordneter Struktur, die sogenannten harten Kohlenstoffe, und Graphite mit geordneter Struktur.

Lithiummetalloxide sind moderne Kathodenmaterialien. Dazu zählen hauptsächlich Lithium-Kobalt-Dioxid (LiCo02), eine Festphasenverbindung aus Lithium und Kobaltoxiden. Dieses Oxid erfüllt alle technischen Anforderungen, hat aber einen hohen Preis und ist zudem giftig. Dies führt dazu, Kobalt zumindest teilweise durch Nickel sowie durch andere Metalle, insbesondere Mangan, zu ersetzen. Li-Ion verwendet einen flüssigen Elektrolyten, bei dem es sich um eine Lösung von fluorhaltigen Lithiumsalzen des Typs LiPF6 in einer Mischung aus Kohlensäureestern (Carbonaten), beispielsweise EC und DMC, handelt. Eine Besonderheit von Lithium-Primärstromquellen ist die Langzeitkonservierung. Betriebstemperaturbereich (-20 ... + 60 ° C)

Primäre Lithium-Netzteile haben einen breiteren Betriebstemperaturbereich als herkömmliche Wasserzellen. Dies ist auf die Verwendung nichtwässriger Lösungsmittel zur Herstellung von Elektrolyten mit deutlich niedrigerem Gefrierpunkt und höherem Siedepunkt im Vergleich zu Wasser zurückzuführen. Allerdings nimmt die Leitfähigkeit dieser Elektrolyte mit abnehmender Temperatur deutlich ab. Für primäre Lithium-Energiequellen mit niedrigem Strom ist dieser Umstand nicht kritisch.

Bei Li-Ion findet die Temperaturabhängigkeit der elektrischen Leitfähigkeit nicht nur im Elektrolyten, sondern auch in den Elektrodenmatrizen statt. Die Überlagerung dieser Phänomene führt dazu, dass die Vorteile von nichtwässrigen Elektrolyten, die bei primären Lithiumzellen auftreten, in Li-Ionen-Batterien nicht zum Tragen kommen. Das abgedichtete Design und die automatische Überwachung des Batteriezustands sorgen für eine lange Lebensdauer. Das völlige Fehlen von Memory-Effekten und anderen Mängeln macht den Li-Ion-Akku sehr komfortabel in der Handhabung.