Arten von Akkumulatoren. Wichtig über das Wichtige - Batterien für ein Auto Batterietypen und ihre Eigenschaften

Akkus oder Akkus sind Geräte, die aus mehreren Batterien bestehen. Es kann Energie speichern, speichern und verbrauchen. Aufgrund der Reversibilität der im Inneren der Batterie ablaufenden chemischen Prozesse können solche Geräte viele Male geladen und entladen werden.

Der Anwendungsbereich von Batterien ist sehr breit. Sie kommen in Autos und diversen Haushaltsgeräten zum Einsatz, zum Beispiel in Fernbedienungen und Laptops. Aber auch als Notstromversorgung im medizinischen Bereich, in der Fertigung, in der Raumfahrtindustrie, in Rechenzentren.

Typen und Typen von Batterien

Heute werden etwa 30 Batterietypen hergestellt. Diese große Zahl ist auf die Möglichkeit zurückzuführen, verschiedene chemische Elemente als Elektroden und Elektrolyte zu verwenden. Vom Material der Elektrode und der Zusammensetzung des Elektrolyten hängen alle Eigenschaften der Batterie ab.

Wir werden nicht alle Typen auflisten, sondern nur eine kleine Tabelle geben, die die gängigsten beschreibt:

Gerät

1 - Negative Elektrode
2 - Trennschicht
3 - Positive Elektroden
4 - Negativer Kontakt
5 - das Sicherheitsventil
6 - Positive Elektroden
7 - Positiver Kontakt

Wiederaufladbare Batterien bestehen aus mehreren Batteriebänken, die entweder parallel oder in Reihe geschaltet sind. Eine Reihenschaltung dient zur Erhöhung der Spannung und eine Parallelschaltung zur Erhöhung des Stroms.

Jede einzelne Batterie einer Aktienbank besteht aus zwei Elektroden und einem Elektrolyten, die in einem Gehäuse aus einem speziellen Material untergebracht sind.

Eine negativ geladene Elektrode ist eine Anode, eine positiv geladene eine Kathode. Die Anode enthält ein Reduktionsmittel und die Kathode enthält ein Oxidationsmittel. Im Batteriefach befindet sich eine Trennplatte, die ein Schließen der Elektroden verhindert.

Elektrolyt- eine wässrige Lösung, in die beide Elektroden eingetaucht sind.

Wenn die Batterie entladen wird, beginnt das Anodenreduktionsmittel zu oxidieren und Elektronen werden freigesetzt. Die Elektronen treten dann in den Elektrolyten ein und wandern von dort zur Kathode, wobei ein Entladestrom erzeugt wird. Wenn Elektronen in die Kathode gelangen, reduzieren sie ihr Oxidationsmittel. In einfachen Worten kann man den Vorgang so beschreiben: Elektronen gehen von der negativen zur positiven Elektrode und erzeugen einen Entladestrom.

Beim Laden des Akkus ändern die Elektroden ihre chemische Zusammensetzung und es tritt die gegenteilige Reaktion auf. Die Elektronen wandern dabei von der positiven Anode zur negativen Kathode.

Eigenschaften verschiedener Batterietypen

Blei-Säure-Batterien

Entworfen von Gaston Plante im 19. Jahrhundert. Diese wiederaufladbaren Batterien sind heute aufgrund ihrer geringen Kosten und Vielseitigkeit am relevantesten. Ihr Anwendungsbereich ist aufgrund der Vielzahl von Sorten dieser Art umfangreich. Als negativ geladene Elektroden wird hier Bleioxid verwendet. Die positiven Elektroden bestehen aus Blei. Der Elektrolyt ist Schwefelsäure.

Blei-Säure-Batterien gibt es in folgenden Varianten:

• LA- Batterien mit einer Spannung von 6 oder 12 Volt. Traditionelles Gerät zum Starten von Automotoren. Erfordert ständige Wartung und Belüftung.
• VRLA- Spannung von 2, 4, 6 oder 12 Volt. Ventil geregelte Bleibatterie. Wie der Name schon sagt, ist diese Batterie mit einem Entlastungsventil ausgestattet. Seine Rolle besteht darin, die Gasentwicklung und den Wasserverbrauch zu minimieren. Diese Batterien können in Wohngebieten installiert werden.
• Hauptversammlung VRLA- wie der Vorgängertyp ist er mit einem Ventil ausgestattet, hat aber ganz andere Eigenschaften. In Batterien mit AGM-Technologie fungiert Glasfaser als Separator. Seine Mikroporen sind mit flüssigem Elektrolyt gesättigt. Diese Batterien sind wartungsfrei und vibrationsfest.
• GEL VRLA- ein Untertyp von Blei-Säure-Batterien mit Gel-Elektrolyt. Dadurch wird ihre Lade- / Entladeressource erhöht. Wartungsfrei.
• OPzV- versiegelte Batterien zur Verwendung im Bereich der Telekommunikation und für die Notbeleuchtung. Der Elektrolyt wird, wie im vorherigen Fall, geliert. Die Elektroden enthalten Kalzium, wodurch die Lebensdauer dieses Batterietyps 20 Jahre beträgt.
• OPzS- Die Kathode solcher Batterien hat eine röhrenförmige Struktur. Dies erhöht die Zyklenlebensdauer dieses Batterietyps erheblich. Es dient auch für etwa 20 Jahre. Es wird in Form einer Batterie mit einer Spannung von 2 bis 125 V hergestellt.

Lithium-Ionen-Batterien

Es wurde erstmals 1991 von Sony veröffentlicht und wird seitdem aktiv in Haushaltsgeräten und elektronischen Geräten eingesetzt. Fast alle Mobiltelefone, Laptops, Kameras und Camcorder sind mit diesem Akkutyp ausgestattet. Die Rolle der Kathode übernimmt hier eine Lithium-Ferro-Phosphat-Platte. Die negative Anode ist Kohlekoks. In solchen Batterien trägt das positive Lithium-Ion Ladung. Es kann in das Kristallgitter anderer Materialien eindringen und mit diesen eine chemische Bindung eingehen. Die Vorteile dieses Typs sind hoher Energieverbrauch, geringe Selbstentladung und Wartungsfreiheit.

Lithium-Ionen-Batterien sowie ihre Gegenstücke aus Blei haben eine große Anzahl von Untertypen. Dabei unterscheiden sich die Subtypen in der Zusammensetzung von Kathode und Anode. Lithium-Ionen-Akkus haben einen Spannungsbereich von 2,4 V bis 3,7 V.

Einer der bekanntesten Untertypen sind Lithium-Polymer-Akkus. Sie erschienen vor relativ kurzer Zeit und gewannen schnell an Popularität. Dies liegt daran, dass Lithium-Polymer-Batterien einen festen Polymerelektrolyten verwenden. Auf diese Weise können Sie Batterien beliebiger Form erstellen. Gleichzeitig sind die Kosten für diese Batterien nur 15 % höher als bei herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien.

Eine Autobatterie ist eine Notstromquelle, auf die kein Auto verzichten kann. Das Funktionsprinzip ist recht einfach. Während der Fahrt wird ein Teil der vom Motor erzeugten Energie in den Batterien gespeichert. Sobald der Motor abgestellt wird, beginnt das Bordnetz aus der Batterie zu arbeiten.

Wichtig! Ohne Batterie könnten Sie das Auto einfach nicht starten.

Wie jedes andere Teil verschlechtert sich der Akku mit der Zeit. Dies äußert sich meist darin, dass seine Kapazität abnimmt. Wird der Akku äußerst sorglos verwendet, kann er vollständig entladen werden.

Natürlich gibt es spezielle Techniken, mit denen Sie den Akku aufladen können, aber Sie müssen berücksichtigen, dass einige Akkus einfach nicht wiederhergestellt werden können. In dieser Situation müssen Sie ein neues Gerät kaufen, und dafür müssen Sie wissen, welches Gerät mit welcher Kennzeichnung für Sie das richtige ist.

Batterieklassifizierung

Es gibt eine Vielzahl von Batterien auf dem Markt. Autofirmen gehen mit allen möglichen Tricks vor, um mehr Effizienz zu erzielen, die Lautstärke und die Lebensdauer ihrer Geräte zu erhöhen. Bevor wir mit einer detaillierteren Klassifizierung fortfahren, werden wir daher alle Geräte in gewartete und unbeaufsichtigte einteilen.

Unbemannte Batterien umfassen solche, bei denen das Eingießen von Wasser ausgeschlossen ist. Zu den Vorteilen solcher Geräte gehört die Tatsache, dass fast alle über eine Anzeige verfügen, die für den Zustand der Batterie verantwortlich ist.

Gewartete Batterien erfordern eine ständige Wartung. Der Fahrer muss regelmäßig destilliertes Wasser einfüllen. Es gleicht den während des Betriebs verdampften Elektrolyten aus.

Eine genauere Einteilung der Batterie besteht in einer Unterteilung nach der Art der Schilder:

• Blei-Antimon,
• Blei-Kalzium,
• hybrid.

Jeder Typ hat seine eigenen Vor- und Nachteile.

Allgemeine Anforderungen an die Kennzeichnung

Autobatterien werden von vielen Maschinenbauunternehmen hergestellt, so verwundert es nicht, dass in diesem Marktsegment auf eine allgemeine Kennzeichnung nicht verzichtet werden kann.

Allerdings bringen verschiedene Autohersteller unterschiedliche Labels an ihren Batterien an. Darüber hinaus unterscheiden sich die Batterien selbst in einer Reihe von Parametern und Klassen.

Außerdem, in Jedes Land hat seine eigenen Anforderungen an die Batteriekennzeichnung. Angesichts der Tatsache, dass in der modernen globalisierten Welt Autos durch die Zusammenarbeit von Unternehmen aus verschiedenen Ländern und Kontinenten zusammengebaut werden, gibt es eine Reihe internationaler Standards, an denen sich die Hersteller orientieren.

Nach den aktuellen internationalen Standards muss die Batteriekennzeichnung folgende Daten enthalten:

• Herstellerzeichen,
• Name des Unternehmens,
• Nennspannungswert,
• Kapazitätswert,
• Polarität in der Nähe der Klemmen,
• Batterietyp,
• Produktionsdatum,
• Anzahl Dosen.

Außerdem sollten Batteriekennzeichnungen Zeichen enthalten, die die Verwendung einschränken und vor Versandstandards warnen. Generell lassen sich je nach Region vier Arten von Markierungen unterscheiden:

• Russisch,
• Europäisch,
• Asiatisch,
• Amerikanisch.

Wichtig! Es sollte zugegeben werden, dass einige Markierungen sehr unterschiedlich sind. Daher wird es Ihnen nicht schaden, die Nuancen der Entschlüsselung zu kennen.

Markierungsarten je nach Region

In Russland wird die Batteriekennzeichnung durch GOST 959-91 geregelt. Es wird auch "A B S D" genannt. Diese Buchstaben stehen für die folgenden Konzepte:

• "A" - dieser Buchstabe in der Markierung gibt an, wie viele Dosen sich in der Batterie befinden. Ein Element - zwei Volt
• "B" - Batterietyp. Die Markierung "ST" besagt, dass wir eine Starterbatterie haben.
• "C" ist die Kapazität des Geräts. Die Maßeinheit ist Amperestunden.
• "D" - gibt das Material an, aus dem das Gerät besteht.

Dies sind die grundlegenden Parameter, die maßgeblich bestimmen, ob eine bestimmte Batterie für Sie geeignet ist. Leistungsunterschiede sind in der obigen Abbildung aufgeführt.

Europäische Marke

Zugegeben, in Europa sind die Anforderungen an Batterien, insbesondere deren Umweltfreundlichkeit, viel höher. Es überrascht nicht, dass auch die europäische Kennzeichnung erhebliche Unterschiede aufweist.

In Europa orientieren sich Hersteller von Autobatterien bei der Erstellung ihrer Produkte vor allem an der DIN-Norm. Es beinhaltet die Verwendung von fünf Grundzahlen bei der Kennzeichnung.

Wichtig! Es gibt auch den ETN-Standard, er umfasst neun Ziffern.

Die fünfstellige Markierung wird durch folgende Parameter bestimmt:

• Die ersten drei Ziffern geben die Kapazität des Akkus an. Um diesen Parameter genau aus der geschriebenen Zahl zu bestimmen, müssen Sie 500 subtrahieren.
• Die beiden Zahlen am Ende geben den Batterietyp an.

Hier ist eine wichtige Klarstellung zu machen. Trotz der Einfachheit des offiziellen Standards versucht jeder Hersteller, auf den Batterien so viele nützliche Informationen wie möglich anzugeben. Wenn Sie die Kennzeichnung der europäischen Batterie studieren, können Sie daher die folgenden Daten herausfinden:

• Hinrichtung,
• Terminalspezifikation,
• Merkmale der Gasentfernung,
• Vibrationsfestigkeitsanzeige.

Die ETN-Batteriekennzeichnung besteht aus folgenden Anzeigen:

• Die erste Zahl gibt die Kapazität an.
• Der zweite und dritte sind der Leistungsbereich. Die Zahl sechs in dieser Markierung bedeutet, dass Sie bei der Berechnung 100 Ah, sieben - 200 Ah addieren müssen.
• Die nächsten drei Figuren sind die konstruktive Lösung und die verwendeten Materialien.
• Am Ende gibt es drei Ziffern, die den Wert von einem Zehntel der kalten Schriftrolle anzeigen.

Wenn Sie die Kennzeichnung einer europäischen Batterie studieren, sollten Sie verstehen, dass es viele zusätzliche Bezeichnungen darauf geben kann. die der Hersteller nach eigenem Ermessen anwendet.

Asiatische Beschriftung

Der asiatische Markt verwendet die JIS-Batteriekennzeichnung. Wir müssen zugeben, dass es ziemlich verwirrend ist, und es wird einige Zeit dauern, es herauszufinden. Auf spezielle Tabellen kann man natürlich nicht verzichten.

Das asiatische Batterieetikett besteht aus sechs Zeichen:

• Die ersten beiden Ziffern geben traditionell die Kapazität an. Beachten Sie jedoch, dass der Nennparameter mit dem Korrekturfaktor multipliziert wird.
• Das dritte Zeichen ist ein Buchstabe. Es zeigt die Form des Akkus und das Seitenverhältnis an.
• Die nächsten beiden Zeichen sind die Größe in Zentimetern (Länge).
• Das letzte Zeichen hat nur zwei Bedeutungen - R b L. Es zeigt die Position des Minuspols an.

Die in der Kennzeichnung angegebene Kapazität der asiatischen Batterie ist deutlich geringer als die der europäischen.

Amerikanisches Nummernsystem

In Amerika werden Batterien nach dem SAE-Standard gekennzeichnet, andere Optionen sind jedoch möglich. In diesem Zusammenhang bietet die US-Gesetzgebung einen recht großen Spielraum für die Tätigkeit von Unternehmern.

Die amerikanische Batteriekennzeichnung entspricht dem SAE-Standard. Es können jedoch auch andere Arten von Markierungen verwendet werden. Traditionell beträgt die Anzahl der Zeichen in der Nomenklatur sechs (ein Buchstabe und fünf Zahlen). Diese Symbole haben folgende Bedeutungen:

• Der erste Buchstabe gibt den Batterietyp an.
• Die ersten beiden Ziffern bestimmen die Größe des Gerätes.
• Die letzte Zahl in der Nomenklatur ist der aktuelle Wert beim Kaltstart.

Sehr oft geben Hersteller ihren Geräten einen Indikator für die Reservekapazität an. Auf dem Gehäuse finden Sie auch, wie lange es dauert, die Spannung auf 10 V zu reduzieren. Als Konstante wird ein fester Strom von 25 Ampere angenommen.

Ergebnisse

Grundsätzlich werden Batterien in gewartete und nicht gewartete eingeteilt. Sie können aufgrund der Konstruktionsmerkmale der Platten auch in Typen unterteilt werden. Die Gerätekennzeichnung ist abhängig von der Region, in der das Produkt hergestellt wurde und den Werksnormen des Herstellers.

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 überraschende 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 basierend auf Voltas Entdeckung 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 unterschiedlichen Intensitäten optimiert sind. Durch den Einsatz neuer Technologien und Komponenten für die Produktion gelingt es Wissenschaftlern, die gewünschten 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 Systeme zur Notstromversorgung und autonomen Stromversorgung für den Industrie- und Haushaltsbereich basieren auf verschiedenen Arten von Blei-Säure-, Nickel-Cadmium- (Eisen-Nickel-Typ wird seltener verwendet) und Lithium-Ionen-Batterien, da diese chemischen Energiequellen sicher sind und akzeptable technische Eigenschaften und Kosten haben.

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 das Batterieladegerät an die entsprechenden Klemmen angeschlossen und eingeschaltet ist, 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 eine andere Ladung erhalten, 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 sinkt.

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 - für Solarenergieanlagen, Marine - für See- und Flusstransport, Deep Cycle - für häufige Tiefentladungen, Front-Terminal - montiert in Spezialgehäusen für Telekommunikationsanlagen, 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 feuersicher und bieten Schutz gegen mögliches Eindringen von Flammen und Funken.

Durch die transparenten Wände können Sie den Elektrolytstand bequem anhand der Minimum- und Maximummarkierungen überwachen. Der spezielle Aufbau der Ventile ermöglicht das Nachfüllen von destilliertem Wasser und das Messen der Dichte des Elektrolyten, ohne sie auszubauen. 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 aber 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, daher kann ein 2,4 Ah-Akku mit 2,4 A betrieben werden. 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, Umgebungstemperatur, 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 Hochleistungs-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 chemischer Nickelkomponenten.

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 für erhöhte 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 bietet einzigartige Eigenschaften und senkt 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 mit Nano-Phosphat-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 liefert eine sehr stabile Entladespannung von 3,2V, was auch die Verwendung von nur 4 Zellen zu einer 12V Standardbatterie ermöglicht, 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, denn mit Hilfe spezieller Polymere war es möglich, eine Batterie ohne flüssigen oder gelartigen Elektrolyten herzustellen, die es ermöglicht, Batterien in fast jeder Form herzustellen. Das Hauptproblem besteht jedoch darin, dass der feste Polymerelektrolyt bei Raumtemperatur eine schlechte Leitfähigkeit aufweist und beim Erhitzen auf 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-Akkus eine dünne Folie verwendet, die es ermöglicht, Akkus so dünn zu gestalten, dass sie wie Kreditkarten aussehen, dann werden Lithium-Ionen-Akkus in einem stabilen Metallgehäuse gesammelt, um die Elektroden fest zu fixieren.

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

Spezifikationen des 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 hohe Kapazitäten oder Gleichstrom benötigt werden, werden die Batterien über Jumper 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. Derzeit 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.

Beim Entladen einer 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, im Elektrolyten nahezu nicht 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 durch es geleitet 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. Zuallererst 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;
• Kalziumbatterien, in diesem Fall sind nur Kalziumplatten sowohl positiv als auch negativ, ihre Selbstentladung ist um bis zu 70 % geringer als bei solchen mit niedrigem Antimongehalt, 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 vorgeschrieben 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. Dann folgen die Buchstaben ST, die als Starter entziffert werden. 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 der Prüfung der Zähler zum Thema Pkw-Pkw- und Lkw-Batterien (für Lkw und 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, im Falle eines defekten Generators 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.

Eine Batterie ist eine wiederverwendbare Stromquelle, die dazu dient, Energie zu speichern und zu speichern. Seine Arbeit basiert auf reversiblen Redoxreaktionen, die eine vielfache Verwendung der Batterie ermöglichen. Um einen Akkumulator zu erstellen, werden mehrere Akkus in einem Stromkreis verbunden.

Batterietypen

Für Haushaltsgeräte und Werkzeuge werden verschiedene Arten von Akkus verwendet, die sich in den Materialien zu ihrer Herstellung unterscheiden.

Nickel-Cadmium (NiCd)

Diese Batterie hält einer großen Anzahl von Entladungen und Ladungen stand, ist beständig gegen niedrige Temperaturen und hat einen großen zulässigen Entladestrom. Einer der Hauptvorteile ist der niedrige Preis und die lange Lebensdauer. Die Nachteile dieses Typs sind, dass er sich schnell selbst entlädt und eine geringe Energiedichte hat.

Der Hauptnachteil solcher Geräte ist der "Memory-Effekt", der zu einer Verringerung der Nutzkapazität führt, wenn der Akku nicht vollständig entladen ist. Um die Nennleistung wiederherzustellen, muss dieses Gerät vollständig entladen und anschließend wieder aufgeladen werden. Um die Lebensdauer solcher Geräte zu erhöhen, ist es notwendig, sie vollständig zu entladen und erst dann aufzuladen. Zum Aufladen dürfen Sie nur das mit dem Kit gelieferte Gerät verwenden oder eines, das die Anforderungen des Batterieherstellers erfüllt.

Nickel-Metallhydrid (NiMh)

Solche Batterien sind später erschienen und vielversprechender. Jetzt werden sie massiv für verschiedene Haushaltsgeräte verwendet, aber noch fortschrittlichere Typen werden für Telefone und Laptops verwendet.

Lithium-Ionen (LiIon)

Eine solche Batterie wird am häufigsten verwendet, um Laptops, Kameras und andere Geräte mit Strom zu versorgen, aber in modernen Telefonen wird sie selten verwendet, da sie durch einen fortschrittlicheren Batterietyp ersetzt wird. Ihr Hauptnachteil ist ihre hohe Empfindlichkeit gegenüber Überladung. Daher ist es in Geräten, in denen solche Batterien verwendet werden, unbedingt einen Controller zu installieren, der die Ladung begrenzt.

Lithium-Polymer (LiPol)

Bei den modernsten Geräten besteht der Hauptunterschied darin, dass der Elektrolyt gallertartig ist, sodass solche Batterien sehr dünn sein können. Sie werden am häufigsten in Mobiltelefonen, iPods und anderen kleinen Geräten verwendet. Da diese Akkus zudem empfindlich gegen Überladung sind, können sie nicht in Geräten mit defektem Laderegler verwendet werden. Wenn die Dichtigkeit gebrochen ist, ist es auch unmöglich, eine solche Batterie zu betreiben.

Gerät

Früher waren Akkus für Haushaltsgeräte und Telefone in ihrem Aufbau eine exakte Kopie der im Auto verwendeten Batterien. Moderne Technologien haben es möglich gemacht, Lithium-Ionen-Batterien zu entwickeln, bei denen die Kathode mit Aluminium und die Anode mit Kupferfolie beschichtet ist. Bei Lithium-Polymer-Modellen werden weiche Beutel als Dosen verwendet, die mit einer gelartigen Lösung von Lithium in einem Polymer gefüllt sind.

Um die Ladung zu steuern, weist ein solcher Akku notwendigerweise eine Vorrichtung auf, die in Form einer elektronischen Platine ausgeführt ist. Anstelle der üblichen zwei Kontakte werden solche Batterien über einen Konvektor - eine mehrpolige Verbindung - mit der Telefonplatine verbunden.

Arbeitsprinzip

Unabhängig vom Typ funktioniert jede Batterie aufgrund des Vorhandenseins einer Spannungsdifferenz zwischen den in den Elektrolyten eingetauchten Metallplatten.

Die in der Batterie ablaufenden chemischen Prozesse sind reversibel, daher ist es nach dem Entladen möglich, die Arbeitsfähigkeit mit Hilfe einer Ladung wiederherzustellen. Während des Ladevorgangs wird der Strom in die entgegengesetzte Richtung geleitet, die beim Entladen der Batterie der Fall ist.

Das Hauptmerkmal ist die Kapazität, d. h. die Ladungsmenge, die eine vollständig geladene Batterie abgeben kann, wenn sie auf den niedrigsten zulässigen Wert entladen wird. Ah wird normalerweise verwendet, um es zu messen.

Einsatzgebiete

Die Batterie wird in verschiedenen Branchen eingesetzt und hat ein breites Anwendungsspektrum. Wiederaufladbare Batterien werden zur Beleuchtung von Waggons, zur Stromversorgung verschiedener Öffnungen an Autos, Mobiltelefonen, Haushaltsgeräten und Elektronik verwendet.

Um den Computer und die verfügbaren Informationen bei einem plötzlichen Stromausfall zu sichern, werden diese verwendet. Sein Hauptelement ist die Batterie. Ohne geladene Batterie ist die Erstinbetriebnahme eines Fahrzeugs nicht möglich.

So wählen Sie eine Batterie aus

Betrachten Sie die Merkmale der Auswahl eines Akkus für ein Mobiltelefon. Zuerst müssen Sie herausfinden, welcher Akku in Ihrem Telefon installiert ist, da er entfernbar oder nicht entfernbar sein kann.

Wenn es entfernt werden kann, öffnen Sie die hintere Abdeckung des Telefons und studieren Sie die Eigenschaften des Akkus sorgfältig:

• Kapazität.
• Modell.
• Stromspannung.

Wenn ein nicht entfernbarer Akku vorhanden ist, finden Sie dessen Daten im Reisepass des Telefons oder auf der Website des Herstellers. Der moderne Markt bietet Originalbatterien, ähnlich und „No-Name“. Es ist besser, auf letztere Option überhaupt nicht zu achten, da ein solcher Akku das Telefon nicht nur deaktivieren, sondern sogar explodieren kann.

Untereinander unterscheiden sich Original- und Analogprodukte praktisch nicht in ihren Eigenschaften, aber Originalbatterien werden viel teurer. Bitte beachten Sie, dass einige Hersteller keine Originalteile herstellen, daher müssen Sie in diesem Fall ein ähnliches Netzteil kaufen.

Batterie für Auto

In diesem Fall sollte man auf Eigenschaften wie Kapazität, Anlaufstrom und Produktabmessungen achten. Es ist wichtig, dass sich Kapazität und Wert des Anlaufstroms nicht wesentlich von der werkseitig eingebauten Batterie unterscheiden, da der Generator und andere Geräte auf bestimmte Werte ausgelegt sind.

Neben den beschriebenen Eigenschaften wird auf das Vorhandensein zusätzlicher Elemente geachtet: ein Griff für den einfachen Transport, Schutz der Anschlüsse, das Vorhandensein einer eingebauten Ladeanzeige.

Vorteile und Nachteile

Betrachten wir die Vor- und Nachteile verschiedener Batterietypen.

Vorteile von NiCd-Geräten:

• Schnelles Laden, Sie können einen Strom verwenden, der der Kapazität des Akkus entspricht oder sogar überschreitet, es ist oft unmöglich, einen großen Ladestrom zu missbrauchen, und wenn ein schnelles Laden erforderlich ist, sind Geräte, die die volle Ladung des Akkus bestimmen verwendet, danach müssen sie ausgeschaltet werden.
• Sie können der Last einen hohen Strom liefern.
• Wenn die Betriebsregeln befolgt werden, ist die Lebensdauer lang.
• Möglichkeit der Wiederherstellung, wenn die Kapazität nachlässt.
• Erschwingliche Kosten.

Die Nachteile werden wie folgt sein:

• Das Vorhandensein eines "Memory-Effekts".
• Hohe Selbstentladungsrate.
• Großes Gewicht und Abmessungen.
• Aufgrund der Anwesenheit von Cadmium ist eine spezielle Entsorgung erforderlich.

Eigenschaften von NiMh-Akkus:

• Mehr Leistungsdichte, dadurch immer leichter.
• Die Lebensdauer hängt von der Entladetiefe ab, damit der Akku länger hält, ist es besser, ihn nicht mit einer Voll-, sondern mit einer Oberflächenentladung zu betreiben.
• Das Aufladen kann nicht so schnell durchgeführt werden wie in der Vorgängerversion.
• Der „Memory-Effekt“ ist deutlich weniger ausgeprägt.
• Sie haben eine geringe Anzahl von Arbeitszyklen.
• Hohe Selbstentladung, die 30% pro Monat erreicht.

LiIon-Akkus haben folgende Vorteile:

• Geringes Gewicht und Größe, dies wird durch die hohe Stromdichte erreicht.
• Leichte Selbstentladung.
• Sie benötigen während ihrer gesamten Lebensdauer keine Wartung.

Die Nachteile solcher Batterien sind wie folgt:

• Hoher Preis.
• Lagern Sie solche Akkus nur im aufgeladenen Zustand.
• Auch wenn sie nicht verwendet werden, tritt der Alterungsprozess ein, nach zwei Jahren versagen sie, wenn sie nicht verwendet werden.

LiPol-Geräte sind die modernsten, aber bisher nicht weit verbreitet, daher ist es immer noch unmöglich, ihre Vor- und Nachteile objektiv zu beurteilen.

Wenn Sie sie mit anderen Typen vergleichen, gibt es bei solchen Geräten weniger Duty-Cycles und sie sind für einen kleinen Laststrom ausgelegt. Ihre Fertigungstechnologie ermöglicht es Ihnen, dünne und plastische geometrische Formen zu erstellen, die für andere Batterietypen nicht typisch sind. Wie bei allem Neuen sind die Kosten für solche Batterien immer noch hoch.

In elektronischen Geräten werden heutzutage hauptsächlich NiMh- und LiIon-Akkus verwendet. Erstere haben eine längere Lebensdauer bei mittlerer Belastung und geringeren Kosten, während letztere eine einfache Wartung und eine lange Lebensdauer bei intensiver Belastung aufweisen. Nickel-Cadmium-Geräte werden praktisch nicht mehr verwendet, und Lithium-Polymer-Geräte erobern gerade den Markt.