Rodzaje akumulatorów do samochodów. Akumulator samochodowy: ekspert wybiera „Za kierownicą

Akumulator jest stałym źródłem prądu do przechowywania i magazynowania energii. Zdecydowana większość typów akumulatorów opiera się na cyklicznej konwersji energii chemicznej na energię elektryczną, co pozwala na wielokrotne ładowanie i rozładowywanie akumulatora.

W 1800 roku Alessandro Volta dokonał zaskakującego odkrycia, zanurzając dwie metalowe płytki - miedzi i cynku - w słoiku wypełnionym kwasem, po czym udowodnił, że przez łączący je drut przepływa prąd elektryczny. Ponad 200 lat później nowoczesne akumulatory są nadal produkowane w oparciu o odkrycie Volty.

Rodzaje akumulatorów

Od wynalezienia pierwszej baterii minęło nie więcej niż 140 lat, a dziś trudno wyobrazić sobie współczesny świat bez rezerwowych zasilaczy opartych na bateriach. Baterie są używane we wszystkim, od najbardziej nieszkodliwych urządzeń gospodarstwa domowego: paneli sterowania, przenośnych radioodbiorników, latarek, laptopów, telefonów, po systemy bezpieczeństwa dla instytucji finansowych, zasilacze rezerwowe dla centrów danych, przemysł kosmiczny, energetykę jądrową, komunikację itp. itp. .

Rozwijający się świat potrzebuje energii elektrycznej tak samo, jak człowiek potrzebuje tlenu do życia. Dlatego projektanci i inżynierowie codziennie pracują nad optymalizacją istniejących typów baterii i okresowo opracowują nowe typy i podgatunki.

Główne typy akumulatorów przedstawiono w tabeli 1.

Tabela 1. Klasyfikacja akumulatorów.

Na podstawie danych podanych w tabeli 1 możemy stwierdzić, że istnieje wiele typów akumulatorów różniących się charakterystyką, które są zoptymalizowane do użytku w różnych warunkach i przy różnym natężeniu. Stosując nowe technologie i komponenty do produkcji, naukowcom udaje się osiągnąć niezbędne właściwości dla określonego obszaru zastosowania, na przykład opracowano baterie niklowo-wodorowe do satelitów kosmicznych, stacji kosmicznych i innego sprzętu kosmicznego. Oczywiście nie wszystkie typy są pokazane w tabeli, ale tylko te główne, które stały się powszechne.

Nowoczesne systemy zasilania awaryjnego i autonomicznego dla segmentu przemysłowego i domowego oparte są na odmianach akumulatorów ołowiowo-kwasowych, niklowo-kadmowych (rzadziej stosowany jest typ żelazowo-niklowy) oraz litowo-jonowych, ponieważ te chemiczne źródła zasilania są bezpieczne i mają dopuszczalne parametry techniczne i koszt.

Akumulatory kwasowo-ołowiowe

Ten typ jest najbardziej poszukiwany we współczesnym świecie ze względu na swoje wszechstronne funkcje i niski koszt. Ze względu na dużą liczbę odmian akumulatory kwasowo-ołowiowe znajdują zastosowanie w dziedzinie systemów zasilania awaryjnego, autonomicznych systemów zasilania, elektrowni słonecznych, UPS, różnych rodzajów transportu, komunikacji, systemów bezpieczeństwa, różnego rodzaju urządzeń przenośnych, zabawek itp.

Zasada działania akumulatorów kwasowo-ołowiowych

Podstawą pracy zasilaczy chemicznych jest oddziaływanie metali i cieczy - reakcja odwracalna, która zachodzi, gdy styki płyty dodatniej i ujemnej są zamknięte. Akumulatory kwasowo-ołowiowe, jak sama nazwa wskazuje, składają się z ołowiu i kwasu, gdzie dodatnio naładowane płytki to ołów, a ujemnie naładowane płytki to tlenek ołowiu. Jeśli podłączysz żarówkę do dwóch płytek, obwód zamyka się i pojawia się prąd elektryczny (ruch elektronów), a wewnątrz elementu zachodzi reakcja chemiczna. W szczególności korodują płyty akumulatora, ołów pokryty jest siarczanem ołowiu. Tak więc podczas rozładowywania akumulatora na wszystkich płytach utworzą się osady siarczanu ołowiu. Gdy akumulator jest całkowicie rozładowany, jego płytki są pokryte tym samym metalem - siarczanem ołowiu i mają prawie taki sam ładunek w stosunku do cieczy, odpowiednio napięcie akumulatora będzie bardzo niskie.

Jeśli podłączysz ładowarkę do odpowiednich zacisków do akumulatora i włączysz ją, prąd popłynie w kwasie w przeciwnym kierunku. Prąd wywoła reakcję chemiczną, cząsteczki kwasu rozszczepią się iw wyniku tej reakcji siarczan ołowiu zostanie usunięty z dodatniej i ujemnej plasteliny akumulatora. W końcowej fazie procesu ładowania płytki będą miały swój pierwotny wygląd: ołów i tlenek ołowiu, co pozwoli im ponownie uzyskać inny ładunek, czyli akumulator będzie w pełni naładowany.

Jednak w praktyce wszystko wygląda trochę inaczej, a płytki elektrod nie są całkowicie wyczyszczone, dlatego akumulatory mają pewien zasób, po osiągnięciu którego pojemność spada do 80-70% początkowej.

Rysunek №3. Schemat elektrochemiczny akumulatora kwasowo-ołowiowego (VRLA).

Rodzaje akumulatorów kwasowo-ołowiowych

Ołów – Kwas obsługiwane przez 6 akumulatorów 12V. Klasyczne akumulatory rozruchowe do silników spalinowych i nie tylko. Wymagają regularnej konserwacji i wentylacji. Podlegają wysokiemu samorozładowaniu.

Przewód regulowany zaworem – kwas (VRLA), bezobsługowe - akumulatory 2, 4, 6 i 12V. Niedrogie baterie w szczelnej obudowie, które można stosować w obszarach mieszkalnych, nie wymagają dodatkowej wentylacji i konserwacji. Zalecany do użytku w trybie buforowym.

Chłonna mata szklana regulowana zaworem ołowiowo-kwasowym (AGM VRLA), bezobsługowe - akumulatory 4, 6 i 12V. Nowoczesne akumulatory kwasowo-ołowiowe z zaabsorbowanym elektrolitem (nie płynnym) i separatorami z włókna szklanego znacznie lepiej utrzymują płytki ołowiowe, zapobiegając ich zapadaniu się. Takie rozwiązanie pozwoliło znacznie skrócić czas ładowania akumulatorów AGM, gdyż prąd ładowania może sięgać 20-25, rzadziej 30% pojemności nominalnej.

Akumulatory AGM VRLA posiadają wiele modyfikacji o zoptymalizowanej charakterystyce dla cyklicznych i buforowych trybów pracy: Głębokie - do częstych głębokich rozładowań, Front-terminal - do wygodnej lokalizacji w szafach telekomunikacyjnych, Standard - do ogólnego zastosowania, High Rate - zapewniają najlepszą charakterystykę rozładowania do góry do 30% i nadaje się do potężnych zasilaczy bezprzerwowych, Modułowy - pozwala na tworzenie wydajnych szaf bateryjnych itp.



Rysunek №4.

Ołów regulowany zaworem GEL – kwas (GEL VRLA), bezobsługowe - akumulatory 2, 4, 6 i 12V. Jedna z najnowszych modyfikacji typu akumulatora kwasowo-ołowiowego. Technologia opiera się na zastosowaniu żelopodobnego elektrolitu, który zapewnia maksymalny kontakt z płytą ujemną i dodatnią elementów oraz utrzymuje jednolitą konsystencję w całej objętości. Ten typ akumulatora wymaga „odpowiedniej” ładowarki, która zapewni wymagany poziom prądu i napięcia, tylko w tym przypadku można uzyskać wszystkie zalety w stosunku do typu AGM VRLA.

Zasilacze chemiczne GEL VRLA, takie jak AGM, mają wiele podtypów, które najlepiej nadają się do określonych warunków pracy. Najczęściej spotykane to seria Solar – wykorzystywana do systemów energii słonecznej, Marine – do transportu morskiego i rzecznego, Deep Cycle – do częstych głębokich zrzutów, front-terminal – montowana w specjalnych obudowach do systemów telekomunikacyjnych, GOLF – do wózków golfowych, a także jak w przypadku szorowarek, Micro - małe baterie do częstego stosowania w aplikacjach mobilnych, Modular - specjalne rozwiązanie do tworzenia potężnych banków baterii do magazynowania energii itp.



Rysunek №5.

OPzV, bezobsługowe - baterie 2V. Specjalne ogniwa kwasowo-ołowiowe typu OPZV produkowane są z rurowych płyt anodowych i elektrolitu żelowego z kwasem siarkowym. Anoda i katoda ogniw zawierają dodatkowy metal - wapń, dzięki czemu wzrasta odporność na korozję elektrod i zwiększa się żywotność. Rozłożone są płytki ujemne, technologia ta zapewnia lepszy kontakt z elektrolitem.

Akumulatory OPzV są odporne na głębokie rozładowanie i mają długą żywotność do 22 lat. Z reguły do ​​produkcji takich akumulatorów używa się tylko najlepszych materiałów, aby zapewnić wysoką wydajność w trybie cyklicznym.

Zastosowanie akumulatorów OPzV jest poszukiwane w instalacjach telekomunikacyjnych, systemach oświetlenia awaryjnego, zasilaczach awaryjnych, systemach nawigacyjnych, domowych i przemysłowych systemach magazynowania energii oraz energetyce słonecznej.


Rysunek 6. Budowa baterii OPzV EverExceed.

OPzS, bezobsługowe - akumulatory 2, 6, 12V. Stacjonarne akumulatory kwasowo-ołowiowe zalewane OPzS produkowane są z rurowych płyt anodowych z dodatkiem antymonu. Katoda zawiera również niewielką ilość antymonu i jest typu siatki rozprowadzającej. Anoda i katoda są oddzielone mikroporowatymi separatorami, które zapobiegają zwarciom. Obudowa baterii wykonana jest ze specjalnego, odpornego na wstrząsy, przezroczystego tworzywa sztucznego, odpornego na agresję chemiczną i ogień, a wentylowane zawory są typu ognioodpornego i zapewniają ochronę przed ewentualnym przedostaniem się płomieni i iskier.

Przezroczyste ścianki pozwalają wygodnie monitorować poziom elektrolitu za pomocą oznaczeń minimum i maksimum. Specjalna konstrukcja zaworów umożliwia bez wyjmowania ich uzupełnianie wodą destylowaną i pomiar gęstości elektrolitu. W zależności od obciążenia woda jest uzupełniana co rok do dwóch lat.

Akumulatory OPzS mają najwyższą wydajność spośród wszystkich innych akumulatorów kwasowo-ołowiowych. Żywotność może osiągnąć 20 - 25 lat i zapewnia zasoby do 1800 głębokich 80% cykli rozładowania.

Stosowanie takich akumulatorów jest konieczne w systemach o średnim i głębokim rozładowaniu, m.in. gdzie obserwuje się średnie prądy rozruchowe.



Rysunek №7.

Charakterystyka akumulatorów kwasowo-ołowiowych

Analizując dane podane w tabeli 2, możemy dojść do wniosku, że akumulatory kwasowo-ołowiowe posiadają szeroki wybór modeli, które są odpowiednie dla różnych trybów pracy i warunków pracy.

Tabela 2. Charakterystyka porównawcza typów akumulatorów kwasowo-ołowiowych.

Do analizy wykorzystaliśmy uśrednione dane od ponad 10 producentów akumulatorów, których produkty od dawna prezentowane są na rynku ukraińskim i są z powodzeniem wykorzystywane w wielu obszarach (EverExceed, BB Battery, CSB, Leoch, Ventura, Challenger, C&D Techologies , Victron Energy, SunLight, Troian i inne).

Akumulatory litowo-jonowe (litowe)

Historia przejścia pochodzenia sięga roku 1912, kiedy to Gilbert Newton Lewis pracował nad obliczeniami aktywności jonów mocnych elektrolitów i prowadził badania nad potencjałami elektrod wielu pierwiastków, w tym litu. Od 1973 roku wznowiono prace i w efekcie pojawiły się pierwsze baterie litowe, które zapewniały tylko jeden cykl rozładowania. Próby stworzenia baterii litowej były utrudnione przez działanie właściwości litu, który przy niewłaściwych trybach rozładowania lub ładowania powodował gwałtowną reakcję z wyzwoleniem wysokich temperatur, a nawet płomienia. Sony wypuściło pierwsze telefony komórkowe z takimi bateriami, ale zostało zmuszone do wycofania produktów po kilku nieprzyjemnych incydentach. Rozwój nie ustał i w 1992 roku pojawiły się pierwsze „bezpieczne” baterie oparte na jonach litu.

Akumulatory litowo-jonowe charakteryzują się wysoką gęstością energii, dzięki czemu dzięki kompaktowym rozmiarom i niewielkiej wadze zapewniają 2-4 razy większą pojemność w porównaniu do akumulatorów kwasowo-ołowiowych. Niewątpliwie ogromną zaletą akumulatorów litowo-jonowych jest duża szybkość pełnego naładowania w 100% w ciągu 1-2 godzin.

Akumulatory litowo-jonowe są szeroko stosowane w nowoczesnej elektronice, motoryzacji, systemach magazynowania energii, wytwarzaniu energii słonecznej. Są bardzo poszukiwane w zaawansowanych technologicznie urządzeniach multimedialnych i komunikacyjnych: telefonach, tabletach, laptopach, stacjach radiowych itp. Trudno wyobrazić sobie współczesny świat bez zasilaczy litowo-jonowych.

Jak działają baterie litowe (litowo-jonowe)

Zasada działania polega na wykorzystaniu jonów litu, które są związane cząsteczkami dodatkowych metali. Zwykle oprócz litu stosuje się tlenek litowo-kobaltowy i grafit. Gdy akumulator litowo-jonowy jest rozładowany, jony są przenoszone z elektrody ujemnej (katody) na dodatnią (anodę) i odwrotnie podczas ładowania. Obwód baterii zakłada obecność separatora pomiędzy dwoma częściami ogniwa, co jest konieczne, aby zapobiec samoistnemu ruchowi jonów litu. Gdy obwód baterii jest zamknięty i następuje proces ładowania lub rozładowywania, jony pokonują separator i kierują się do przeciwnie naładowanej elektrody.

Rysunek №8. Schemat elektrochemiczny akumulatora litowo-jonowego.

Ze względu na wysoką wydajność akumulatory litowo-jonowe szybko się rozwinęły i wiele podgatunków, na przykład akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe (LiFePO4). Poniżej znajduje się graficzny schemat działania tego podtypu.

Rysunek №9. Schemat elektrochemiczny procesu rozładowania i rozładowania akumulatora LiFePO4.

Typy baterii litowo-jonowych

Współczesne akumulatory litowo-jonowe mają wiele podtypów, z których główną różnicą jest skład katody (elektrody naładowanej ujemnie). Można również zmienić skład anody, aby całkowicie zastąpić grafit lub zastosować grafit z dodatkiem innych materiałów.

Różne typy akumulatorów litowo-jonowych identyfikuje się na podstawie ich degradacji chemicznej. Dla zwykłego użytkownika może to być nieco trudne, dlatego każdy typ zostanie opisany tak szczegółowo, jak to możliwe, w tym jego pełna nazwa, definicja chemiczna, skrót i krótkie oznaczenie. Dla ułatwienia opisu zostanie użyty skrócony tytuł.

Tlenek litowo-kobaltowy (LiCoO2)- Posiada wysoką energię właściwą, co sprawia, że ​​bateria litowo-kobaltowa jest wymagana w kompaktowych urządzeniach high-tech. Katoda baterii składa się z tlenku kobaltu, a anoda z grafitu. Katoda ma budowę warstwową, a podczas wyładowania jony litu przemieszczają się z anody do katody. Wadami tego typu są stosunkowo krótka żywotność, niska stabilność termiczna i ograniczona moc ogniw.

Akumulatory litowo-kobaltowe nie mogą być rozładowywane ani ładowane prądem przekraczającym pojemność znamionową, więc akumulator 2,4 Ah może pracować przy 2,4 A. Jeśli do ładowania zostanie zastosowane wysokie natężenie prądu, spowoduje to przegrzanie. Optymalny prąd ładowania to 0,8C, w tym przypadku 1,92A. Każda bateria litowo-kobaltowa jest wyposażona w obwód ochronny, który ogranicza szybkość ładowania i rozładowania oraz ogranicza prąd do 1C.

Wykres (rys. 10) przedstawia główne właściwości akumulatorów litowo-kobaltowych w zakresie określonej energii lub mocy, określonej mocy lub zdolności do zapewnienia wysokiego prądu, bezpieczeństwa lub szans zapłonu pod dużym obciążeniem, temperatury otoczenia pracy, żywotności i cyklu życie, koszt ...



Rysunek №10.

Tlenek litowo-manganowy (LiMn2O4, LMO)- Pierwsze informacje o stosowaniu litu ze spinelami manganowymi zostały opublikowane w doniesieniach naukowych w 1983 roku. Moli Energy w 1996 roku wypuściło na rynek pierwsze partie baterii na bazie tlenku litowo-manganowego jako materiału katodowego. Ta architektura tworzy trójwymiarowe struktury spinelowe, które poprawiają przepływ jonów do elektrody, zmniejszając w ten sposób opór wewnętrzny i zwiększając możliwe prądy ładowania. Zaletą spinelu jest również stabilność termiczna i zwiększone bezpieczeństwo, jednak żywotność i żywotność są ograniczone.

Niska rezystancja zapewnia możliwość szybkiego ładowania i rozładowania akumulatora litowo-manganowego wysokim prądem do 30A oraz krótkotrwałym do 50A. Nadaje się do elektronarzędzi o dużej mocy, sprzętu medycznego oraz pojazdów hybrydowych i elektrycznych.

Potencjał akumulatorów litowo-manganowych jest o około 30% niższy niż akumulatorów litowo-kobaltowych, ale technologia ta ma o około 50% lepsze właściwości niż akumulatory oparte na składnikach chemicznych niklu.

Elastyczność konstrukcji pozwala inżynierom zoptymalizować właściwości baterii i osiągnąć długą żywotność baterii, wysoką pojemność (gęstość energii), maksymalną zdolność prądową (gęstość mocy). Przykładowo przy długim okresie eksploatacji ogniwo o rozmiarze 18650 ma pojemność 1,1Ah, natomiast ogniwa zoptymalizowane pod kątem zwiększonej pojemności mają pojemność 1,5Ah, ale jednocześnie mają krótszą żywotność.

Wykres (ryc. 12) nie odzwierciedla najbardziej imponujących cech akumulatorów litowo-manganowych, ale nowoczesne rozwiązania znacznie poprawiły wydajność i sprawiły, że ten typ jest konkurencyjny i szeroko stosowany.



Rysunek 11.

Nowoczesne akumulatory typu litowo-manganowego mogą być produkowane z dodatkiem innych pierwiastków - tlenku litowo-niklowo-manganowo-kobaltowego (NMC), technologia ta znacznie wydłuża żywotność i zwiększa właściwe wskaźniki energetyczne. Mieszanka ta wnosi najlepsze właściwości z każdego systemu, tzw. LMO (NMC) stosuje się do większości pojazdów elektrycznych takich jak Nissan, Chevrolet, BMW itp.

Tlenek kobaltu litowo-niklowo-manganowy (LiNiMnCoO2 lub NMC)- Wiodący producenci akumulatorów litowo-jonowych skoncentrowali się na materiałach katodowych niklowo-manganowo-kobaltowych (NMC). Podobnie jak w przypadku baterii litowo-manganowych, baterie te mogą być przystosowane do osiągania wysokiej gęstości energii lub wysokiej gęstości mocy, ale nie w tym samym czasie. Na przykład ogniwo NMC 18650 przy umiarkowanym obciążeniu ma pojemność 2,8 Ah i może zapewnić maksymalny prąd 4-5 A; Ogniwo NMC, zoptymalizowane pod kątem zwiększonych parametrów mocy, ma tylko 2Wh, ale może zapewnić ciągły prąd rozładowania do 20A. Specyfika NMC polega na połączeniu niklu i manganu, na przykład soli kuchennej, w której głównymi składnikami są sód i chlorek, które są osobno substancjami toksycznymi.

Nikiel znany jest z wysokiej energii właściwej, ale niskiej stabilności. Mangan ma tę zaletę, że tworzy strukturę spinelu i zapewnia niski opór wewnętrzny, a jednocześnie ma niską energię właściwą. Łącząc te dwa metale, możliwe jest uzyskanie optymalnej wydajności baterii NMC dla różnych warunków pracy.

Akumulatory NMC doskonale nadają się do elektronarzędzi, rowerów elektrycznych i innych układów napędowych. Kombinacja materiałów katodowych: jedna trzecia niklu, manganu i kobaltu zapewnia unikalne właściwości, a także obniża koszt produktu dzięki obniżeniu zawartości kobaltu. Inne podtypy, takie jak NCM, CMN, CNM, MNC i MCN, mają doskonałe proporcje potrójnego metalu od 1/3-1/3-1/3. Zazwyczaj dokładne proporcje są utrzymywane w tajemnicy przez producenta.



Rysunek 12.

Fosforan litowo-żelazowy (LiFePO4)- W 1996 roku University of Texas (i inni współpracownicy) zastosowali fosforan jako materiał katodowy do akumulatorów litowych. Fosforan litu zapewnia dobre parametry elektrochemiczne przy niskiej rezystancji. Jest to możliwe dzięki materiałowi katody nanofosforanowej. Głównymi zaletami są wysoki przepływ prądu i długa żywotność, ponadto dobra stabilność termiczna i zwiększone bezpieczeństwo.

Akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe są bardziej odporne na pełne rozładowanie i mniej podatne na starzenie niż inne systemy litowo-jonowe. LFP są również bardziej odporne na przeładowanie, ale podobnie jak inne akumulatory litowo-jonowe, przeładowanie może spowodować uszkodzenia. LiFePO4 zapewnia bardzo stabilne napięcie rozładowania 3,2V, co również pozwala na wykorzystanie tylko 4 ogniw do stworzenia standardowego akumulatora 12V, co z kolei pozwala na sprawną wymianę akumulatorów kwasowo-ołowiowych. Baterie litowo-żelazowo-fosforanowe nie zawierają kobaltu, co znacznie obniża koszt produktu i czyni go bardziej przyjaznym dla środowiska. Zapewnia wysoki prąd podczas rozładowania i może być ładowany prądem znamionowym w ciągu zaledwie godziny do pełnej pojemności. Praca w niskich temperaturach otoczenia zmniejszy wydajność, a temperatury powyżej 35°C nieznacznie skrócą żywotność, ale wydajność jest znacznie lepsza niż w przypadku akumulatorów ołowiowo-kwasowych, niklowo-kadmowych lub niklowo-wodorkowych. Fosforan litu ma wyższy współczynnik samorozładowania niż inne akumulatory litowo-jonowe, co może wymagać równoważenia szaf bateryjnych.



Rysunek 13.

Tlenek glinu litowo-niklowo-kobaltowy (LiNiCoAlO2)- Akumulatory litowo-niklowo-kobaltowo-aluminiowe (NCA) zostały wprowadzone w 1999 roku. Ten typ zapewnia wysoką energię właściwą i wystarczającą moc właściwą, a także długą żywotność. Istnieje jednak ryzyko zapłonu, w wyniku którego dodano aluminium, co zapewnia większą stabilność procesów elektrochemicznych zachodzących w akumulatorze przy wysokich prądach rozładowania i ładowania.



Rysunek 14.

Tytan litu (Li4Ti5O12)- Baterie z anodami z tytanianu litu są znane od lat 80-tych. Katoda zbudowana jest z grafitu i przypomina architekturę typowej baterii litowo-metalowej. Tytanian litu ma napięcie ogniwa 2,4 V, może być szybko ładowany i zapewnia wysoki prąd rozładowania 10C, który jest 10 razy większy niż pojemność znamionowa akumulatora.

Baterie litowo-tytanowe mają dłuższą żywotność w porównaniu do innych typów baterii litowo-jonowych. Są wysoce bezpieczne i mogą działać w niskich temperaturach (do –30ºC) bez znacznego pogorszenia wydajności.

Wadą jest dość wysoki koszt, a także niewielki wskaźnik energii właściwej rzędu 60-80 Wh / kg, co jest dość porównywalne z akumulatorami niklowo-kadmowymi. Zastosowania: zasilacze elektryczne i zasilacze bezprzerwowe.



Rysunek 15.

Baterie litowo-polimerowe (Li-pol, Li-polymer, LiPo, LIP, Li-poly)- Akumulatory litowo-polimerowe różnią się od akumulatorów litowo-jonowych tym, że wykorzystują specjalny elektrolit polimerowy. Emocje związane z tego typu bateriami, które pojawiły się od 2000 roku, trwają do dziś. Został założony nie bez powodu, ponieważ za pomocą specjalnych polimerów można było stworzyć baterię bez elektrolitu płynnego lub żelopodobnego, co umożliwia tworzenie baterii o prawie dowolnym kształcie. Ale głównym problemem jest to, że stały elektrolit polimerowy zapewnia słabą przewodność w temperaturze pokojowej i demontuje najlepsze właściwości w stanie rozgrzanym do 60 ° C. Wszelkie próby naukowców znalezienia rozwiązania tego problemu poszły na marne.

Nowoczesne akumulatory litowo-polimerowe wykorzystują niewielką ilość elektrolitu żelowego dla lepszej przewodności w normalnych temperaturach. A zasada działania opiera się na jednym z opisanych powyżej typów. Najpopularniejszy jest typ litowo-kobaltowy z elektrolitem w postaci żelu polimerowego, który jest stosowany w większości przypadków.

Główna różnica między bateriami litowo-jonowymi a bateriami litowo-polimerowymi polega na zastąpieniu mikroporowatego elektrolitu polimerowego tradycyjnym separatorem. Polimer litowy ma nieco wyższą energię właściwą i umożliwia tworzenie cienkich elementów, ale koszt jest o 10-30% wyższy niż litowo-jonowy. Jest też znacząca różnica w konstrukcji sprawy. Jeśli do litowo-polimeru stosuje się cienką folię, która umożliwia tworzenie baterii tak cienkich, że wyglądają jak karty kredytowe, to litowo-jonowe są gromadzone w sztywnej metalowej obudowie, aby szczelnie przymocować elektrody.

Rysunek 17. Wygląd baterii litowo-polimerowej do telefonu komórkowego.

Specyfikacja baterii litowo-jonowych

W tabeli nie podano maksymalnej pojemności ogniw, ponieważ technologia akumulatorów litowo-jonowych nie pozwala na produkcję pojedynczych ogniw o dużej mocy. Gdy potrzebna jest duża pojemność lub prąd stały, akumulatory łączy się równolegle i szeregowo za pomocą zworek. Stan musi być monitorowany przez system monitorowania akumulatora. Nowoczesne szafy bateryjne do UPS i elektrowni słonecznych oparte na ogniwach litowych mogą osiągać napięcie 500-700V DC z wydajnością około 400A/h, a także pojemność 2000 - 3000Ah przy napięciu 48 lub 96V.

Akumulatory niklowo-kadmowe

Wynalazcą jest szwedzki naukowiec Waldemar Jungner, który opatentował technologię produkcji niklu typu kadmu w 1899 roku. W 1990 roku powstał spór patentowy z Edisonem, który Jungner przegrał, ponieważ nie posiadał takich funduszy jak jego przeciwnik. Założona przez Waldemara firma „Ackumulator Aktiebolaget Jungner” była na skraju bankructwa, jednak zmieniając nazwę na „Svenska Accumulator Aktiebolaget Jungner”, firma kontynuowała swój rozwój. Obecnie firma założona przez dewelopera nazywa się „SAFT AB” i produkuje jedne z najbardziej niezawodnych akumulatorów niklowo-kadmowych na świecie.

Akumulatory niklowo-kadmowe są bardzo trwałe i niezawodne. Dostępne są modele serwisowane i nie serwisowane o pojemności od 5 do 1500 Ah. Dostarczane są zazwyczaj w postaci suchoładowanych puszek bez elektrolitu o napięciu nominalnym 1,2V. Pomimo podobieństwa konstrukcji z kwasowo-ołowiowymi, akumulatory niklowo-kadmowe posiadają szereg istotnych zalet w postaci stabilnej pracy w temperaturach od –40°C, zdolności wytrzymywania wysokich prądów rozruchowych, a także są zoptymalizowane modelami do szybkiego rozładować się. Akumulatory Ni-Cd są odporne na głębokie rozładowanie, przeładowanie i nie wymagają natychmiastowego ładowania jak typu kwasowo-ołowiowego. Konstrukcyjnie są wykonane z odpornego na wstrząsy tworzywa sztucznego i dobrze tolerują uszkodzenia mechaniczne, nie boją się wibracji itp.

Zasada działania baterii niklowo-kadmowych

Baterie alkaliczne, których elektrody składają się z uwodnionego tlenku niklu z dodatkami grafitu, tlenku baru i proszku kadmu. Elektrolit z reguły jest roztworem o 20% zawartości potasu i dodatku monohydratu litu. Płyty są oddzielone separatorami izolacyjnymi, aby uniknąć zwarć, jedna płytka naładowana ujemnie znajduje się pomiędzy dwoma płytkami naładowanymi dodatnio.

Podczas procesu rozładowywania akumulatora niklowo-kadmowego zachodzi interakcja anody z uwodnionym tlenkiem niklu i jonami elektrolitu, tworząc uwodniony tlenek niklu. Jednocześnie katoda kadmowa tworzy hydrat tlenku kadmu, tworząc w ten sposób różnicę potencjałów do 1,45 V podając napięcie wewnątrz akumulatora i w zewnętrznym obwodzie zamkniętym.

Procesowi ładowania akumulatorów niklowo-kadmowych towarzyszy utlenianie masy aktywnej anod oraz przejście hydratu tlenku niklu w hydrat tlenku niklu. Jednocześnie katoda jest redukowana do kadmu.

Zaletą zasady działania akumulatora niklowo-kadmowego jest to, że wszystkie składniki powstające podczas cykli rozładowania i ładowania prawie nie rozpuszczają się w elektrolicie, a także nie wchodzą w żadne reakcje uboczne.

Rysunek №16. Budowa baterii Ni-Cd.

Typy baterii niklowo-kadmowych

Akumulatory niklowo-kadmowe są obecnie najczęściej używane w przemyśle, gdzie wymagana jest szeroka gama zastosowań zasilania. Kilku producentów oferuje kilka podtypów akumulatorów niklowo-kadmowych, które zapewniają najlepszą wydajność w niektórych trybach:

czas rozładowania 1,5 - 5 godzin lub więcej - akumulatory serwisowane;

czas rozładowania 1,5 - 5 godzin lub więcej - akumulatory bezobsługowe;

czas rozładowania 30 - 150 minut - akumulatory serwisowane;

czas rozładowania 20 - 45 minut - akumulatory serwisowane;

czas rozładowania 3 - 25 minut - akumulatory serwisowane.

Charakterystyka baterii niklowo-kadmowych

Wysokie parametry techniczne sprawiają, że ten typ akumulatora jest bardzo atrakcyjny w rozwiązywaniu problemów przemysłowych, gdy wymagane jest wysoce niezawodne zasilanie awaryjne o długiej żywotności.

Baterie niklowo-żelazne

Po raz pierwszy stworzył je Waldemar Jungner w 1899 roku, gdy próbował znaleźć tańszy odpowiednik kadmu w akumulatorach niklowo-kadmowych. Po długich próbach Jungner zrezygnował z użycia żelaza, ponieważ ładunek był prowadzony zbyt wolno. Kilka lat później Thomas Edison stworzył akumulator niklowo-żelazowy, który zasilał pojazdy Baker Electric i Detroit Electric.

Niski koszt produkcji sprawił, że akumulatory niklowo-żelazne zyskały popyt w transporcie elektrycznym jako akumulatory trakcyjne, wykorzystywane są również do elektryfikacji samochodów osobowych, zasilania obwodów sterowania. W ostatnich latach mówi się o akumulatorach niklowo-żelaznych z nową energią, ponieważ nie zawierają toksycznych pierwiastków, takich jak ołów, kadm, kobalt itp. Obecnie niektórzy producenci promują je w systemach energii odnawialnej.

Zasada działania akumulatorów niklowo-żelaznych

Energia elektryczna jest magazynowana za pomocą wodorotlenku niklu jako płyt dodatnich, żelaza jako płyt ujemnych oraz ciekłego elektrolitu w postaci kaustycznego potasu. Rurki lub „kieszonki” odporne na nikiel zawierają substancję czynną

Typ niklowo-żelazny jest bardzo niezawodny. wytrzymuje głębokie rozładowania, częste ładowanie, a także może być w stanie niedoładowania, co jest bardzo szkodliwe dla akumulatorów kwasowo-ołowiowych.

Charakterystyka baterii niklowo-żelaznych

Używane materiały

Badanie przeprowadzone przez Boston Consulting Group

Dokumentacja techniczna TM Bosch, Panasonic, EverExceed, Victron Energy, Varta, Leclanché, Envia, Kokam, Samsung, Valence i inne.

Dziś można znaleźć akumulatory żelowe, alkaliczne, hybrydowe do samochodów, ale łączy je jedno – wszystkie odpowiadają za uruchomienie silnika, bez którego nasz żelazny koń zwyczajnie się nie ruszy.

Urządzenie i funkcje baterii

Ten bardzo ważny element spełnia trzy główne funkcje, dzięki którym realizowany jest start, a także dalszy ruch. I nie ma znaczenia, jakie "nadzienie" ma akumulator zainstalowany w samochodzie, bez tego silnika nie da się uruchomić. Ponadto funkcja akumulatora obejmuje zasilanie niektórych urządzeń elektrycznych, gdy silnik nie pracuje. Można powiedzieć, że współczesne samochody są wypełnione różnymi urządzeniami, takimi jak magnetofon radiowy, rejestratory samochodowe, nawigatory, alarmy, a często generator nie radzi sobie z obciążeniem. W takiej sytuacji znów na ratunek przychodzi niezastąpiony akumulator.

Urządzenie akumulatora samochodowego jest dość proste, dlatego bardzo rzadko się psuje, najczęściej dochodzi do sytuacji, w której następuje rozładowanie z powodu nadmiernego obciążenia. W rzeczywistości jest to ogniwo galwaniczne, w którym zachodzą odwrotne procesy chemiczne. Tak więc, jeśli jest rozładowany, konieczne jest przepuszczenie przez niego prądu elektrycznego w przeciwnym kierunku. Energia elektryczna jest następnie zamieniana na energię chemiczną, a wszystkie niezbędne substancje aktywne zużyte wcześniej zostaną przywrócone. A potem będzie mógł ponownie zasilić urządzenia samochodowe.

Rodzaje akumulatorów samochodowych - nowoczesna odmiana

Obecnie istnieją typy akumulatorów samochodowych, które można serwisować i nie wymagają konserwacji. Te pierwsze są dość rzadkie ze względu na ich wady. Przede wszystkim ich ładunek dodatni stopniowo zamienia się w ujemny, co przyczynia się do szybkiego rozładowania. Dodatkowo podczas jazdy po naszych niedoskonałych drogach dochodzi do wycieku elektrolitu, co również przyczynia się do awarii akumulatora. Jednocześnie mają jedną zaletę, są łatwe nie tylko do rozbrojenia, ale także.

Urządzenie akumulatorowe drugiego typu nie ma powyższych wad. Takie modele obejmują konstrukcje żelowe, które nie wymagają dodatkowego uzupełniania, ponieważ substancja ta ma dość gęstą konsystencję i nigdy nie wycieka. Dzięki temu można go zainstalować w dowolnej dogodnej pozycji, w żaden sposób nie wpłynie to na jego wydajność. Istnieją również akumulatory AGM, w których zagęszczanie kwasu uzyskuje się za pomocą włókna szklanego.

Taki akumulator jest bardzo podatny na negatywny wpływ niesprawnego sprzętu elektrycznego, dlatego ważne jest monitorowanie jego stanu.

Ponadto można wyróżnić następujące rodzaje akumulatorów samochodowych:

• niski poziom antymonu, który zawiera tylko płytki ołowiane, bardzo szybko się rozładowuje w wyniku wygotowania wody w elektrolicie;
• hybrydowe, składające się z płyt dodatnich o niskiej zawartości antymonu i ujemnych ołowiowo-wapniowych, takie akumulatory są najczęściej spotykane w przemyśle motoryzacyjnym i rozładowują się znacznie wolniej niż ich poprzednicy;
• akumulatory wapniowe, w tym przypadku tylko płytki wapniowe są zarówno dodatnie, jak i ujemne, ich samorozładowanie jest aż o 70% mniejsze niż w przypadku akumulatorów o niskiej zawartości antymonu, jednak naładowanie ich będzie niezwykle trudne.

Oznakowanie akumulatora samochodowego - odczyt kodów

Aby wiedzieć, co kupujemy, w każdym zakładzie produkcyjnym oznakowanie akumulatorów samochodowych jest obowiązkowe i zawiera wszystkie niezbędne informacje o akumulatorze. Tak więc pierwsza cyfra zawsze wskazuje liczbę ogniw akumulatora, może być 3 lub 6. W zależności od tego napięcie nominalne akumulatora wynosi 6 lub 12 V. Dalej są litery ST, odszyfrowane jako rozrusznik. Kolejna liczba wskazuje pojemność i jest podana w amperogodzinach.

Ponadto etykieta baterii zawiera dodatkowe informacje. „A” wskazuje na obecność wspólnej osłony, litera „Z” oznacza, że ​​akumulator jest zalany, jeśli nie ma go w oznaczeniu, to jest to akumulator sucho naładowany. Kolejne litery podają informacje o materiale, z którego wykonany jest korpus: „E” – ebonit, „T” – termoplast. Jeśli widzisz „M”, to separator jest wykonany z polichlorku winylu, a „P” wskazuje na obecność tej części wykonanej z polietylenu.

Jak wybrać akumulatory samochodowe?

Po zbadaniu liczników na temat tego, czym są akumulatory do samochodów osobowych i ciężarowych (do samochodów ciężarowych i osobowych), staje się jasne, że przy zakupie należy kierować się parametrami pojazdu. Znajdziesz je w instrukcji obsługi. Przede wszystkim należy zwrócić uwagę na pojemność baterii, która odzwierciedla zdolność baterii do zasilania urządzeń elektronicznych w przypadku awarii generatora.

Najpopularniejszy jest akumulator samochodowy 90 Ah, ale nie jest to parametr uniwersalny, dlatego przed udaniem się do sklepu sprawdź dokumentację samochodu. Aby wykluczyć długi proces selekcji, kup i zabierz starą jednostkę ze sobą do sklepu. Należy również wziąć pod uwagę fakt, że teraz rynek jest pełen różnych podróbek, dlatego kupując baterię, należy upewnić się, że podany jest kraj producenta, fabryka i data produkcji.

Ponadto wśród komponentów musi znajdować się paszport techniczny, a na obudowie nie są dopuszczalne żadne wady. Często można natknąć się na problem, gdy wymiary akumulatora nie pasują do gniazda, które jest dla niego zarezerwowane pod maską.... Dlatego lepiej poinformować konsultanta przy zakupie parametrów technicznych samochodu, aby znaleźć model akumulatora z katalogu. Ale to nie zawsze działa, z jakiegoś powodu dosłownie kilka milimetrów staje się krytycznych, a bateria nie jest już zainstalowana. Najlepszym wyjściem jest przyniesienie do sklepu starej baterii, ale nie zawsze jest to łatwe, ponieważ ta jednostka ma bardzo namacalną masę.

Dzień dobry wszystkim nowicjuszom. Dziś porozmawiamy o akumulatorach napięcia. Akumulatory nazywane są chemicznymi źródłami prądu, w których w wyniku odwracalnych reakcji chemicznych energia wewnętrzna zamieniana jest na energię elektryczną. To dzięki odwracalności tej reakcji akumulatory mogą być ładowane i rozładowywane. Baterie są przeznaczone do przechowywania prądu elektrycznego i są szeroko stosowane w wielu różnych dziedzinach. Trudno wyobrazić sobie bez nich życie, otaczają nas wszędzie. są zaprojektowane do wielokrotnego użytku i mają wystarczająco długą żywotność. Najprostszy akumulator to dwie elektrody wykonane z różnych metali i zaabsorbowane w roztworze elektrolitu (kwasu). Jedna z elektrod nazywana jest katodą, a druga anodą.

W praktyce najczęściej stosuje się baterie ołowiowe i litowe. Akumulator ołowiowy składa się z dwóch płyt ołowiowych, które są wchłaniane przez kwas siarkowy. Akumulator ma różne napięcia, na przykład jeden blok (bank) akumulatora ołowiowego daje napięcie 2 wolty, jeden blok akumulatora litowo-jonowego - 3,7 wolta, - 1,2 wolta. Za twórcę pierwszej baterii uważa się Alessandro Voltę (od jego nazwiska powstała wartość wartości napięcia - wolty). Słup woltaiczny miał prostą konstrukcję - miedziane i cynkowe kręgi, a między nimi kawałek wata zanurzony w roztworze wody i chlorku sodu. Obecnie istnieje ogromna liczba odmian akumulatorów prądu, ich pełna lista znajduje się na końcu artykułu.

Baterie produkowane są o różnych pojemnościach i napięciach, w zależności od zużycia urządzenia, do którego są przeznaczone. Napięcie baterii jest mierzone w woltach, prąd w amperach, a moc w watach. Na przykład, jeśli wiesz, że prąd akumulatora wynosi 10 amperów / godzinę, a napięcie wynosi 6 woltów i musisz znać jego moc, to zgodnie z prawem Ohma otrzymujemy 6 woltów * 10 amperów = 60 watów. Tak więc, znając dwa parametry, możesz łatwo znaleźć trzeci. Nadchodzi czas, kiedy bateria jest rozładowana. Gdy energia chemiczna wyczerpie się, napięcie i prąd akumulatora spadają, akumulator przestaje działać. Akumulator można ładować z dowolnego źródła prądu stałego lub impulsowego. Prąd ładowania jest standardowo przyjmowany w 1/10 pojemności znamionowej akumulatora (w amperach/godzinach).

Omów artykuł TYPY BATERII

Podczas całego rozwoju telefonów komórkowych równolegle rozwijały się również baterie, z których najbardziej rozpowszechnione były 4 główne typy, których zalety i wady rozważymy w tym artykule.

Pierwsze akumulatory niklowo-kadmowe pojawiły się w 1899 roku i z czasem nie rozpowszechniły się z powodu wielu wad, chociaż miały wysokie wskaźniki trwałości i niezawodności w wysokich i niskich temperaturach, a także wytrzymywały dużą liczbę cykli ładowania-rozładowania.

Głównymi wadami akumulatorów niklowo-kadmowych była toksyczność kadmu, niskie zużycie energii, wysokie koszty produkcji, efekt pamięci (gdy podczas ładowania niecałkowicie rozładowanego akumulatora jego pojemność znacznie spadła, w wyniku czego trzeba było pełne rozładowanie kilka razy, a następnie ładowanie).

Innym rodzajem baterii niklowych są baterie niklowo-metalowo-wodorkowe, które są dobre, ponieważ mają niski koszt produkcji i dużą pojemność. Zazwyczaj ten typ baterii był używany w telefonach o dużych gabarytach i wadze, najczęściej tanich telefonach komórkowych z minimalnym zestawem funkcji.

Wadą akumulatorów niklowo-metalowo-wodorkowych był efekt pamięci, choć mniej wyraźny niż w przypadku akumulatorów niklowo-kadmowych. Nowe akumulatory również musiały być kilkakrotnie całkowicie rozładowane przed ponownym naładowaniem.

Obecnie wśród producentów sprzętu mobilnego największą popularnością cieszą się akumulatory litowo-jonowe, ponieważ są kompaktowe, mają dużą pojemność, niskie samorozładowanie, pracują stabilnie i nie wymagają konserwacji, a także nie mają efektu pamięci.

Wśród wad można zauważyć wyższy koszt niż w przypadku akumulatorów niklowych, nie zaleca się stosowania w temperaturach poniżej 20 stopni, ponieważ może wystąpić ryzyko uwolnienia elektrolitu, nie zaleca się również utrzymywania go w stanie całkowicie rozładowanym stan przez długi czas, co może niekorzystnie wpłynąć na żywotność. Podlega procesowi starzenia, niezależnie od tego, czy jest używany, czy nie. Ale pomimo obecności tych niedociągnięć ten typ baterii nadal pozostaje głównym w telefonach komórkowych.

Cechą konstrukcji akumulatorów litowo-polimerowych jest zastosowanie soli litu ze specjalnym elektrolitem polimerowym, co umożliwia produkcję akumulatorów o różnych kształtach. Ta cecha jest główną zaletą zasilaczy litowo-polimerowych, pozwala na tworzenie cienkich, plastikowych baterii o różnych kształtach geometrycznych.

Akumulatory litowo-polimerowe mają mniej więcej taką samą pojemność energetyczną, są nieco tańsze niż akumulatory litowo-jonowe i mogą wytrzymać stosunkowo dużą liczbę cykli ładowania. Wady akumulatorów litowo-polimerowych są prawie takie same, jak akumulatorów litowo-jonowych: nie działają dobrze w niskich temperaturach, istnieje niebezpieczeństwo głębokiego rozładowania lub przeładowania, dlatego stosuje się zarówno akumulatory litowo-jonowe, jak i litowo-polimerowe regulator napięcia, który nie pozwala na głębokie rozładowanie lub ponowne naładowanie akumulatora.

Tabela podsumowująca główne cechy akumulatorów

Zbadaliśmy więc główne typy baterii używanych w technologii mobilnej. Odkryli, że baterie niklowe to już prawie historia, a obecnie powszechnie stosowane są bardziej progresywne baterie litowe. Dlatego wybierając telefon z maksymalnym czasem pracy na baterii między ładowaniami, należy zwrócić uwagę nie tylko na charakterystykę pojemności (mAh), która jest niewątpliwie ważna, ale również na takie cechy, jak: pogawędka oraz czekaj, ale należy pamiętać, że parametry te są nieco zawyżone, ponieważ producenci wskazują te parametry pod warunkiem, że są używane z minimalnym obciążeniem. Również cechy samego telefonu wpływają na czas działania telefonu - rodzaj ekranu, różne podświetlenia itp. Dlatego wybierając telefon z długą żywotnością baterii, należy wziąć pod uwagę nie tylko charakterystykę baterii, ale także sam telefon.

Naukowcy w wielu krajach na całym świecie nieustannie opracowują nowe typy baterii i ulepszają istniejące typy, które najlepiej spełniają stale rosnące wymagania konsumentów i warunki ich użytkowania.

Wszystkie typy baterii mają swoje pozytywne i negatywne cechy, ale do tej pory idealna bateria nie została jeszcze wynaleziona, dlatego w każdym konkretnym urządzeniu stosuje się baterie o optymalnych właściwościach.

Rozważ główne typy baterii, oznaczenia, symbole i typy terminali.
W przypadku akumulatorów wykonanych według różnych norm konstrukcja końcówki jest inna, zgodnie z normą europejską jednym z najczęstszych jest stożek „A”. Zacisk ujemny ma średnicę 17,9 mm, a zacisk dodatni 19,5 mm.
Zaciski typu europejskiego „E” (śrubowe).

Baterie produkowane w krajach regionu azjatyckiego mają końcówki stożkowe typu „B”. Zacisk ujemny ma średnicę 11,1 mm, a zacisk dodatni 12,7 mm.

Antymon

Baterie antymonowe należą do klasycznych, ale także przestarzałych typów baterii ze względu na zwiększony skład antymonu (ponad 5%).
Ołów w czystej postaci nie jest używany do produkcji akumulatorów, dlatego do płyt dodaje się antymon w celu zwiększenia wytrzymałości. Dodatek ten może przyspieszyć proces elektrolizy.

Podczas pracy akumulatora wzrasta temperatura elektrolitu i woda zaczyna wrzeć, co nieuchronnie powoduje spadek poziomu elektrolitu w akumulatorze. Podczas serwisowania akumulatora od czasu do czasu należy dodawać destylat. Z tego powodu ten typ akumulatora jest klasyfikowany jako serwisowany, ponieważ podczas pracy konieczne jest okresowe sprawdzanie poziomu i gęstości elektrolitu.

Na obecnym etapie do samochodów stosuje się różnego rodzaju baterie, które mają niską zawartość antymonu lub w ogóle go nie posiadają. Nie zrezygnowali jednak całkowicie z baterii antymonowych. Stosowane są tam, gdzie pracuje wykwalifikowany personel. Zalety baterii antymonowych to niski koszt i łatwość serwisowania. Jednak te zalety nie wystarczają już do utrzymania pozycji lidera na rynku akumulatorów samochodowych.

Niski antymon

Materiał na płyty to ołów z niewielką domieszką antymonu. Takie baterie są wszechstronne i są szeroko reprezentowane na rosyjskim rynku konsumenckim.
Przy opracowywaniu tego typu akumulatorów postawiono zadanie – maksymalne ograniczenie procesu wygotowywania elektrolitu. Ważnym czynnikiem w bateriach o niskiej zawartości antymonu jest to, że stopień samorozładowania jest znacznie mniejszy niż w bateriach antymonowych.

Baterie o niskiej zawartości antymonu również wymagają konserwacji, choć z mniejszą częstotliwością niż baterie antymonowe. Nadal występuje niewielkie parowanie wody, dlatego czasami konieczne jest kontrolowanie zgodności poziomu i gęstości poprzez dodanie wody destylowanej.

Ze względu na te okoliczności baterie o niskiej zawartości antymonu można nazwać niewymagającymi konserwacji. Zalety: niski poziom samorozładowania podczas przechowywania, niska cena, odporność na niestabilność parametrów sieci pokładowej pojazdu, długa żywotność. Ten rodzaj baterii, ze względu na swoje zalety, jest najczęściej stosowany w samochodach domowych, które cierpią z powodu niestabilności sieci pokładowej.

Wapń

W produkcji akumulatorów wapniowych płyty ołowiane są dodawane do 0,07-0,1% wapnia. Mogą mieć różne ładunki (ujemne lub dodatnie). Typy akumulatorów tego typu są oznaczone „Ca/Ca”, co oznacza obecność wapnia w płytkach obu biegunów. Wapń znacznie ogranicza parowanie wody z elektrolitu, w związku z czym nie ma potrzeby kontrolowania zgodności poziomu i gęstości praktycznie zanika. Dzięki wprowadzeniu wapnia akumulatory uzyskują wysoką odporność na wibracje i wzrasta ich odporność na korozję. Pozytywny efekt uzyskuje się poprzez wprowadzenie niewielkiej ilości srebra do materiału płyty. Zwiększa to wydajność i zużycie energii akumulatora.

Głębokie wyładowania są przeciwwskazane w przypadku akumulatorów wapniowych. Zdecydowanie zaleca się, aby nie rozładowywać Ca/Ca poniżej 70%. Baterie wapniowe tracą około 50% swojej pojemności energetycznej nawet po jednym pełnym rozładowaniu (poziom poniżej 10V). Ten rodzaj baterii jest zalecany dla osób, które często podróżują na długich dystansach, potrzebujących akumulatorów odpornych na wibracje, które dobrze znoszą ciągłe ładowanie (ze względu na długość podróży).

Jeśli planujesz zakup akumulatora wapniowego do swojego samochodu, musisz mieć pewność, że urządzenia elektryczne są sprawne i stabilne napięcie w sieci pokładowej samochodu. Ważną wadą tego typu baterii jest wyższy koszt w porównaniu z bateriami antymonowymi. Wadę tę równoważy jednak wysoki stopień niezawodności i doskonała jakość, a także brak okresowego monitorowania elektrolitu.

Możesz przeczytać więcej o bateriach wapniowych.

Hybrydowy

Akumulatory hybrydowe wszędzie zastępują wapń. Różnice konstrukcyjne polegają na tym, że w ich produkcji połączono dwie technologie: jedna, gdy płytki formowane są ze stopu ołowiu i antymonu (elektrody dodatnie), druga - ze stopu ołowiu i wapnia (elektrody ujemne). W rezultacie dało to niezaprzeczalną przewagę nad bateriami wapniowymi.

W przypadku akumulatora hybrydowego głębokie rozładowanie nie jest już śmiertelne. Dla tych właścicieli samochodów, którzy korzystają z samochodu przez cały rok, teraz znacznie wydłuża to żywotność baterii. Ze względu na to, że elektrolit praktycznie przestał się gotować, akumulator tego typu uznano za całkowicie bezobsługowy.

Kluczową cechą akumulatorów hybrydowych jest wysoka odporność na wibracje, która jest bardzo ceniona przez kierowców. Wynik ten osiągnięto dzięki grubym płytom odlewanym, których zastosowanie wydłużyło żywotność do siedmiu lat.

Błędem jest myślenie, że akumulatory hybrydowe są najlepsze i należy ich używać bez uwzględniania cech każdego pojazdu. Poza tym baterie hybrydowe są nadal dość drogie. Kampania A-Mega produkuje akumulatory samochodowe w technologii hybrydowej: Premium, Ultra+, Special. W rezultacie kierowcy otrzymali akumulatory z rozwiązaniami stosowanymi w akumulatorach z wyższej kategorii cenowej. Baterie te są oznaczone oznaczeniem Ca + lub Ca / Sb. ...

Żel

Na początku XXI wieku na rynku motoryzacyjnym pojawił się nowy rodzaj akumulatora - żelowe akumulatory samochodowe. Charakterystyczną cechą akumulatorów żelowych jest zastosowanie żelopodobnego (żeleopodobnego) elektrolitu. Technologia ta umożliwiła zmniejszenie płynności elektrolitu, który zawiera agresywny kwas siarkowy.

Nieostrożne obchodzenie się z akumulatorem może spowodować uszkodzenie skóry w wyniku kontaktu z elektrolitem. Do elektrolitu dodaje się krzem, aby uzyskać stan podobny do żelu. Zaletą akumulatorów żelowych jest niski współczynnik samorozładowania. Akumulatory żelowe są bezobsługowe.

Jakie są wady akumulatorów żelowych?

• Gdy akumulator jest naładowany, napięcie powyżej 14V prowadzi do pęcznienia powłoki.
• Stosowanie tego typu akumulatorów do samochodów nie jest zalecane, ponieważ do ładowania potrzebne są specjalne ładowarki, które posiadają funkcję ładowania w trybie łagodnym.
• Akumulatory żelowe nie tolerują niskich temperatur ze względu na zagęszczenie elektrolitu i spadek pojemności akumulatora.

Niestety, mimo wszystkich zalet, akumulatory żelowe nie są „wieczne”, wypełnione elektrolitem przypominającym żel, mogą bezproblemowo pracować od ośmiu do dziesięciu lat, a przy odpowiednim użytkowaniu i właściwej konserwacji – nawet do dwunastu. Na akumulatory żelowe stosuje się specjalny znak, w którym znajduje się skrót „GEL”.

EFB

EFB to skrót od Enhanced Liquid Filled Battery. Blachy ołowiane w akumulatorach EFB są dwukrotnie grubsze od konwencjonalnych, co zwiększa ich pojemność. Każda płytka jest zamknięta w specjalnym worku z tkaniny wypełnionym ciekłym elektrolitem kwasu siarkowego.
Zalety akumulatorów EFB:

• pracować w temperaturach od -50 do + 60 ° С;
• mocno wytrzymują głębokie rozładowanie;
• minimalne odparowanie elektrolitu;
• w stanie wytrzymać dużą liczbę cykli ładowania i rozładowania.

Baterie EFB są dość bezpieczne i wymagają minimalnej konserwacji. Można je ładować w domu, ponieważ elektrolit nie paruje. Z niedociągnięć możemy zauważyć niższą moc wyjściową niż produkty AGM.

WZA

Charakterystyczną cechą tego typu akumulatorów jest to, że mikroporowate uszczelki z włókna szklanego są montowane w elektrolicie między płytami przy użyciu specjalnej technologii.

Zadaniem takich podkładek jest utrzymanie żelu i zabezpieczenie elektrod przed złuszczaniem. Zasadniczo podstawowe cechy akumulatorów GEL i AGM różnią się nieznacznie. Akumulatory AGM są tańsze; mają mniejszą wrażliwość na dostarczane napięcie podczas ładowania, zwarcia i temperatury otoczenia. Odporny na wibracje i wstrząsy. Podobnie jak akumulatory GEL są praktycznie bezobsługowe.

Wady obejmują mniejszą liczbę cykli ładowania-rozładowania (około dwa razy). Są bardziej wrażliwe na głębokie rozładowanie i mają szybsze samorozładowanie. Do ładowania potrzebna jest specjalna ładowarka. Zwykły często nie jest odpowiedni. Cechą charakterystyczną podczas konserwacji jest konieczność dokładnego przestudiowania instrukcji przed użyciem zgodnie z przeznaczeniem. Akumulatory AGM są coraz częściej stosowane w warunkach, w których wymagany jest długi okres cykli ładowania i rozładowania. Przy oznaczaniu baterii tego typu używa się skrótu „AGM”.

Alkaliczny

Historycznie, alkaliczne źródła energii pojawiły się później niż baterie kwasowe, w wyniku czego niektóre wady nieodłącznie związane z bateriami kwasowymi nie występują w bateriach alkalicznych. Ponadto baterie alkaliczne mają przewagę nad kwasowymi: tolerują przeciążenia i zwarcia, dobrze pracują w różnych temperaturach itp. We wszystkich SCA (dlatego nazywane są alkalicznymi) stosuje się zasadę rozpuszczoną w wodzie.

Jeśli chodzi o skład chemicznie aktywnej masy płytek, może być inny. Do ich produkcji wykorzystuje się nikiel, kadm, cynk, srebro lub inne materiały. Ze względu na rodzaj zastosowania odpowiednich pierwiastków chemicznych w płytach ujemnych (elektrodach), baterie alkaliczne dzielą się na: cynk-nikiel, kadm-nikiel, żelazo-nikiel, srebro-cynk itp.

W bateriach alkalicznych liczba płytek elektrody dodatniej i ujemnej nie jest taka sama. W akumulatorze niklowo-kadmowym liczba płyt dodatnich jest o jeden większa niż liczba płyt ujemnych. W bateriach alkalicznych z płytami niklowo-żelaznymi jest jeszcze jeden minus.

Ze względu na konstrukcję elektrod (płytek) baterie kadmowo-niklowe i żelazowo-niklowe dzielą się na lamelarne i nielamelarne, ze względu na sposób wykonania na hermetyczne i niehermetyczne.
Najbardziej rozpowszechnione są lamelowe baterie alkaliczne kadmowo-niklowe i żelazowo-niklowe, które są podobne zarówno pod względem konstrukcji, jak i działania.

Na przykład naczynia tych akumulatorów są wykonane z niklowanego żelaza przez spawanie, skład masy aktywnej płyt dodatnich i elektrolitu są takie same. W przypadku żelazo-niklu i kadmu-niklu różnią się tylko płyty ujemne, ale nie strukturą, ale składem masy aktywnej. Podczas ładowania i rozładowywania gęstość elektrolitu nie zmienia się.

Aktywna masa baterii alkalicznej jest zamknięta w stalowych perforowanych opakowaniach lub lamelach, które są wciskane w stalowe rozpórki (ramę) płyt. Dla lepszego kontaktu i przewodności elektrycznej pomiędzy masą aktywną a niklowaną podstawą płytek do masy aktywnej dodaje się płatki grafitu lub płatki niklu.

Napięcie znamionowe jednej baterii wynosi 1,25V. Większość konsumentów pracuje pod napięciem 14-15 V. Dlatego baterie są zespołem. Cechą charakterystyczną baterii alkalicznych jest to, że nie wymagają demontażu. Przy prawidłowym użytkowaniu i pielęgnacji baterie mogą być używane nawet przez 10 lat.

Li-ion

Chemiczne wprowadzanie obcych atomów i cząsteczek („gości”) do sieci krystalicznej materiału podstawowego („żywiciela”) znane jest od początku XX wieku. Nazwa procesu - "implementacja" została przetłumaczona na łacinę i zaczęto mówić nie o wstawianiu-wydobyciu, ale o interkalacji-deinterkalacji (z łac. iniercalarius, inna pisownia iniercalatus - wstawiony, dodatkowy). Przeprowadzone w drugiej połowie XX wieku odwracalne wdrożenie tego procesu metodą elektrochemiczną w ośrodkach niewodnych stworzyło eksperymentalne podstawy do opracowania nowej generacji wtórnych źródeł prądu.

Pierwotna nazwa takiego akumulatora brzmiała „fotel bujany”, którą następnie stopniowo zmieniono na akumulator litowo-jonowy (zwany dalej Li-ion).
Po raz pierwszy produkt ten został skomercjalizowany przez japońską firmę Sony na początku lat 90. XX wieku. Nowa generacja akumulatorów szybko wkroczyła w nasze życie i pewnie zdobywa pozycje we wszystkich autonomicznych produktach wymagających niezależnego zasilania. Na rynku akumulatorów litowo-jonowych istnieją dwaj główni konkurenci, akumulatory Ni-Cd (niklowo-kadmowe) i Ni-MH (niklowo-metalowo-wodorkowe). Podstawą sukcesu komercyjnego akumulatorów litowo-jonowych jest to, że trafiły one we właściwym czasie i we właściwym miejscu.

Jako materiał anodowy stosuje się szeroką gamę węgli, które można podzielić na dwie grupy – węgle o strukturze nieuporządkowanej, tzw. węgle twarde oraz grafity o strukturze uporządkowanej.

Tlenki litu metalicznego są nowoczesnymi materiałami katodowymi. Należą do nich głównie dwutlenek litowo-kobaltowy (LiCo02), który jest związkiem w fazie stałej tlenków litu i kobaltu. Ten tlenek spełnia wszystkie wymagania techniczne, ale ma wysoką cenę i jest również toksyczny. Skłania to do przynajmniej częściowego zastąpienia kobaltu niklem, a także innymi metalami, w szczególności manganem. Li-ion wykorzystuje ciekły elektrolit, który jest roztworem soli litowych zawierających fluor typu LiPF6 w mieszaninie estrów kwasu węglowego (węglanów), na przykład EC i DMC. Charakterystyczną cechą pierwotnych źródeł zasilania litowego jest długotrwała konserwacja. Zakres temperatur pracy (-20 ... + 60 ° С)

Podstawowe zasilacze litowe mają szerszy zakres temperatur pracy niż tradycyjne ogniwa wodne. Wynika to z zastosowania rozpuszczalników niewodnych do produkcji elektrolitów o znacznie niższej temperaturze zamarzania i wyższej temperaturze wrzenia w porównaniu z wodą. Jednak przewodnictwo elektryczne tych elektrolitów wyraźnie spada wraz ze spadkiem temperatury. W przypadku niskoprądowych pierwotnych źródeł zasilania litowego ta okoliczność nie jest krytyczna.

W Li-ionie zależność przewodnictwa elektrycznego od temperatury zachodzi nie tylko w elektrolicie, ale również w osnowie elektrod. Nałożenie tych zjawisk prowadzi do tego, że zalety elektrolitów niewodnych, które występują w ogniwach litowych pierwotnych, nie występują w akumulatorach Li-ion. Szczelna konstrukcja i automatyczne monitorowanie stanu akumulatora zapewniają jego długą żywotność. Całkowity brak efektów pamięciowych i innych niedociągnięć sprawia, że ​​akumulator Li-ion jest bardzo wygodny w użytkowaniu.