Baterii auto - studiem bateria auto. Ce tipuri de baterii există? Tipuri de baterii pentru mașini

O baterie auto este un produs sezonier, deși este folosită tot timpul anului. Când păsările cântă pe stradă și uleiul cald stropește în interiorul motorului, nu este dificil să rotiți arborele cotit - chiar și o baterie pe jumătate descărcată se poate descurca. Dar la frig, demarorul nu este ușor și se străduiește să se transforme într-o rezistență pur activă care consumă un curent foarte mare. Ca urmare, bateria tinde să refuze, iar proprietarul trebuie să meargă la magazin.

Cum să alegi o baterie

Dacă nu doriți să contactați serviciul sau ajutorul vânzătorului, atunci algoritmul de selecție ar trebui să fie după cum urmează.

Trebuie să luați o baterie care să se potrivească garantat în nișa alocată acesteia, fie că este vorba de compartimentul motor, portbagaj sau altceva. De acord: e o prostie să ratezi câțiva centimetri! În același timp, determinăm polaritatea: ne uităm la vechea baterie și ne dăm seama ce este în dreapta și ce este în stânga? Este de la sine înțeles că, dacă mașina nu este europeană, atunci terminalele în sine pot diferi de majoritatea celor obișnuite - atât ca formă, cât și ca locație.

După aceea, alegem un brand. Aici vă sfătuim cu siguranță să vă ghidați după lista câștigătorilor noștri din ultimii ani și să nu „ciuguliți” niciodată nou-veniți sau străini. Chiar dacă etichetele lor sunt cele mai frumoase. Iată câteva dintre numele care de obicei nu ne-au dezamăgit: Tyumen (baterii Tyumen), Varta, Medalis, a-mega, Mutlu, Topla, Aktekh, Zver.

Efectuăm teste comparative ale diferitelor baterii auto în fiecare an. Se pot vedea cele mai recente rezultate, unde am comparat 10 baterii.Cei interesati se pot familiariza si cu examenele din anii trecuti:,,, etc.

Marca bateriei determină de obicei prețul acesteia. Costul aproximativ al bateriilor auto fabricate în Europa cu dimensiuni de 242 × 175 × 190 mm în 2014 a variat între 3000 și 4800 de ruble. pentru o baterie obișnuită și de la 6300 la 7750 de ruble. - pentru AGA. Curentul și capacitatea declarate se vor dovedi de la sine - pe baza dimensiunilor.

Important: dacă ați instalat o baterie AGM, atunci ar trebui să o schimbați doar pe AGM, și nu cu una „obișnuită”. Înlocuirea inversă este destul de acceptabilă, dar nepractică din punct de vedere economic.

Pentru cei interesați de nuanțe tehnice

Este util pe vreme rece să „încălziți” bateria aprinzând farurile înainte de a porni motorul?

De ce ai nevoie de un indicator de vizor?

Acest indicator vă permite să estimați aproximativ densitatea și nivelul electrolitului pentru a afla dacă bateria auto trebuie reîncărcată. În general, aceasta este o jucărie, deoarece vizorul se află într-un singur borcan din șase. Cu toate acestea, mulți producători serioși la un moment dat au fost forțați să-l introducă în design, deoarece absența unui vizor a fost percepută de consumatori ca un dezavantaj.

Este posibil să se evalueze starea bateriei unei mașini după tensiunea la bornele?

Aproximativ poți. La temperatura camerei, o baterie complet încărcată, deconectată de la sarcină, ar trebui să furnizeze cel puțin 12,6-12,7 V.

Ce se află în spatele termenului „baterie cu calciu”?

Nimic special: aceasta este o cascadorie publicitară obișnuită. Da, pictogramele „Ca” (sau chiar „Ca - Ca”) de pe bateriile auto sunt din ce în ce mai prezente astăzi, dar nu devin mai ușoare din această cauză. Dar calciul este un metal mult mai puțin greu decât plumbul. Chestia este că vorbim de adaosuri foarte mici (fracții sau unu la sută) de calciu la aliajul din care sunt făcute plăcile bateriei. Dacă se adaugă atât la electrozii pozitivi, cât și la cei negativi, atunci se obține același „Ca - Ca”. Toate celelalte lucruri fiind egale, astfel de baterii auto sunt mai greu de fiert, ceea ce este important pentru bateriile care nu necesită întreținere. Astfel de baterii au mai puțină auto-descărcare în timpul depozitării. Prin urmare, bateriile „obișnuite” cu aditivi ai fostului antimoniu tradițional (de obicei sunt date de prezența dopurilor) aproape niciodată nu sunt la vânzare astăzi! Rețineți că nu totul în ele este atât de rău: de exemplu, tolerează mult mai bine descărcările profunde!

De ce bateriile auto dau curentul declarat atât de mult când sunt testate?

Într-adevăr, dacă capacitatea este de 60 Ah, atunci aritmetica sugerează: un curent de 600 A ar trebui să fie emis pentru aproximativ 0,1 ore sau 6 minute! Iar contul real merge doar pentru zeci de secunde... Chestia este că capacitatea bateriei depinde de curent! Iar la curentul indicat, capacitatea bateriei nu mai este de 60 Ah, ci mult mai puțin: aproximativ 20–25! Inscripția 60 Ah spune doar că timp de 20 de ore la o temperatură de 25 ° C îți poți descărca bateria cu un curent egal cu 60/20 = 3A - și nu mai mult. În acest caz, la sfârșitul descărcării, tensiunea la bornele bateriei nu trebuie să scadă sub 10,5 V.

De ce să alegeți o baterie cu un curent declarat de, să zicem, 600 A, dacă necesarul real este la jumătate?

Curentul declarat este și un indicator indirect al calității bateriei unei mașini: cu cât este mai mare, cu atât rezistența sa internă este mai mică! In plus, daca luam un caz extrem, cand, Doamne fereste, uleiul s-a ingrosat atat de mult incat demarorul abia misca arborele cotit, atunci aici poate fi nevoie de curentul maxim posibil.

Este adevărat că dacă instalezi o baterie de mașină cu o capacitate mai mare decât cea standard, se va încărca mai puțin, iar demarorul se poate defecta?

Nu, nu este adevărat. Ce va împiedica bateria să se încarce complet? Este potrivit să faceți o analogie: dacă ați scos un pahar cu apă dintr-o găleată sau dintr-un butoi imens, atunci pentru a restabili nivelul inițial de lichid, va trebui să completați același pahar de la robinet - ambele în găleată și în butoi. În ceea ce privește defecțiunea așteptată a demarorului, consumul său de curent nu se va modifica, chiar dacă capacitatea bateriei crește de o sută sau o mie de ori. Legea lui Ohm nu depinde de amperi oră.

Conversațiile despre viitoarele defecțiuni sunt potrivite doar pentru iubitorii extremi care sunt obișnuiți să iasă din mlaștină pe starter. În același timp, acesta din urmă, desigur, se încălzește foarte mult și, prin urmare, o baterie mică care se descarcă mai repede decât una mare o poate salva de la supraîncălzirea fatală, murind mai întâi ... Dar acesta este un caz ipotetic.

Să notăm imediat o nuanță curioasă. În perioada sovietică, era strict interzisă instalarea unei baterii auto cu o capacitate mai mare pe un număr de camioane ale armatei! Dar motivul era tocmai acela că atunci când motorul nu dorea să pornească, șoferii deseori învârteau demaroarele până când bateria era complet descărcată. În același timp, starterele s-au supraîncălzit și de multe ori au eșuat. Și cu cât capacitatea bateriei era mai mare, cu atât mai mult era posibil să batem joc de un motor electric slab. Era pentru a-i proteja pe debutanți de astfel de agresiune, încât cerința părea cândva să nu depășească capacitatea bateriei peste cea „standard”. Dar acum este irelevant.

Întrebarea de un milion de dolari: ce se măsoară în amperi-ore?

Oricum, nu capacitatea bateriilor! Aceasta este o concepție greșită comună chiar și în rândul profesioniștilor. Care, totuși, se pierd când sunt întrebați cum produsul dintre curent și timp dă capacitate? Pentru că răspunsul corect este: amperi oră este o unitate de măsură. încărca! 1 Ah = 3600 Cl. Și capacitatea se măsoară în farazi: 1F = 1C / 1 V. Cei care nu cred în acest lucru se pot referi la orice carte de referință - de exemplu, la Boshevsky.

În ceea ce privește bateriile, terminologia confuză este încă vie. Și ceea ce este de fapt o taxă se numește o capacitate în mod vechi. Unele manuale sunt răsucite - ei spun „capacitate a apreciaîn amperi ore”. Ei nu măsoară, ci evaluează! Ei bine, cel puțin așa...

Apropo, în vremurile sovietice, alegerea unei baterii era incomparabil mai ușoară - doar cu amperi-ore. De exemplu, pe "Volga" a fost necesar să se caute o baterie de mașină pentru 60 Ah, pe "Zhiguli" -55 Ah. Polaritatea și bornele mașinilor domestice erau aceleași. Astăzi, nu merită să ne concentrăm doar pe amperi-ore, deoarece produsele de la diferiți producători cu aceeași capacitate pot fi destul de diferite în alți parametri. De exemplu, bateriile de 60 Ah pot avea o variație de 11% în înălțime, 28% în ceea ce privește curentul declarat etc. Și prețurile își trăiesc viața.

Și ultimul lucru. Dacă în loc de „Ah” vezi inscripția „A/h” (pe o etichetă, într-un articol, într-o reclamă - nu contează) - nu te implica cu acest produs. În spatele lui se află oameni needucați și indiferenți care nu au o înțelegere elementară a electricității.

Ce este o baterie AGM?

Domeniul principal de aplicare pentru AGM este în mașinile cu moduri de pornire-oprire. Această baterie chiar spune: Start Stop!

Domeniul principal de aplicare pentru AGM este în mașinile cu moduri de pornire-oprire. Această baterie chiar spune: Start Stop!

Din punct de vedere formal, o baterie de mașină AGM este același produs plumb-acid cu care s-au obișnuit multe generații de șoferi, dar, în același timp, este mult mai perfectă decât strămoșii săi și îi va îndepărta complet de pe piață în viitorul apropiat.

AGM (Absorbent Glass Mat) este o tehnologie de fabricare a bateriilor cu electrolit absorbit, care este impregnat cu microporii separatorului. Dezvoltatorii folosesc volumul liber al acestor micropori pentru recombinarea închisă a gazelor, împiedicând astfel evaporarea apei. Hidrogenul și oxigenul care părăsesc plăcile negative și, respectiv, pozitive, intră în mediul legat și se re-combină, rămânând în interiorul bateriei. Rezistența internă a unei astfel de baterii este mai mică decât cea a predecesorilor săi „lichid”, deoarece conductivitatea separatorului din fibră de sticlă este mai bună decât „plicuri” tradiționale din polietilenă. Prin urmare, este capabil să furnizeze curenți mai mari. Un pachet de plăci strâns comprimat previne prăbușirea masei active, ceea ce face posibilă rezistența la descărcări ciclice profunde. O baterie de mașină ca aceasta poate rula cu susul în jos. Și dacă îl rupeți în bucăți, atunci chiar și în acest caz nu va exista o băltoacă otrăvitoare: electrolitul legat trebuie să rămână în separatoare.

Domeniile de aplicare de astăzi ale AGM sunt mașinile cu modul „Start-Stop”, mașinile cu consum mare de energie (Ministerul Situațiilor de Urgență, „ambulanța”) etc. .

Sunt bateriile AGM și convenționale interschimbabile între ele?

Bateria auto AGM o înlocuiește pe cea „obișnuită” cu 100%. Dacă o astfel de înlocuire este necesară dacă mașina are suficientă baterie standard de întreținere este o altă întrebare. Dar înlocuirea inversă, desigur, este incompletă - poate fi folosită în practică numai într-o situație fără speranță și ca opțiune temporară.

Este adevărat că o baterie auto AGM de 50 Ah poate fi folosită în loc de obișnuitul 90 Ah?

Aceasta este, scuză-mă, o prostie. Cum poți înjumătăți încărcătura și să spui că nu va fi nicio diferență? Amperi ore pierdute nu sunt compensate de nicio tehnologie, nici măcar AGM.

Este adevărat că curentul mare al bateriei AGM poate distruge demarorul mașinii?

Desigur că nu. Curentul este determinat de rezistența sarcinii și, în acest caz, de demaror. Și chiar dacă o baterie de mașină poate furniza un curent de un milion de amperi, demarorul va lua exact la fel de mult ca de la o baterie obișnuită. El nu poate încălca Legea lui Ohm.

Pe ce mașini nu este de dorit să folosiți AGM?

Nu există o astfel de limitare. Chiar dacă luăm în considerare mașinile antice cu un releu-regulator absolut defect și o tensiune instabilă în rețea, atunci în acest caz bateria auto AGM nu va muri mai devreme decât de obicei, ci chiar mai târziu. Limita de tensiune, peste care sunt posibile probleme, este de aproximativ 14,5 V pentru bateriile convenționale și 14,8 V pentru AGM.

Care baterie de mașină se teme mai mult de descărcarea profundă - AGM sau obișnuită?

Regulat. După 5-6 descărcări adânci, aceștia pot în sfârșit „să se jignească”, în timp ce pentru AGM acest număr este practic nelimitat.

O baterie auto AGM poate fi considerată complet fără întreținere?

Aceasta este o chestiune de terminologie consacrată, care lucrează mai mult în favoarea PR decât a științei. Strict vorbind, acest termen este incorect - atât pentru bateriile AGM, cât și pentru orice alte baterii auto. Doar o baterie de tip deget AA poate fi numită complet fără întreținere, iar orice baterie de mașină cu plumb-acid, în general, nu este. Chiar și liderul tehnologiei - bateria AGM - este, să spunem, 99% sigilată, dar nu 100% sigilată. Și o astfel de baterie mai trebuie întreținută - verificați încărcarea, reîncărcați dacă este necesar etc.

Prin ce diferă bateriile cu gel de AGM?

Cel puțin faptul că bateriile auto cu gel... nu există! Întrebarea este generată de terminologia incorectă bine stabilită: bateriile cu gel sunt folosite, de exemplu, în stivuitoare electrice sau mașini de curățat podele. Electrolitul din ele, spre deosebire de bateriile de mașini convenționale cu acid lichid, este în stare îngroșată. În bateriile cu tehnologie AGM, electrolitul este legat (impregnat) într-un separator special din fibră de sticlă.

Rețineți că cea mai populară baterie Optima este și AGM, nu gel.

Ce este capacitatea de rezervă a bateriei?

Acest parametru arată cât de mult va rezista o mașină cu un generator deteriorat într-o noapte rece și ploioasă. Expertul va spune diferit: în câte minute tensiunea la bornele bateriei, care furnizează un curent de 25 A la sarcină, va scădea la 10,5 V. Măsurătorile se efectuează la o temperatură de 25 ° C. Cu cât scorul este mai mare, cu atât mai bine.

Sperăm că sfaturile noastre vă vor ajuta să alegeți bateria potrivită și să vă reîmprospătați memoria cu informații interesante despre „baterie”.

Mult succes pe drum!

Durata medie de viață a bateriei unei mașini este considerată a fi de 5 ani. Desigur, acest lucru depinde de mulți factori și, în primul rând, de proprietarul mașinii însuși. Dar, mai devreme sau mai târziu, oricine va trebui să se schimbe, iar aici varietatea ofertelor din magazine te poate duce în stupoare. Merită să încercăm să ne dăm seama ce ne poate oferi industria acum în alegerea unei baterii.

Tipuri de acumulatori (acumulatori)

Circuit baterie plumb-acid

Dispozitivul unei baterii plumb-acid este simplu: în fiecare dintre celulele sale, două plăci de plumb sunt într-o soluție de acid sulfuric. Acesta are multe avantaje: este ieftin de fabricat, capabil să furnizeze un curent mare în modul pulsat, care este un factor critic la pornirea motorului și este capabil să reziste la scăderi semnificative de temperatură. De aceea, acest tip de baterie domină încă în industria auto.

Cu toate acestea, dezavantajele unei baterii clasice plumb-acid nu sunt mai puțin grave.

1. În primul rând, aceasta este o gazare semnificativă, în special în timpul reîncărcării, care nu permite etanșarea bateriilor de acest tip: în timpul unei lovituri de stat, o scurgere de electrolit coroziv este inevitabil, picăturile acestuia pot fi, de asemenea, efectuate de hidrogen, care este exploziv în sine. Această problemă este parțial rezolvată de etanșările labirint complexe din așa-numitele baterii „fără întreținere”.
2. Mai mult, aceste baterii sunt extrem de greu de tolerat: plăcile sunt acoperite cu cristale de sulfat de plumb, aria lor activă scade, iar cristalele precipitate eliberează din nou plumb pentru reacția cu acid - plăcile sunt distruse ireversibil.
3. Și, în sfârșit, formarea hidrogenului în timpul încărcării face necesară adăugarea regulată de apă distilată la baterie, deci este important să știți.

Video: Transformăm o baterie VARTA fără întreținere într-una care poate fi reparată

2. Baterii fără întreținere

În bateriile care nu necesită întreținere, se utilizează o compoziție modificată a plăcilor - adăugarea de calciu face posibilă reducerea la minimum a eliberării de hidrogen, iar bateriile „de calciu” nu necesită completarea cu apă în timpul funcționării. Dar, spre deosebire de bateriile clasice, acestea au devenit sensibile la supraîncărcare: puteți adăuga apă la o baterie obișnuită „fiartă”, dar proprietarii de baterii fără întreținere sunt privați de această oportunitate. În plus, în multe baterii de acest tip, volumul plăcilor este redus, drept urmare resursa are de suferit.

Alegerea preferată nu este „calciul pur” (Ca/Ca), ci bateriile „hibride” (Ca +), unde electrozii pozitivi sunt din plumb de antimoniu și au o grosime crescută – astfel de baterii nu își pierd capacitatea mult mai mult.

3. baterii AGM

Lupta împotriva distrugerii plăcilor în timpul descărcării profunde a dus la apariția bateriilor AGM: în ele, spațiul dintre plăci este umplut cu un sorbent impregnat cu electrolit. Desigur, plăcile acumulatorului AGM nu se mai pot „fărâma”; astfel de baterii rezistă la șocuri și vibrații mult mai bine decât cele convenționale. Absența riscului de spargere permite ca plăcile să fie poroase, iar suprafața crescută de contact cu electrolitul înseamnă o creștere a capacității și a curentului de pornire. Dar riscul de deteriorare din cauza supraîncărcării este și mai mare aici.

4. Baterie cu gel

Limita de dezvoltare a tehnologiei AGM este aceea în care electrolitul însuși este îngroșat cu compuși de siliciu. Principalul lor avantaj este capacitatea de a furniza curenți uriași într-un mod pulsat și insensibilitatea la descărcarea profundă, dar acest lucru vine la cel mai mare preț. Astfel de baterii sunt de obicei folosite în tuning: ca tracțiune pentru trolii, pentru alimentarea sistemelor audio puternice, datorită greutății reduse cu capacitate suficientă, sunt instalate pe mașini sport și motociclete.

Deci ce baterie ar trebui să alegi atunci? Răspunsul este simplu: proprietarul unei mașini vechi, unde sunt probabile defecțiuni ale generatorului, descărcarea bateriei crescută de către un electrician obișnuit, bateria clasică este cea mai potrivită - va suferi o reîncărcare din cauza defecțiunii releului-regulator, poate fi reîncărcat de la cel mai primitiv încărcător și după o descărcare profundă „reanima” impulsuri puternice de curent.

Cu întreținere regulată, va depăși calciul fără întreținere, care este mult mai potrivit pentru o mașină nouă. Luați în considerare achiziționarea unei baterii AGM atunci când fiecare amperi-oră de capacitate și amperi de curent de pornire contează, de exemplu, la mașinile Infiniti, unde motoarele cu un volum de câțiva litri sunt pornite de baterii compacte.

O baterie cu gel este o achiziție costisitoare, care va fi justificată doar în cazurile în care într-adevăr trebuie să economisiți greutate sau să obțineți curent maxim.

Video: 10 CELE MAI BUNE BATERIE PENTRU MAȘINĂ

Ieșire curentă

Pentru o comparație aproximativă a două baterii, este convenabil să funcționeze cu curentul de pornire la rece, afișat de obicei conform standardului EN: acest număr determină curentul pe care îl oferă bateria când este răcită la -18˚С cu o scădere maximă de tensiune la 7,5. V în 10 secunde. Cu toate acestea, pentru funcționarea reală pe timp de iarnă, conceptul este mai important capacitate de rezerva: timpul în care bateria poate furniza un curent fix. Aceste caracteristici sunt adesea polarizate: o baterie capabilă să furnizeze un curent mare într-un singur impuls este descărcată rapid sub o sarcină constantă, în timp ce o baterie cu un curent de impuls mai mic este mai puțin probabil să „moară” de la aprindere în intervalul dintre pornirea demarorului.

Evaluarea bateriei

Vom încerca să alegem cele mai bune modele ale anului 2016 dintre cele mai comune baterii la vânzare. Pentru o comparație adecvată, vom alege bateriile cu cea mai populară capacitate - 65 amperi-oră.

Baterii clasice cu plumb-acid

Câștigătorul obișnuit al testelor diverselor publicații auto nu se poate lăuda cu tehnologii ultra-moderne, dar îl avantajează doar pe el: plăcile groase garantează o resursă bună, bateria demonstrează o putere de curent excelentă la rece - iar acești parametri sunt cei mai importanți pentru cumpărătorii care aleg un baterie de buget. Apropo, durata de viață a bateriei poate fi estimată aproximativ prin cântărire simplă: plăcile subțiri ușoare sunt mult mai sensibile la sulfatare și vibrații. Tyumen, care cântărește aproape 17 kilograme, poate concura cu mărci eminente care economisesc în mod clar plumbul.

Dezavantajele bateriei nu pot fi numite critice: un mâner incomod (pentru greutatea sa, chiar aparent prea subțire), absența unui „ochi” hidrometru – dar, pe de altă parte, se poate face pur și simplu prin deșurubarea dopurilor.

O altă baterie casnică este mai scumpă decât Tyumen Premium, deși este mai slabă în ceea ce privește curentul de pornire declarat (540 A față de 590). Cu toate acestea, cântărește chiar și mai mult de 17 kilograme, ceea ce este o aplicație bună pentru o durată lungă de viață - și, conform recenziilor proprietarilor, bateria poate rezista cu adevărat la câțiva ani de funcționare fără abateri semnificative de capacitate sau curent de pornire la rece.

Printre deficiențe, este de remarcat lipsa ventilației centrale: fiecare banc de baterii „respiră” prin orificiul său de ventilație din dop, poluarea poate duce la umflarea sau chiar la „împușcarea” mufei în timpul încărcării cu un curent mare - de exemplu , după aprinderea unei mașini iarna. Merită să fii atent la curățenia bateriei.

Baterii de calciu fără întreținere

În ceea ce privește raportul preț-calitate, aceste baterii dețin de câțiva ani o poziție de lider încrezătoare. În producerea lor, doar electrozii negativi sunt dopați cu calciu, în timp ce cei pozitivi sunt fabricați din aliajul clasic de antimoniu. Acest lucru, la rândul său, garantează bateriilor o resursă excelentă chiar și cu descărcări profunde frecvente, ceea ce este confirmat și de practică.

Pentru locuitorii din regiunile nordice, rezistența bateriei la îngheț va fi deosebit de relevantă - poate oferi curentului de pornire la rece declarat suficient de mult pentru a porni cu încredere un motor care funcționează.

Producătorul turc în teste se dovedește adesea a fi o „medie” stabilă - neavând rezultate de lider nici în curent de pornire, nici în capacitate de rezervă la rece, poate demonstra o constanță respectabilă a caracteristicilor indiferent de lot sau anul de fabricație. Pentru seria Calcium Silver, această afirmație este mai mult decât adevărată - achiziționarea acestei baterii garantează încredere în performanța sa timp de câțiva ani fără a fi nevoie de nicio întreținere. Să adăugăm la asta un preț destul de bugetar. Apropo, la greutatea plumbului, Mutlu îl depășește pe Varta cu aproape jumătate de kilogram.

baterii AGM

Această linie de baterii a fost dezvoltată special pentru mașinile cu sistem start-stop, unde bateriile trebuie să furnizeze frecvent curenți de impuls mari și să reîncarce rapid. Prin urmare, nu este surprinzător că demonstrează performanțe excelente pe mașinile obișnuite în modul deplasărilor scurte prin oraș.

Bateria trece cu încredere testele de iarnă: aici calculul pentru ieșirea de curent rapidă și frecventă funcționează și „la mână”: deși cu derulare prelungită, viteza demarorului scade, dar după o scurtă pauză, Varta este capabil să rotească motorul mai puternic decât mulți analogi din categoria sa de preț. Chiar dacă ne amintim de greutatea adăugată a umpluturii, bateria arată și solidă pe cântar - 17,6 kg: tehnologie, tehnologie și fără dimensiuni și grosimi suficiente ale plăcilor, nu ar fi fost posibilă atingerea unor astfel de caracteristici (și curent de pornire declarat de 680 A pentru o baterie cu o capacitate de 60 A * h este o cifră record).

Principalul dezavantaj al acestei baterii este prețul, care va speria mulți cumpărători. Cu toate acestea, din punct de vedere al caracteristicilor sale, merită atenție și, în primul rând, din punct de vedere al capacității de rezervă pe timpul iernii: pentru mașinile cu o capacitate mare de motor, și mai ales cele diesel. Curentul de pornire la rece declarat aici este de 640 A, iar bateria își îndeplinește cu încredere promisiunile producătorului. În ceea ce privește greutatea, bateria nu este inferioară lui Varta și este, de asemenea, una dintre cele mai grele din clasa sa.

Acumulatoarele sau bateriile reîncărcabile sunt echipamente care constă din mai multe baterii. Poate stoca, stoca și consuma energie. Datorită reversibilității proceselor chimice care au loc în interiorul bateriei, astfel de dispozitive pot fi încărcate și descărcate de mai multe ori.

Domeniul de aplicare al bateriilor este foarte larg. Sunt folosite în mașini și în diverse aparate electrocasnice, cum ar fi telecomenzi și laptopuri. Dar și ca sursă de alimentare de rezervă în domeniul medical, producție, industria spațială, centre de date.

Tipuri și tipuri de baterii

Astăzi sunt produse aproximativ 30 de tipuri de baterii. Un număr atât de mare se datorează capacității de a utiliza diverse elemente chimice ca electrozi și electroliți. Toate caracteristicile bateriei depind de materialul electrodului și de compoziția electrolitului.

Nu vom enumera toate tipurile, ci vom oferi doar un mic tabel care le descrie pe cele mai comune:

Dispozitiv

1 - Electrod negativ
2 - Strat separator
3 - Electrozi pozitivi
4 - Contact negativ
5 - Supapa de siguranță
6 - Electrozi pozitivi
7 - Contact pozitiv

Bateriile reîncărcabile sunt formate din mai multe bănci de baterii conectate fie în paralel, fie în serie. O conexiune în serie este utilizată pentru a crește tensiunea, iar o conexiune în paralel pentru a crește curentul.

Fiecare dintre o singură baterie dintr-o bancă de acțiuni este alcătuită din doi electrozi și un electrolit plasat într-o carcasă dintr-un material special.

Un electrod cu sarcină negativă este un anod, cu sarcină pozitivă este un catod. Anodul conține un agent reducător, iar catodul conține un agent de oxidare. Există o placă de separare în interiorul carcasei bateriei, care împiedică închiderea electrozilor.

Electrolit- o solutie apoasa in care sunt imersati ambii electrozi.

Când bateria este descărcată, reductorul anodic începe să se oxideze și electronii sunt eliberați. Electronii intră apoi în electrolit și de acolo se deplasează la catod, creând în același timp un curent de descărcare. Intrând în catod, electronii reduc oxidantul acestuia. Cu cuvinte simple, puteți descrie procesul după cum urmează: electronii trec de la un electrod negativ la unul pozitiv și creează un curent de descărcare.

La încărcarea bateriei, electrozii își schimbă compoziția chimică și are loc reacția opusă. Electronii se deplasează aici de la anodul pozitiv la catodul negativ.

Caracteristicile diferitelor tipuri de baterii

Baterii cu plumb acid

Proiectat de Gaston Plante în secolul al XIX-lea. Aceste baterii reîncărcabile sunt cele mai relevante astăzi datorită costului redus și versatilității lor. Domeniul de aplicare al acestora este extins datorită numărului mare de soiuri de acest tip. Oxidul de plumb este folosit aici ca electrozi încărcați negativ. Electrozii pozitivi sunt din plumb. Electrolitul este acid sulfuric.

Bateriile cu plumb-acid au următoarele soiuri:

• LA- baterii cu o tensiune de 6 sau 12 volți. Dispozitiv tradițional pentru pornirea motoarelor auto. Necesită întreținere și ventilație constantă.
• VRLA- tensiune de 2, 4, 6 sau 12 volți. Baterie plumb-acid reglată cu supapă. După cum sugerează și numele, această baterie este echipată cu o supapă de descărcare. Rolul său este de a minimiza degajarea de gaze și consumul de apă. Aceste baterii pot fi instalate în zone rezidențiale.
• AGM VRLA- ca și tipul anterior, este echipat cu o supapă, dar are proprietăți complet diferite. În bateriile fabricate cu tehnologie AGM, fibra de sticlă acționează ca un separator. Microporii săi sunt saturati cu electrolit lichid. Aceste baterii nu necesită întreținere și sunt rezistente la vibrații.
• GEL VRLA- o subspecie de baterii plumb-acid cu electrolit în gel. Datorită acestui fapt, resursele lor de încărcare/descărcare sunt crescute. Fără întreținere.
• OPzV- baterii etanșe utilizate în telecomunicații și pentru iluminatul de urgență. Electrolitul, ca și în cazul precedent, este gelificat. Electrozii conțin calciu, datorită căruia durata de viață a acestui tip de baterie este de 20 de ani.
• OPzS- catodul unor astfel de baterii are o structură tubulară. Acest lucru crește semnificativ durata de viață a acestui tip de baterie. De asemenea, servește aproximativ 20 de ani. Este produs sub forma unei baterii cu o tensiune de la 2 la 125 V.

Baterii litiu-ion

A fost lansat pentru prima dată de Sony în 1991 și de atunci a fost utilizat în mod activ în aparatele de uz casnic și dispozitivele electronice. Aproape toate telefoanele mobile, laptopurile, camerele și camerele video sunt echipate cu acest tip de baterie. Rolul catodului aici este jucat de o placă de litiu-fero-fosfat. Anodul negativ este cocs de cărbune. Ionul de litiu pozitiv poartă sarcina în aceste baterii. Poate pătrunde în rețeaua cristalină a altor materiale și poate forma o legătură chimică cu acestea. Avantajele acestui tip sunt consumul mare de energie, autodescărcare scăzută și lipsa de întreținere.

Bateriile cu litiu-ion, precum și omologii lor cu plumb, au un număr mare de subtipuri. În acest caz, subtipurile diferă în ceea ce privește compoziția catodului și a anodului. Bateriile cu litiu-ion variază în tensiune de la 2,4 V la 3,7 V.

Unul dintre cele mai cunoscute subtipuri este bateriile reîncărcabile cu polimer de litiu. Au apărut relativ recent și au câștigat rapid popularitate. Este cauzată de utilizarea unui electrolit polimer solid în bateriile cu polimer de litiu. Acest lucru vă permite să creați baterii de orice formă. În același timp, costul acestor baterii este cu doar 15% mai mare decât bateriile convenționale cu litiu-ion.

O baterie reîncărcabilă este o sursă de curent constant pentru stocarea și stocarea energiei. Majoritatea covârșitoare a bateriilor reîncărcabile se bazează pe conversia ciclică a energiei chimice în energie electrică, ceea ce vă permite să încărcați și să descărcați în mod repetat bateria.

În 1800, Alessandro Volta a făcut o descoperire uluitoare când a scufundat două plăci de metal - cupru și zinc - într-un borcan umplut cu acid, după care a demonstrat că un curent electric trece prin firul care le leagă. Peste 200 de ani mai târziu, bateriile moderne de stocare continuă să fie produse pe baza descoperirii lui Volta.

Tipuri de baterii reîncărcabile

Nu au trecut mai mult de 140 de ani de la inventarea primei baterii, iar acum este greu de imaginat lumea modernă fără surse de alimentare de rezervă bazate pe baterii. Bateriile sunt folosite în orice, de la cele mai inofensive dispozitive casnice: panouri de control, radiouri portabile, lanterne, laptopuri, telefoane, până la sisteme de securitate pentru instituții financiare, surse de alimentare de rezervă pentru centre de date, industria spațială, energie nucleară, comunicații etc. .

Lumea în curs de dezvoltare are nevoie de energie electrică la fel de mult ca o persoană are nevoie de oxigen pentru viață. Prin urmare, designerii și inginerii lucrează zilnic pentru a optimiza tipurile existente de baterii și pentru a dezvolta periodic noi tipuri și subspecii.

Principalele tipuri de baterii sunt prezentate în tabelul 1.

Tabelul 1. Clasificarea bateriilor de stocare.

Pe baza datelor prezentate în tabelul 1, putem concluziona că există multe tipuri de baterii care diferă în caracteristicile lor, care sunt optimizate pentru utilizare într-o varietate de condiții și cu intensități diferite. Aplicând noi tehnologii și componente pentru producție, oamenii de știință reușesc să atingă caracteristicile necesare unui anumit domeniu de aplicare, de exemplu, bateriile nichel-hidrogen au fost dezvoltate pentru sateliți spațiali, stații spațiale și alte echipamente spațiale. Desigur, nu toate tipurile sunt prezentate în tabel, ci doar cele principale care s-au răspândit.

Sistemele moderne de alimentare de rezervă și autonome pentru segmentul industrial și casnic se bazează pe varietăți de baterii plumb-acid, nichel-cadmiu (tipul fier-nichel este folosit mai rar) și baterii litiu-ion, deoarece aceste surse de energie chimică sunt sigure și au caracteristici tehnice acceptabile și costuri.

Baterii cu plumb acid

Acest tip este cel mai solicitat în lumea modernă datorită caracteristicilor sale versatile și a costului redus. Datorită numărului mare de soiuri, bateriile plumb-acid sunt folosite în domeniile sistemelor de alimentare de rezervă, sistemelor autonome de alimentare, centrale solare, UPS, diverse tipuri de transport, comunicații, sisteme de securitate, diverse tipuri de dispozitive portabile, jucării , etc.

Principiul de funcționare al bateriilor plumb-acid

Baza funcționării surselor de alimentare chimică se bazează pe interacțiunea metalelor și lichidelor - o reacție reversibilă care are loc atunci când contactele plăcilor pozitive și negative sunt închise. Bateriile cu plumb-acid, după cum sugerează și numele, sunt compuse din plumb și acid, unde plăcile încărcate pozitiv sunt plumb și plăcile încărcate negativ sunt oxid de plumb. Dacă conectați un bec la două plăci, circuitul se închide și are loc un curent electric (mișcarea electronilor), iar în interiorul elementului are loc o reacție chimică. În special, plăcile bateriei se corodează, plumbul este acoperit cu sulfat de plumb. Astfel, în timpul descărcării bateriei, pe toate plăcile se vor forma depuneri de sulfat de plumb. Când bateria este complet descărcată, plăcile sale sunt acoperite cu același metal - sulfat de plumb și au aproape aceeași încărcare față de lichid, în consecință, tensiunea bateriei va fi foarte scăzută.

Dacă conectați încărcătorul la bornele corespunzătoare ale bateriei și îl porniți, curentul va curge în acid în direcția opusă. Curentul va provoca o reacție chimică, moleculele de acid se vor scinda și datorită acestei reacții, sulfatul de plumb va fi îndepărtat din plastilinele pozitive și negative ale bateriei. În etapa finală a procesului de încărcare, plăcile vor avea aspectul inițial: plumb și oxid de plumb, ceea ce le va permite să obțină din nou o încărcare diferită, adică bateria va fi încărcată complet.

Totuși, în practică, totul arată puțin diferit și plăcile electrozilor nu sunt complet curățate, prin urmare bateriile au o anumită resursă, la atingerea căreia capacitatea scade la 80-70% față de cea inițială.

Figura №3. Diagrama electrochimică a unei baterii cu plumb acid (VRLA).

Tipuri de baterii cu plumb acid

Plumb – acid deservit de 6 baterii de 12V. Baterii clasice de pornire pentru motoare cu ardere și multe altele. Au nevoie de întreținere și ventilație regulată. Sunt supuse unei auto-descărcări ridicate.

Plumb - Acid reglat cu supapă (VRLA), fara intretinere - baterii de 2, 4, 6 si 12V. Bateriile ieftine într-o carcasă etanșă, care pot fi folosite în zone rezidențiale, nu necesită ventilație și întreținere suplimentară. Recomandat pentru utilizare în modul tampon.

Covoraș de sticlă absorbantă cu supapă reglată plumb – acid (AGM VRLA), fara intretinere - baterii de 4, 6 si 12V. Bateriile moderne plumb-acid cu electrolit absorbit (nu lichid) și separatoare din fibră de sticlă rețin mult mai bine plăcile de plumb, prevenind prăbușirea acestora. Această soluție a redus semnificativ timpul de încărcare al bateriilor AGM, deoarece curentul de încărcare poate ajunge la 20-25, mai rar 30% din capacitatea nominală.

Bateriile AGM VRLA au multe modificări cu caracteristici optimizate pentru modurile de funcționare ciclice și tampon: Deep - pentru descărcări profunde frecvente, terminal frontal - pentru amplasare convenabilă în rafturile de telecomunicații, Standard - pentru uz general, High Rate - oferă cea mai bună caracteristică de descărcare în sus la 30% și potrivit pentru surse de alimentare neîntreruptibile puternice, Modular - vă permite să creați dulapuri puternice pentru baterii etc.



Figura №4.

Plumb reglat cu supapă GEL – acid (GEL VRLA), fara intretinere - baterii de 2, 4, 6 si 12V. Una dintre cele mai recente modificări ale tipului de baterie plumb-acid. Tehnologia se bazează pe utilizarea unui electrolit asemănător gelului, care asigură un contact maxim cu plăcile negative și pozitive ale elementelor și menține o consistență uniformă pe tot volumul. Acest tip de baterie necesita un incarcator „corect”, care va asigura nivelul necesar de curent si tensiune, doar in acest caz puteti obtine toate avantajele fata de tipul AGM VRLA.

Sursele de alimentare chimică GEL VRLA, cum ar fi AGM, au multe subtipuri care sunt cele mai potrivite pentru anumite condiții de operare. Cele mai frecvente sunt seria Solar - folosită pentru sisteme de energie solară, Marine - pentru transport maritim și fluvial, Deep Cycle - pentru descărcări adânci frecvente, front-terminal - asamblate în carcase speciale pentru sisteme de telecomunicații, GOLF - pentru cărucioare de golf, precum și ca și pentru mașini de spălat, Micro - baterii mici pentru utilizare frecventă în aplicații mobile, Modular - o soluție specială pentru crearea unor bănci puternice de baterii pentru stocarea energiei etc.



Figura №5.

OPzV, fara intretinere - baterii 2V. Celulele speciale plumb-acid de tip OPZV sunt fabricate folosind plăci anodice tubulare și un electrolit cu gel de acid sulfuric. Anodul și catodul celulelor conțin un metal suplimentar - calciu, datorită căruia crește rezistența la coroziune a electrozilor și crește durata de viață. Plăcile negative sunt tencuite, această tehnologie asigură un contact mai bun cu electrolitul.

Bateriile OPzV sunt rezistente la descărcare profundă și au o durată de viață lungă de până la 22 de ani. De regulă, numai cele mai bune materiale sunt utilizate pentru fabricarea unor astfel de baterii pentru a asigura o eficiență ridicată în modul ciclic.

Utilizarea bateriilor OPzV este solicitată în instalațiile de telecomunicații, sistemele de iluminat de urgență, sursele de alimentare neîntreruptibile, sistemele de navigație, sistemele de stocare a energiei de uz casnic și industrial și generarea de energie solară.


Figura 6. Structura bateriei OPzV EverExceed.

OPzS, cu întreținere redusă - baterii 2, 6, 12V. Bateriile staționare plumb-acid inundate OPzS sunt fabricate cu plăci anodice tubulare cu adaos de antimoniu. Catodul conține, de asemenea, o cantitate mică de antimoniu și este de tip grilă de împrăștiere. Anodul și catodul sunt separate prin separatoare microporoase care previn scurtcircuitele. Carcasa bateriei este realizata dintr-un plastic transparent special rezistent la socuri, rezistent la atacul chimic si la foc, iar supapele cu aerisire sunt de tip ignifug si ofera protectie impotriva posibilei patrunderi a flacarilor si scanteilor.

Pereții transparenți vă permit să monitorizați în mod convenabil nivelul electrolitului folosind marcajele minime și maxime. Structura specială a supapelor face posibilă, fără a le îndepărta, completarea cu apă distilată și măsurarea densității electrolitului. În funcție de sarcină, apa este completată o dată la doi ani.

Bateriile OPzS au cea mai mare performanță față de orice altă baterie cu plumb acid. Durata de viață poate ajunge la 20 - 25 de ani și oferă o resursă de până la 1800 de cicluri de descărcare adânci de 80%.

Utilizarea unor astfel de baterii este necesară în sistemele cu cerințe de descărcare medie și profundă, inclusiv. unde se observă curenţi medii de aprindere.



Figura №7.

Caracteristicile bateriilor cu plumb acid

Analizând datele prezentate în tabelul 2, putem ajunge la concluzia că bateriile plumb-acid au o selecție largă de modele care sunt potrivite pentru diferite moduri de funcționare și condiții de funcționare.

Masa 2. Caracteristici comparative ale tipurilor de baterii plumb-acid.

Pentru analiză, am folosit date medii de la peste 10 producători de baterii, ale căror produse sunt prezentate pe piața ucraineană de mult timp și sunt utilizate cu succes în multe domenii (EverExceed, BB Battery, CSB, Leoch, Ventura, Challenger, C&D). Tehnologii, Victron Energy, SunLight, Troian și altele).

Baterii litiu-ion (litiu).

Istoria trecerii de origine datează din 1912, când Gilbert Newton Lewis a lucrat la calcularea activităților ionilor electroliților puternici și a efectuat cercetări asupra potențialelor electrozilor unui număr de elemente, inclusiv litiul. Din 1973 s-au reluat lucrările și drept urmare au apărut primele baterii pe bază de litiu, care asigurau un singur ciclu de descărcare. Încercările de a crea o baterie cu litiu au fost îngreunate de activitatea proprietăților litiului, care, în moduri greșite de descărcare sau încărcare, a provocat o reacție violentă cu eliberarea de temperaturi ridicate și chiar de flăcări. Sony a lansat primele telefoane mobile cu astfel de baterii, dar a fost nevoită să recheme produsele după mai multe incidente neplăcute. Dezvoltarea nu s-a oprit și în 1992 au apărut primele baterii „sigure” pe bază de ioni de litiu.

Bateriile de tip litiu-ion au o densitate mare de energie si, prin urmare, cu o dimensiune compacta si greutate redusa, ofera o capacitate de 2-4 ori mai mare fata de bateriile plumb-acid. Fără îndoială, un mare avantaj al bateriilor litiu-ion este viteza mare de reîncărcare completă 100% în 1-2 ore.

Bateriile Li-ion sunt utilizate pe scară largă în electronice moderne, auto, sisteme de stocare a energiei, generarea de energie solară. Sunt la mare căutare în dispozitivele multimedia și de comunicare de înaltă tehnologie: telefoane, tablete, laptopuri, posturi de radio etc. Este greu de imaginat lumea modernă fără surse de alimentare cu litiu-ion.

Cum funcționează bateriile cu litiu (litiu-ion).

Principiul de funcționare este utilizarea ionilor de litiu, care sunt legați de molecule de metale suplimentare. De obicei, oxidul de litiu cobalt și grafitul sunt folosite în plus față de litiu. Când o baterie litiu-ion este descărcată, ionii sunt transferați de la electrodul negativ (catod) la pozitiv (anod) și invers în timpul încărcării. Circuitul bateriei presupune prezența unui separator separator între cele două părți ale celulei, acest lucru este necesar pentru a preveni mișcarea spontană a ionilor de litiu. Când circuitul bateriei este închis și are loc procesul de încărcare sau descărcare, ionii depășesc separatorul și tind spre electrodul încărcat opus.

Figura №8. Schema electrochimică a unei baterii litiu-ion.

Datorită eficienței lor ridicate, bateriile litiu-ion s-au dezvoltat rapid și multe subspecii, de exemplu, bateriile litiu-fier-fosfat (LiFePO4). Mai jos este o diagramă grafică a modului în care funcționează acest subtip.

Figura №9. Schema electrochimică a procesului de descărcare și descărcare a unei baterii LiFePO4.

Tipuri de baterii litiu-ion

Bateriile moderne litiu-ion au multe subtipuri, principala diferență fiind compoziția catodului (electrodul încărcat negativ). De asemenea, compoziția anodului poate fi schimbată pentru a înlocui complet grafitul sau pentru a utiliza grafit cu adaos de alte materiale.

Diferitele tipuri de baterii litiu-ion sunt identificate prin degradarea lor chimică. Pentru un utilizator obișnuit, acest lucru poate fi oarecum dificil, astfel încât fiecare tip va fi descris cât mai detaliat posibil, inclusiv numele complet, definiția chimică, abrevierea și denumirea scurtă. Pentru ușurința descrierii, va fi folosit un titlu prescurtat.

Oxid de litiu cobalt (LiCoO2)- Are o energie specifica mare, ceea ce face ca bateria litiu-cobalt sa fie ceruta in dispozitivele compacte high-tech. Catodul bateriei este compus din oxid de cobalt, în timp ce anodul este din grafit. Catodul are o structură stratificată, iar în timpul descărcării, ionii de litiu se deplasează de la anod la catod. Dezavantajele acestui tip sunt durata de viață relativ scurtă, stabilitatea termică scăzută și puterea limitată a celulei.

Bateriile cu litiu-cobalt nu pot fi descărcate sau încărcate cu un curent care depășește capacitatea nominală, astfel încât o baterie de 2,4 Ah poate funcționa la 2,4 A. Dacă se aplică un amperaj ridicat pentru încărcare, va cauza supraîncălzirea. Curentul optim de încărcare este de 0,8C, în acest caz 1,92A. Fiecare baterie cu litiu-cobalt este echipată cu un circuit de protecție care limitează rata de încărcare și descărcare și limitează curentul la 1C.

Graficul (Fig. 10) prezintă principalele proprietăți ale bateriilor cu litiu-cobalt în ceea ce privește energia sau puterea specifică, puterea specifică sau capacitatea de a furniza un curent ridicat, siguranță sau șanse de aprindere la sarcină mare, temperatura mediului de funcționare, durata de viață și ciclul viata, costul...



Figura №10.

Oxid de litiu mangan (LiMn2O4, LMO)- Primele informații despre utilizarea litiului cu spinele de mangan au fost publicate în rapoarte științifice din 1983. Moli Energy a lansat în 1996 primele loturi de baterii pe bază de oxid de litiu mangan ca material catod. Această arhitectură formează structuri spinel tridimensionale care îmbunătățesc fluxul de ioni către electrod, reducând astfel rezistența internă și crescând posibilii curenți de încărcare. Există, de asemenea, avantajul spinelului în ceea ce privește stabilitatea termică și siguranța sporită, cu toate acestea, durata de viață a ciclului și durata de viață sunt limitate.

Rezistența scăzută oferă capacitatea de a încărca și descărca rapid o baterie litiu-mangan cu un curent mare de până la 30A și pe termen scurt până la 50A. Potrivit pentru unelte electrice de mare putere, echipamente medicale și vehicule hibride și electrice.

Potențialul bateriilor cu litiu-mangan este cu aproximativ 30% mai mic decât cel al bateriilor cu litiu-cobalt, dar această tehnologie are proprietăți cu aproximativ 50% mai bune decât bateriile bazate pe componente chimice de nichel.

Flexibilitatea designului permite inginerilor să optimizeze proprietățile bateriei și să obțină o durată lungă de viață a bateriei, capacitate mare (densitate de energie), capacitate maximă de curent (densitate de putere). De exemplu, cu o durată de viață lungă, dimensiunea celulei 18650 are o capacitate de 1,1 Ah, în timp ce celulele optimizate pentru o capacitate crescută - 1,5 Ah, dar în același timp au o durată de viață mai scurtă.

Graficul (Fig. 12) nu reflectă cele mai impresionante caracteristici ale bateriilor cu litiu-mangan, dar evoluțiile moderne au îmbunătățit semnificativ performanța și au făcut acest tip competitiv și utilizat pe scară largă.



Figura 11.

Bateriile moderne de tip litiu-mangan pot fi produse cu adăugarea altor elemente - litiu-nichel-mangan-oxid de cobalt (NMC), această tehnologie prelungește semnificativ durata de viață și mărește indicatorii specifici de energie. Acest compus aduce cele mai bune proprietăți din fiecare sistem, așa-numitul LMO (NMC) este aplicat la majoritatea vehiculelor electrice precum Nissan, Chevrolet, BMW etc.

Litiu Nichel Mangan Cobalt Oxid (LiNiMnCoO2 sau NMC)- Producătorii de top de baterii litiu-ion s-au concentrat pe materialele catodice combinate nichel-mangan-cobalt (NMC). Similar cu tipul litiu-mangan, aceste baterii pot fi adaptate pentru a obține o densitate mare de energie sau o densitate mare de putere, însă nu în același timp. De exemplu, o celulă NMC 18650 într-o sarcină moderată are o capacitate de 2,8Ah și poate furniza un curent maxim de 4-5A; Celula NMC, optimizată pentru parametrii de putere măriți, are doar 2Wh, dar poate furniza curent de descărcare continuă de până la 20A. Particularitatea NMC constă în combinația de nichel și mangan, de exemplu, sare de masă, în care ingredientele principale sunt sodiul și clorura, care sunt substanțe toxice separat.

Nichelul este cunoscut pentru energia sa specifică mare, dar stabilitatea scăzută. Manganul are avantajul de a forma o structură de spinel și oferă rezistență internă scăzută, având totuși o energie specifică scăzută. Prin combinarea acestor două metale, este posibil să se obțină performanța optimă a bateriei NMC pentru diferite condiții de funcționare.

Bateriile NMC sunt grozave pentru scule electrice, biciclete electrice și alte sisteme de propulsie. Combinație de materiale catodice: o treime din nichel, mangan și cobalt oferă proprietăți unice și, de asemenea, reduc costul produsului datorită reducerii conținutului de cobalt. Alte subtipuri precum NCM, CMN, CNM, MNC și MCN au rapoarte excelente de metal triplu de la 1 / 3-1 / 3-1 / 3. De obicei, raportul exact este ținut secret de producător.



Figura 12.

Fosfat de fier de litiu (LiFePO4)- În 1996, Universitatea din Texas (și alți contribuitori) a folosit fosfat ca material catodic pentru bateriile cu litiu. Fosfatul de litiu oferă performanțe electrochimice bune cu rezistență scăzută. Acest lucru este posibil cu materialul catodic nanofosfat. Principalele avantaje sunt un flux mare de curent și o durată lungă de viață, în plus, o bună stabilitate termică și o siguranță sporită.

Bateriile cu litiu fier fosfat sunt mai tolerante la descărcarea completă și mai puțin predispuse la îmbătrânire decât alte sisteme cu ioni de litiu. LFP-urile sunt, de asemenea, mai rezistente la supraîncărcare, dar ca și în cazul altor baterii litiu-ion, supraîncărcarea poate provoca daune. LiFePO4 oferă o tensiune de descărcare foarte stabilă de 3,2 V, ceea ce permite utilizarea a doar 4 celule pentru a crea o baterie standard de 12 V, care la rândul său permite înlocuirea eficientă a bateriilor plumb-acid. Bateriile cu litiu fier fosfat nu conțin cobalt, ceea ce reduce semnificativ costul produsului și îl face mai ecologic. Oferă un curent ridicat în timpul descărcării și poate fi încărcat cu curent nominal în doar o oră până la capacitatea maximă. Funcționarea la temperaturi ambientale scăzute va reduce performanța, iar temperaturile peste 35 ° C vor scurta ușor durata de viață, dar performanța este mult mai bună decât bateriile cu plumb, nichel-cadmiu sau nichel-hidrură metalică. Fosfatul de litiu are o rată de auto-descărcare mai mare decât alte baterii litiu-ion, ceea ce poate necesita echilibrarea dulapurilor bateriilor.



Figura 13.

Litiu Nichel Cobalt Oxid de Aluminiu (LiNiCoAlO2)- Bateriile Litiu Nichel Cobalt Oxid Aluminiu (NCA) au fost introduse în 1999. Acest tip oferă o energie specifică mare și o putere specifică suficientă, precum și o durată de viață lungă. Există însă riscuri de aprindere, în urma cărora s-a adăugat aluminiu, care asigură o stabilitate mai mare a proceselor electrochimice care au loc în baterie la curenți mari de descărcare și încărcare.



Figura 14.

Titanat de litiu (Li4Ti5O12)- Bateriile cu anozi de titanat de litiu sunt cunoscute încă din anii 1980. Catodul este compus din grafit și seamănă cu arhitectura unei baterii tipice cu litiu metal. Titanatul de litiu are o tensiune celulară de 2,4 V, poate fi încărcat rapid și oferă un curent de descărcare ridicat de 10 C, care este de 10 ori capacitatea nominală a bateriei.

Bateriile cu titanat de litiu au o durată de viață mai mare în comparație cu alte tipuri de baterii Li-ion. Sunt foarte sigure și pot funcționa la temperaturi scăzute (până la –30 °C) fără o degradare semnificativă a performanței.

Dezavantajul constă în costul destul de ridicat, precum și într-un mic indicator al energiei specifice, de ordinul 60-80Wh/kg, care este destul de comparabil cu bateriile nichel-cadmiu. Aplicații: unități de alimentare electrică și surse de alimentare neîntreruptibile.



Figura 15.

Baterii cu litiu polimer (Li-pol, Li-polimer, LiPo, LIP, Li-poli)- bateriile cu polimer litiu diferă de bateriile cu litiu-ion prin faptul că folosesc un electrolit polimer special. Emoția pentru acest tip de baterii care a apărut încă din anii 2000 continuă și astăzi. A fost fondat nu nerezonabil, deoarece cu ajutorul polimerilor speciali a fost posibil să se creeze o baterie fără un electrolit lichid sau asemănător gelului, acest lucru face posibilă crearea de baterii de aproape orice formă. Dar principala problemă este că electrolitul polimer solid oferă o conductivitate slabă la temperatura camerei și demontează cele mai bune proprietăți atunci când este încălzit până la 60 ° C. Toate încercările oamenilor de știință de a găsi o soluție la această problemă au fost în zadar.

Bateriile moderne cu polimer de litiu folosesc o cantitate mică de electrolit gel pentru o conductivitate mai bună la temperaturi normale. Și principiul de funcționare se bazează pe unul dintre tipurile descrise mai sus. Cel mai comun este tipul litiu-cobalt cu electrolit de gel polimeric, care este folosit în majoritatea cazurilor.

Principala diferență dintre bateriile cu ioni de litiu și bateriile cu polimer de litiu este că electrolitul polimeric microporos este înlocuit cu un separator separator tradițional. Polimerul de litiu are o energie specifică puțin mai mare și face posibilă crearea de elemente subțiri, dar costul este cu 10-30% mai mare decât litiu-ion. Există, de asemenea, o diferență semnificativă în structura cazului. Dacă se folosește o folie subțire pentru polimerul de litiu, ceea ce face posibilă crearea bateriilor atât de subțiri încât să arate ca carduri de credit, atunci cele cu litiu-ion sunt colectate într-o carcasă metalică rigidă pentru a fixa strâns electrozii.

Figura 17. Aspectul unei baterii Li-polimer pentru un telefon mobil.

Specificații baterie litiu-ion

Tabelul nu include capacitatea maximă a celulei, deoarece tehnologia bateriei cu litiu-ion nu permite producerea de celule individuale de mare putere. Când este necesară o capacitate mare sau un curent continuu, bateriile sunt conectate în paralel și în serie folosind jumperi. Starea trebuie monitorizată de sistemul de monitorizare a bateriei. Dulapurile de baterii moderne pentru UPS și centrale solare bazate pe celule cu litiu pot atinge o tensiune de 500-700V DC cu o capacitate de aproximativ 400A/h, precum și o capacitate de 2000 - 3000Ah cu o tensiune de 48 sau 96V.

Baterii nichel cadmiu

Inventatorul este omul de știință suedez Waldemar Jungner, care a brevetat tehnologia de producere a nichelului de tip cadmiu în 1899. În 1990, a apărut o dispută de brevet cu Edison, pe care Jungner l-a pierdut din cauza faptului că nu deținea astfel de fonduri precum adversarul său. Compania „Ackumulator Aktiebolaget Jungner”, fondată de Waldemar, era în pragul falimentului, însă, după ce și-a schimbat numele în „Svenska Ackumulator Aktiebolaget Jungner”, compania și-a continuat dezvoltarea. În prezent, compania fondată de dezvoltator se numește „SAFT AB” și produce unele dintre cele mai fiabile baterii nichel-cadmiu din lume.

Bateriile nichel-cadmiu sunt de un tip foarte durabil și fiabil. Există modele cu și fără service cu o capacitate de la 5 la 1500Ah. Ele sunt de obicei furnizate ca cutii uscate, fără electrolit, cu o tensiune nominală de 1,2 V. În ciuda asemănării designului cu plumb-acid, bateriile cu nichel-cadmiu au o serie de avantaje semnificative sub formă de funcționare stabilă la temperaturi de la –40 ° C, capacitatea de a rezista la curenți mari de aprindere și sunt, de asemenea, optimizate de modele pentru rapid deversare. Bateriile Ni-Cd sunt rezistente la descărcare profundă, supraîncărcare și nu necesită încărcare instantanee, cum ar fi tipul cu plumb acid. Din punct de vedere structural, sunt realizate din plastic rezistent la șocuri și tolerează bine deteriorările mecanice, nu se tem de vibrații etc.

Principiul de funcționare al bateriilor cu nichel-cadmiu

Baterii alcaline, ai căror electrozi constau din oxid de nichel hidrat cu adaos de grafit, oxid de bariu și pulbere de cadmiu. Electrolitul, de regulă, este o soluție cu un conținut de potasiu de 20% și adaos de monohidrat de litiu. Plăcile sunt separate prin separatoare izolatoare pentru a evita scurtcircuitele, o placă încărcată negativ este situată între două încărcate pozitiv.

În timpul procesului de descărcare a bateriei cu nichel-cadmiu, interacțiunea are loc între anod cu oxid de nichel hidrat și ionii electroliți, formând oxid de nichel hidrat. În același timp, catodul de cadmiu formează oxid de cadmiu hidrat, creând astfel o diferență de potențial de până la 1,45 V, furnizând tensiune în interiorul bateriei și în circuitul închis extern.

Procesul de încărcare a bateriilor cu nichel-cadmiu este însoțit de oxidarea masei active a anozilor și de trecerea hidratului de oxid de nichel la hidrat de oxid de nichel. Simultan, catodul este redus pentru a forma cadmiu.

Avantajul principiului de funcționare al unei baterii cu nichel-cadmiu este că toate componentele care se formează în timpul ciclurilor de descărcare și încărcare aproape nu se dizolvă în electrolit și, de asemenea, nu intră în nicio reacție secundară.

Figura №16. Structura bateriei Ni-Cd.

Tipuri de baterii nichel cadmiu

Bateriile Ni-Cd sunt cel mai frecvent utilizate în industrie astăzi, unde sunt necesare o mare varietate de aplicații de alimentare. Mai mulți producători oferă mai multe subtipuri de baterii nichel-cadmiu care oferă cele mai bune performanțe în anumite moduri:

timp de descărcare 1,5 - 5 ore sau mai mult - baterii deservite;

timp de descărcare 1,5 - 5 ore sau mai mult - baterii fără întreținere;

timp de descărcare 30 - 150 minute - baterii deservite;

timp de descărcare 20 - 45 minute - baterii deservite;

timp de descărcare 3 - 25 minute - baterii deservite.

Caracteristicile bateriilor nichel cadmiu

Caracteristicile tehnice ridicate fac ca acest tip de baterie să fie foarte atractiv pentru rezolvarea problemelor industriale atunci când este necesară o sursă de alimentare de rezervă extrem de fiabilă, cu o durată lungă de viață.

Baterii de fier cu nichel

Acestea au fost create pentru prima dată de Waldemar Jungner în 1899, când încerca să găsească un analog mai ieftin de cadmiu în bateriile cu nichel-cadmiu. După lungi încercări, Jungner a renunțat la utilizarea fierului, deoarece încărcarea a fost efectuată prea încet. Câțiva ani mai târziu, Thomas Edison a creat o baterie nichel-fier care a alimentat vehiculele Baker Electric și Detroit Electric.

Costul scăzut de producție a permis bateriilor nichel-fier să devină solicitate în transportul electric ca baterii de tracțiune, ele fiind folosite și pentru electrificarea autoturismelor, alimentarea circuitelor de control. În ultimii ani, s-a vorbit cu o vigoare reînnoită despre bateriile nichel-fier, deoarece nu conțin elemente toxice precum plumb, cadmiu, cobalt etc. În prezent, unii producători le promovează pentru sistemele de energie regenerabilă.

Principiul de funcționare al bateriilor nichel-fier

Electricitatea este stocată folosind hidroxid de oxid de nichel ca plăci pozitive, fier ca plăci negative și electrolit lichid sub formă de potasiu caustic. Tuburile stabile cu nichel sau „buzunare” conțin substanță activă

Tipul de nichel-fier este foarte fiabil. rezistă la descărcări profunde, reîncărcări frecvente și poate fi, de asemenea, într-o stare subîncărcată, ceea ce este foarte dăunător bateriilor cu plumb-acid.

Caracteristicile bateriilor de fier cu nichel

Materiale folosite

Cercetare realizată de Boston Consulting Group

Documentație tehnică TM Bosch, Panasonic, EverExceed, Victron Energy, Varta, Leclanché, Envia, Kokam, Samsung, Valence și altele.

Astăzi puteți găsi baterii auto gel, alcaline, hibride, dar au un lucru în comun - toți sunt responsabili pentru pornirea motorului, fără de care calul nostru de fier pur și simplu nu se va clinti.

Dispozitivul și funcțiile bateriei

Acest element foarte important îndeplinește trei funcții principale, datorită cărora este efectuată pornirea, precum și mișcarea ulterioară. Și nu contează ce fel de „umplutură” are bateria instalată pe mașină, fără ea motorul nu poate fi pornit. În plus, funcția bateriei include alimentarea unor dispozitive electrice atunci când motorul nu este pornit. De asemenea, mașinile moderne, s-ar putea spune, sunt înghesuite cu o varietate de dispozitive, cum ar fi un reportofon radio, reportofoare auto, navigatoare, alarme și, deseori, generatorul nu poate face față sarcinii. Într-o situație ca aceasta, o baterie de neînlocuit vine din nou în ajutor.

Dispozitivul bateriei unei mașini este destul de simplu, prin urmare se defectează foarte rar, cel mai adesea există o situație în care se produce descărcarea din cauza sarcinii excesive. De fapt, este o celulă galvanică în care au loc procese chimice inverse. Astfel, dacă este descărcat, atunci este necesar să treacă un curent electric prin el în sens opus. Electricitatea este apoi transformată în energie chimică, iar toate substanțele active necesare folosite înainte vor fi restabilite. Și apoi va putea să alimenteze din nou dispozitivele automate.

Tipuri de baterii auto - varietate modernă

Astăzi, există tipuri de baterii auto care nu necesită întreținere și care nu necesită întreținere. Primele sunt destul de rare din cauza deficiențelor lor. În primul rând, sarcina lor pozitivă se transformă treptat în negativă, ceea ce contribuie la o descărcare rapidă. În plus, atunci când conduceți pe drumurile noastre imperfecte, electrolitul se scurge, ceea ce contribuie și la defectarea bateriei. În același timp, au un singur avantaj, sunt ușor nu numai de dezamorsat, ci și.

Dispozitivul cu baterie de al doilea tip nu are dezavantajele de mai sus. Aceste modele includ construcții de gel care nu necesită reumplere suplimentară, deoarece această substanță este destul de densă în consistență și nu se scurge niciodată. Astfel, poate fi instalat în orice poziție convenabilă, nu îi va afecta în niciun fel performanța. Există și baterii AGM în care se realizează îngroșarea acidului folosind fibră de sticlă.

O astfel de baterie este foarte susceptibilă la influența negativă a echipamentelor electrice nefuncționale, deci este important să se monitorizeze starea acesteia.

În plus, se pot distinge următoarele tipuri de baterii auto:

• antimoniu scăzut, care conține doar plăci de plumb, acestea sunt descărcate foarte repede datorită fierberii apei din electrolit;
• hibride, constând din plăci pozitive cu conținut scăzut de antimoniu și plumb-calciu negativ, astfel de baterii sunt cele mai comune în industria auto și se descarcă mult mai lent decât predecesorii lor;
• bateriile de tip calciu, în acest caz, doar plăcile de calciu sunt atât pozitive, cât și negative, autodescărcarea lor este cu până la 70% mai mică decât cea a celor cu conținut scăzut de antimoniu, cu toate acestea, va fi incredibil de dificil să le încărcați.

Etichetarea bateriei auto - citiți codurile

Pentru a ști ce cumpărăm, la fiecare fabrică de producție, etichetarea bateriilor auto este obligatorie, și oferă toate informațiile necesare despre baterie. Deci, prima cifră indică întotdeauna numărul de celule ale bateriei, pot fi 3 sau 6. În funcție de aceasta, tensiunea nominală a bateriei este de 6 sau 12 V. Urmează apoi literele ST, acestea sunt descifrate ca una de pornire. Următorul număr indică capacitatea și este indicat în amperi-ore.

În plus, eticheta bateriei conține informații suplimentare. „A” indică prezența unui capac comun, litera „Z” înseamnă că bateria este inundată, dacă nu este în denumire, atunci este o baterie încărcată uscată. Următoarele litere oferă informații despre materialul din care este fabricat corpul: "E" - ebonită, "T" - termoplastic. Dacă vedeți „M”, atunci separatorul este fabricat din clorură de polivinil, iar „P” indică prezența acestei părți din polietilenă.

Cum să alegi bateriile auto?

După examinarea contoarelor pe tema a ceea ce sunt bateriile pentru pasageri și camioane (pentru camioane și mașini), devine clar că atunci când cumpărați, ar trebui să vă ghidați de parametrii vehiculului. Le puteți găsi în manualul de instrucțiuni. În primul rând, este necesar să se acorde atenție capacității bateriei, care reflectă capacitatea bateriei de a alimenta dispozitivele electronice în cazul unui generator defect.

Cea mai populară este bateria auto de 90 A/h, dar acesta nu este un parametru universal, așa că verificați documentația mașinii înainte de a merge la magazin. Pentru a exclude procesul lung de selecție, cumpărați și luați vechea unitate cu dvs. la magazin. De asemenea, este necesar să țineți cont de faptul că acum piața este plină de diverse falsuri, prin urmare, atunci când cumpărați o baterie, trebuie să vă asigurați că sunt indicate țara producătorului, fabrica și data de fabricație.

În plus, între componente trebuie să existe un pașaport tehnic și nu sunt permise defecte pe carcasă. De multe ori poti intampina o problema atunci cand dimensiunile bateriei nu se potrivesc cu priza care ii este rezervata sub capota.... Prin urmare, este mai bine să spuneți consultantului atunci când cumpărați parametrii tehnici ai mașinii pentru a găsi modelul bateriei din catalog. Dar acest lucru nu funcționează întotdeauna, din anumite motive, literalmente, câțiva milimetri devin critici, iar bateria nu mai este pusă la loc. Cea mai bună cale de ieșire este să aduci o baterie veche la magazin, dar acest lucru nu este întotdeauna ușor, deoarece această unitate are o masă foarte tangibilă.