Характеристика аккумуляторных батарей – Характеристики автомобильных аккумуляторов: виды и технические параметры аккумуляторных батарей для автомобилей

Содержание

Основные характеристики аккумуляторных батарей | АКБ

Коэффициент преобразования энергии

Энергия, которая подводится к батарее в процессе заряда, всегда больше энергии, отдаваемой ею при разряде. Превышение энергии заряда над энергией разряда объясняется необходимостью покрытия затрат на проведение электрохимических процессов при заряде. Чтобы зарядить батарею, необходимо подвести к ней энергию, величина которой составляет от 105 до 110% отданной ранее энергии. Это соотношение (равное от 1,05 до 1,10) называют коэффициентом преобразования энергии.

Емкость аккумуляторной батареей

Емкость батареи или отдельного аккумулятора равна отдаваемой ими электроэнергии, измеряемой в ампер-часах (А·ч). Емкость зависит от температуры и разрядного тока. Она уменьшается при увеличении разрядного тока и снижении температуры окружающей среды (особенно при минусовых ее значениях).

Номинальная емкость K20

Это указываемая изготовителем в А·ч емкость, которая определяется в режиме 20-часового разряда полностью заряженной батареи. Величина тока разряда рассчитывается по формуле K20 : 20 ч. Напряжение на выводах батареи при этом должно оставаться на уровне не ниже 10,5 В. Например, разрядный ток батареи емкостью 60 А·ч должен быть равен:

60 А·ч : 20 ч = 3 А

Таким образом батарея номинальной емкостью 60 А·ч должна отдавать ток силой 3 А в течение 20 часов, причем напряжение на ее выводах должно быть выше 10,5 В.

Ток холодной прокрутки

Ток холодной прокрутки (пусковой ток) характеризует способность аккумуляторной батареи обеспечивать пуск двигателя в холодное время года. Ток холодной прокрутки – это указанный производителем ток, который способна отдавать новая полностью заряженная батарея при температуре -18°C в течение установленного нормативом времени. При этом напряжение на ее выводах не должно падать ниже определенного значения, определяемого нормативными значениями.

Номинальное напряжение автомобильной батареи

Номинальное напряжение автомобильной батареи равно произведению номинального напряжения аккумулятора на число (последовательно включенных) аккумуляторов в батарее. В соответствии со стандартом номинальное напряжение свинцового аккумулятора равно 2 В, поэтому у аккумуляторной батареи оно должно составлять 12 В.

Напряжение начала газовыделения

Напряжение начала газовыделения – это напряжение аккумулятора, при котором начинается интенсивное выделение газов. Обычно газы начинают обильно выделяться при напряжении на клеммах более 14,4 В (или 2,4 В на выводах аккумулятора).

характеристика батареи, принцип работы АКБ, конструктивные отличия

6ст 55Каждый владелец автомобиля рано или поздно сталкивается с ситуацией, когда нужно приобрести качественный и долговечный аккумулятор. При этом покупка должна быть не только проста в обслуживании, но и надёжна, ведь качественная батарея отлично справляется со своим главным предназначением независимо от условий эксплуатации. В связи с этим самым востребованным считается аккумулятор 6СТ-55, который отличается множеством преимуществ и доступной ценой.

Общее описание изделия

Универсальный аккумулятор 6СТ-55А относится к категории классических стартерных батарей, благодаря чему вот уже несколько лет занимает лидирующие позиции по показателям мощности. Эта АКБ в состоянии обеспечить своевременный запуск двигателя и полноценное обслуживание оборудования, которое установлено на автомобилях разного уровня. Это касается не только малолитражек, но и тех машин, которые относятся к среднему и даже повышенному классу мощности.

Производителями были проведены многочисленные исследования такой батареи, благодаря которым удалось установить, что 6СТ-55 может восполнить потребности грузового автомобиля. Такой результат достигается благодаря тому, что АКБ имеет высокие пусковые показатели, а также хороший запас резервной мощности.

Чаще всего такие аккумуляторы можно встретить на отечественных автомобилях ГАЗ и ВАЗ. А вот перечень известных мировых брендов более широк, так как АКБ 6СТ-55 часто устанавливают на Мерседес, Ауди, Хонду, Ниссан, БМВ, Рено.

Аккумулятор 6ст 55Производители такой батареи утверждают, что её можно использовать для пуска двигателей и питания вспомогательного оборудования легковых автомобилей, тракторов и другой автотракторной техники. АКБ характеризуется как надёжный свинцово-кислотный агрегат. Это связано с тем, что только кислотные модели обладают наибольшим внутренним сопротивлением и способны отдавать ток силой в несколько сотен ампер за небольшой промежуток времени. Именно этот параметр очень важен для стабильной работы стартера в момент запуска двигателя (особенно в зимний период).

Характеристики аккумулятора 6Ст55 указывают на то, что это оборудование изготавливается в соответствии со всеми инновационными технологиями, где используется высокотехнологическое оборудование и самые современные и качественные материалы. Длительный срок работы АКБ обусловлен тем, что на производстве широко применяются полиэтиленовые сепараторы-конвертеры, которые предотвращают возможное замыкание. Быстрая зарядка аккумулятора происходит благодаря использованию специфических расширителей. За счёт того, что производители задействовали сбалансированное соотношение электролита и активной массы, в итоге была достигнута высокая мощность батареи.

На сегодняшний день такое оборудование выпускается в двух исполнениях:

  1. Обратная полярность.
  2. Прямая полярность.

Акб 6ст 55

Как показывает практика, аккумулятор 6 СТ 55 очень надёжен, стабилен, долговечен и не требует специального обслуживания. Его размеры универсальны, благодаря чему батарея может быть установлена на любую технику в своём классе.

Конструктивные особенности

Стабильную работу батареи обеспечивают шесть встроенных аккумуляторов, которые закрыты специальным моноблоком из пластмассы. Все они соединены между собой в определённой последовательности с помощью прочных межэлементных деталей, которые скрыты от посторонних глаз. Конструктивные особенности этих элементов обеспечивают повышенную устойчивость к различным механическим нагрузкам. Стоит отметить, что два крайних аккумулятора имеют специальные борны вводного типа, которые обязательно соединены с выводами для болтового или же конусного соединения.

Конструктивные особенностиШесть мощных аккумуляторов закрыты цельной крышкой, которая изготовлена из того же материала, что и сам моноблок. Производители отмечают тот факт, что надёжная герметизация батареи в местах соединения крышки и моноблока выполнена с помощью специальной термосварки. Что касается электродов, они изготовлены из малосурьмянистых сплавов. Благодаря чему удаётся добиться минимального расхода воды во время активной эксплуатации. На поверхности крышки размещены шесть небольших заливочных отверстия, которые закрываются специальными пробками.

Стоит отметить, что положительный борн от первого аккумулятора и отрицательный борн от последнего аккумулятора обязательно проходят через своеобразные втулки крышки и запаиваются. Благодаря этому образуются отверстия под болтовое соединение или же выводные конуса. Помимо этого, батареи обязательно снабжаются переносными устройствами.

Высокое качество аккумуляторов 6СТ-55 достигается благодаря тому, что эта категория автомобильных оборудований изготавливается в соответствии со всеми законодательными нормами. Номинальное напряжение свинцово-кислотных батарей находится в пределах 12 В.

Аккумуляторные клеммы: типоразмерыДля внутреннего рынка все АКБ изготавливаются исключительно в цельном исполнении, а вот для экспорта — с крышками различной конструкции (переносные устройства, болтовое соединение, пробки, выводы разной полярности, газоотводные коллекторы).

Все аккумуляторы поставляются уже готовыми к использованию (полностью заряжены и заправлены электролитом). Стоит отметить, что в некоторых случаях можно приобрести батареи в сухоразряженном состоянии. По конструктивному исполнению такой вид оборудования полностью безопасен для человека и окружающей среды. Стабильная работа аккумуляторов достигается при условии эксплуатации в тропическом или умеренном климате.

Основные элементы аккумулятора

Процесс подключения батареи к электрооборудованию основан на двух выводах, которые изготовлены из свинца. К тому же плюсовая клемма всегда гораздо толще, нежели отрицательная. Благодаря этому пользователю будет сложно ошибиться в момент подключения. Полярность может быть обратной либо прямой. Обратная полярность — плюс справа, прямая — слева. Некоторые модели могут быть оснащены специальным индикатором, который всегда показывает уровень заряженности батареи.

Качественная АКБ 6СТ-55 включает в себя четыре базовых элемента:

  1. Основные элементы аккумулятораУниверсальные электроды. Эти детали производятся исключительно из свинца в виде решёток. В их ячейки обязательно впрессовывают специальное активное вещество, которое имеет пористую структуру. Для отрицательных пластин оно изготавливается из свинцового порошка, с незначительными примесями сернокислого бария, а вот для плюсовых добавляют серную кислоту. Стоит отметить, что именно пластины заряжают.
  2. Электролит. Это вещество изготавливается из нескольких компонентов: серной кислоты и чистой воды. Вся эта смесь обязательно заливается в банки. Именно электролит позволяет заряженным частицам перемещаться от электрода к электроду.
  3. Специальная банка. Этот элемент состоит из набора специфических пластин (электродов), все они изолированы специальными кислотоупорными сепараторами.
  4. Корпус аккумулятора. Для изготовления этой части батареи используется кислотоустойчивая пластмасса. В самой ёмкости предусмотрены специальные отделения для монтажа шести банок.

Функциональные возможности

Аккумулятор 6СТ-55 — это многофункциональное устройство, в котором под воздействием химических процессов вырабатывается и накапливается электрическая энергия. Принцип работы основан на том, что между вмонтированными свинцовыми пластинами происходит специфическая реакция. Стоит отметить, что электроды опущены в серную кислоту (электролит). Во время зарядки электрическая энергия перерабатывается в химическую, а при разряде — все наоборот. Этот процесс носит циклический характер: разрядка — зарядка

.

Аккумулятор 6ст 55а: зарядкаКогда пользователь подключает батарею, то происходит разряд. В этот момент все пластины активно взаимодействуют с серной кислотой. В результате этого образуется сульфат свинца и вода, что провоцирует незначительное уменьшение плотности электролита. Зарядка происходит в тот момент, когда двигатель автомобиля активно работает, основную функцию в этом случае выполняет генератор. Благодаря этому сульфат свинца преобразуется в серную кислоту, что повышает плотность электролита.

Стоит отметить, что высокое напряжение при зарядке аккумулятора существенно снижает уровень электролита. В то время как низкое напряжение не может полностью зарядить батарею, что уменьшает её эксплуатационный срок. Именно поэтому, чтобы приобретённая АКБ служила как можно дольше, нужно создать оптимальные условия для её работы.

Кроме того, температура окружающей среды существенно влияет на работоспособность устройства. Слишком жаркая погода увеличивает коррозию электролитов, что чревато уменьшением заряда батареи (саморазряд). А вот в морозы происходит снижение плотности электролита. Когда аккумулятор не эксплуатируется, то он постепенно разряжается.

Технические характеристики АКБ

Аккумуляторы 6СТ-55 относятся к категории необслуживаемых устройств. От пользователя требуется только периодическая доливка дистиллированной воды (при нормальных эксплуатационных условиях эта процедура проводится не раньше, чем через 1 год после покупки). Но, чтобы устройство исправно работало и не подводило в самые ответственные моменты, нужно обеспечить оптимальные эксплуатационные условия. В этом случае важно учитывать основные технические характеристики батареи:

  • Аккумулятор 6ст 55: характеристикиПоказатели номинального напряжения достигают отметки 12 вольт.
  • Полярность имеет два варианта: обратная и прямая.
  • Стандартная ёмкость батареи. Этот показатель составляет 55 ампер в час.
  • Масса аккумулятора с залитым электролитом — 14,5 кг.
  • Способность к разбросу показателей вырабатываемого пускового тока. Минимальный показатель составляет 450 ампер, а вот максимальный — 560 ампер.
  • Внутри корпуса расположено шесть мощных аккумуляторов (6 отдельных элементов по 2 вольта).
  • Габариты. Чаще всего аккумуляторы этой серии имеют параметры 242х175х190. Но в некоторых случаях могут быть исключения — длина может быть увеличена до 270 мм. А вот показатели высоты и ширины остаются неизменными.

Критерии правильного выбора

В момент покупки новой аккумуляторной батареи для своего автомобиля нужно учитывать ряд основных правил. Прежде всего, выбранное устройство должно соответствовать отведённому для него месту. Речь касается габаритов аккумулятора, которые лучше всего несколько раз перепроверить. Помимо этого, нужно учитывать показатели пускового тока, который в пределах ёмкости на 55 Ач может существенно отличаться (более чем на 100 ампер).

Немаловажным показателем считается полярность. Специалисты не рекомендуют ставить на место старой АКБ с обратной полярностью прямую, и наоборот.

Особое внимание нужно уделить нескольким эксплуатационным характеристикам. К ним относится интенсивность эксплуатации машины (вероятность дальних междугородних переездов, средний дневной пробег). Особое внимание нужно уделить климатическим условиям, резким перепадам температуры. Но главную роль в этом случае играет количество установленной электроники, так как дополнительные приборы могут перегружать сеть.

Определение уровня залитого электролита

Определение уровня залитого электролитаСпециалисты утверждают, что уровень электролита в каждом элементе батареи должен находиться между линиями МАХ и MIN (эти метки нанесены на полупрозрачный корпус аккумулятора). Категорически нельзя допускать эксплуатацию устройства, когда уровень электролита находится ниже минимума. Стоит отметить, что если таковых меток на корпусе просто нет, тогда нужно следить за тем, чтобы уровень серной кислоты был на 15 мм выше, чем верхний край сепараторов.

Во время эксплуатации количество электролита постепенно уменьшается, так как испаряется вода, которая входит в его состав. Чтобы восстановить все эти показатели, нужно просто долить дистиллированную воду. Если недостаточный объем электролита связан с его выплескиванием, тогда нужно долить эту жидкость такой же плотности, что и оставшаяся в аккумуляторе.

основные характеристики, преимущества и особенности эксплуатации

Литиевая батареяТяжело представить себе жизнь современного общества без различных гаджетов и электронных приборов. Смартфоны, планшеты, ноутбуки — все это является незаменимым атрибутом комфорта в 21 веке. Но далеко не каждый пользователь знает, что подобные устройcтва работают на литиевых батареях и нуждаются в правильном обслуживании.

История возникновения

Первые упоминания о разработках литиевых аккумуляторных батарей датируются началом прошлого века. Первые полноценные модели вошли в эксплуатацию в 70-ых годах 20 века и включали в себя анод из лития. За счет отличных рабочих показателей и большого срока службы они быстро стали пользоваться большой популярностью и заняли лидерскую нишу на рынке батарей.

Являясь хорошим восстановителем, литий позволил производителям достичь максимального напряжения и удельной энергии батарей. При этом процесс усовершенствования технологии занял ещё около 20 лет, и только недавно литиевые аккумуляторы вошли в широкий обиход и стали применяться в самых различных сферах человеческой деятельности.

В этот период специалисты усердно трудились над повышением безопасности устройств, искали новые материалы и технологичные открытия, которые сделали бы их более продуктивными.

Разновидности литиевых батарейВторичные литиевые модели, имеющие апротонные электролиты, а также модели с твёрдым катодом работают по тому же принципу, что и классическая разновидность. Минусовой электрод обеспечивает анодное растворение вещества, а в кристаллическую решетку элемента с плюсовым зарядом подаётся литий. При осуществлении зарядки процессы идут в обратном порядке.

Для разработки материалов под плюсовой электрод понадобилось немного времени. Основная задача, которая преследовалась производителем, заключалась в протекании обратимых процессов. Речь идет об идее анодной экстракции и катодном внедрении. На официальном языке такие этапы носят названия деинтеркалирования и интеркалирования. При проведении опытов исследователи внедряли самое различное сырье.

В идеале нужно было достичь отсутствия изменений при циклировании процессов. Особое внимание уделялось таким материалам:

  1. TiS2 (дисульфид титана).
  2. Nb (Se)n (селенид ниобия).
  3. Сульфиды и диселениды ванадия;
  4. Сульфиды меди и железа.

Достичь максимальных удельных показателей катода удалось с помощью оксидов металлов. Для этого исследователи проводили массу экспериментов с разными оксидами, пытаясь определить оптимальную обратимую работу. Задача заключалась в том, чтобы изменения объема катода не превышали 20 процентов.

Устройство аккумулятора

Практически любой современный li lon аккумулятор имеет особую конструкцию, которая отличается абсолютной непроницаемостью и герметичностью. Причём подобное требование к производству батареек продиктовано недопустимостью вытекания электролита, который находится внутри, ведь именно он обеспечивает стабильную работу устройства.

Помимо этого, в литий-ионных батарейках в роли отрицательного электрода выступает алюминий, в то время как в качестве положительного электрода работает медь. При этом аноды и катоды могут быть изготовлены практически в любой форме, хотя на практике чаще всего они встречаются в форме цилиндра или продолговатого прямоугольника, обёрнутого в фольгу. Аккумулятор имеет простое устройство:

  • Li lon аккумулятор Конструкция таких аккумуляторов может изготавливаться в двух основных вариантах: цилиндрическом и призматическом. В цилиндрическом исполнении сепараторный пакет и электроды устройства сворачиваются в рулон, а затем помещаются в специальный корпус, который может делаться из стали или алюминия. Корпус соединяется с отрицательным электродом, а через изолятор выводится положительный полюс батарейки прямо на крышку устройства. Что касается призматического варианта аккумулятора, то он производится путём складывания друг на друга плоских прямоугольных пластинок.
  • На медной фольге находится анодный материал, а на алюминиевой — катодный материал. Они разделяются при помощи пористого сепаратора, пропитанного электролитом.
  • Батарея li ionЭлектроды, помещённые в аккумуляторный пакет, устанавливаются в прочный и герметичный корпус, в то время как катоды и аноды плотно присоединяются к специальным клеммам, предназначенным для снятия тока и обеспечения надёжного контакта с частями электроцепи (токосъёмник).
  • Сразу же под крышкой аппарата размещаются дополнительные устройства. Например, одно — для регулирования увеличения сопротивления, а второе — для разрыва электросвязи между катодом и клеммой. Помимо этого, в аккумулятор может быть встроен специальный предохранитель, который позволяет сбрасывать сильное давление в случае нарушения условий эксплуатации прибора.
  • Чтобы увеличить уровень безопасности в процессе использования устройства, батарейка li ion может быть оснащена внешней электронной системой защиты. Благодаря этому элементу исключается вероятность перегрева устройства, замыкания или чрезмерной перезарядки батарейки.

Чаще всего АКБ производятся в призматическом исполнении, поскольку такие устройства больше всего подходят для современных гаджетов наподобие мобильных телефонов, планшетов или ноутбуков.

Виды и область применения

Сегодня выпускается несколько видов Li-Ion батарей, отличающихся активными веществам. Объединяет эти батареи герметичный необслуживаемый корпус. Наибольшее распространение получили 6 видов АКБ:

  • Характеристики и особенности литиевой аккумуляторной батареи (Li ion)Литий-кобальтовый — катод в этом типе источника питания изготовлен из оксида кобальта, а анод — из графита. Активно используется в мобильных электронных устройствах.
  • Литий-марганцевый — марганец обеспечивает более низкое сопротивление в сравнении с кобальтом. Эти батареи используются в портативных электроинструментах и медицинском оборудовании.
  • Литий-марганец-кобальт-никель-оксидный — катод изготовлен из смеси марганца, кобальта и никеля, что позволяет устранить недостатки каждого металла и усилить их положительные свойства. Применяется в ИБП для компьютеров, электромобилях, солнечных электростанциях, системах аварийного освещения и т. д.
  • Литий-железо-фосфатный — обладает высоким сроком эксплуатации, устойчив к неправильному использованию, способен выдавать ток большой силы. Применяется в специализированных устройствах, нуждающихся в высоких токах нагрузки.
  • Литий-кобальт-алюминий-никель-оксидный — имеет высокий показатель энергетической плотности и долговечности, но стоимость такого источника питания довольно высокая. Применяется в промышленности и медицине.
  • Литий-титанатный — практически по всем параметрам превосходит классические Li — Ion батареи, но высокая стоимость сдерживает широкое распространение. Применяется в электромобилях и системах уличного освещения на солнечных элементах.

Недостатки в конструкции

Работа литий-ионных аккумуляторовВместе с этим, новые батарейки получили несколько критических недостатков, которые, впрочем, не сказались на их популярности и распространённости. Так, от перегрева они, как правило, воспламенялись или даже взрывались. Многие компании были вынуждены отзывать целые партии своих устройств из-за таких проблем. Для того чтобы противостоять этому, производителям пришлось вшивать прямо в аккумуляторы контроллеры заряда, которые управляли его уровнем и следили за температурой. При этом, по достижении пороговых значений, они могли просто отключить аппарат, чтобы дать ему остыть.

Другой неприятной особенностью стал эффект памяти. Его действие заключалось в том, что, по мере эксплуатации, батарея претерпевает множественные последовательные циклы неполного заряда и разряда. В результате, при активном использовании устройства, возникали проблемы с недостаточным временем работы.

Это связано с тем, что неполные заряды оставляют на катоде некоторое количество невысвобожденных частиц. Они имеют свойство накапливаться, при этом не влияя на показатели напряжения.

Чтобы преодолевать такие негативные последствия, производители давали несколько советов:

  • Избегать заряжать аккумулятор вблизи нагревательных приборов. Тепло усугубляет эффект накапливания, так как при более высоких температурах скорость реакции увеличивается.
  • Не давать батарее разряжаться полностью. Так на катодах, имеющих малую площадь сечения, не будет остаточных ионов, способных влиять на истинные показатели уровня заряда.

Близкая к комнатной температура считается наиболее приемлемой для литий-ионных батарей. Перегрев или переохлаждение вредят им практически одинаково. Например, пользователи гаджетов с алюминиевых корпусом некоторое время назад сетовали на то, что они сильно разряжаются на морозе. Степень ускорения этого процесса могла превышать величину в 50%. Для того чтобы это исправить, новые модели пытались выпускать с минимальными добавлениями в корпус металлов. В это время популярность приобрели поликарбонатные и стеклянные панели, которые обладали более низкой теплопроводимостью по сравнению с металлом.

Дальнейшее развитие

Сфера применения литиевых батарейПри работе с анодом появлялись многочисленные проблемы, т. к. при зарядке и осаждении лития создавалась поверхность с высокой активностью. При этом химический элемент оставался на поверхности катода, превращаясь в дендриты. В конечном итоге появлялась пассивная пленка, обволакивающая частицы лития и нарушающая взаимодействие с основным элементом. Вскоре этому процессу даже дали название — инкапсулирование.

За счет такой реакции, после определённого количества циклов, электроды теряли рабочие характеристики и теряли оптимальный температурный баланс внутри батареи. При этом в определённый промежуток времени элемент приобретал температуру плавления лития, и реакция становилась неконтролируемой.

Из-за этого, в начале 90-ых годов прошлого столетия, большинство выпускаемых моделей были возвращены обратно производителю. Речь идет о самых первых источниках питания, которыми оснащались мобильные девайсы. В те времена частота случаев взрыва телефона во время разговора была очень высокой. Упоминаются факты об обжигании лица человека и более серьезных последствиях. Кроме повышенной пожароопасности такие элементы вызывали короткое замыкание.

Учитывая сложившуюся ситуацию, исследователи стали искать более оптимальные решения и пытались найти выход из ситуации. Изначально они начали развивать метод обработки поверхности катода, пытаясь избежать образования дендритов введением в электролит всевозможных добавок. Учеными достигались большие успехи, но полностью решить проблему не удалось — до сегодняшнего дня.

Современное производство

Где используется литиевая батареяВ настоящее время электрод с отрицательными показателями создаётся не из чистого лития, а из различных сплавов. Лучшие показатели демонстрирует сплав алюминия и лития. В процессе разряда подобный электрод вытравливает литий, а при зарядке все происходит обратным образом. При осуществлении цикла «заряд-разряд» меняется концентрация лития в сплаве. Естественно, таким образом происходит небольшая потеря активности элемента, а потенциал электродов из сплавов снизился на 0.2−0.4 вольта.

То же самое касается рабочего напряжения и взаимодействия электролита и сплава. Однако такое действие оказало и положительный эффект, т. к. снизился и саморазряд.

Тем не менее, сплав из алюминия и лития не стал пользоваться большой популярностью и быстро вышел из обихода. Объяснялось это обильным изменением удельного объема сплавов, а при глубокой разрядке электрод становился хрупким и осыпался. Учитывая сложившуюся ситуацию, производители решили отказаться от этого направления, в пользу изучения остальных материалов, в частности, сплавов.

В результате продолжительных исследований удалось убедиться в том, что наиболее продуктивные характеристики свойственны сплавам лития с тяжелыми металлами. В качестве примера можно взять слав Вуда, показавший отличное сохранение удельного объема. Тем не менее, его не стали активно использовать — по причине недостаточных удельных характеристик для полноценной работы батареи.

Недавно производители литиевых батарей убедились в том, что металлический элемент не обладает необходимой стабильностью, поэтому они стали развиваться в другом направлении. После принятия решения отказаться от использования компонентов батареи в чистом виде инженеры начали задействовать ионы лития. Таким образом на рынок вышли литий-ионные разработки.

Плотность этих устройств значительно ниже, чем у литиевых, но в плане технической безопасности и комфорта использования у них вообще нет равных.

Тонкости эксплуатации и принцип работы

Как продлить сроки службы литиевой батареиНе секрет, что продолжительность службы литиевых аккумуляторных батарей напрямую зависит от обслуживания и соблюдения правил эксплуатации. Любое отклонение от них может повлечь за собой неприятные последствия и привести к выходу источника питания из строя.

В качестве примера можно взять модели, которые разрабатываются для мобильных смартфонов, планшетов и прочих портативных устройств. Как правило, от недобросовестных пользователей эти аккумуляторы защищаются специальными контроллерами.

Первое ключевое правило эксплуатации заключается в том, что литиевые аккумуляторы должны функционировать под напряжением 2,7−4,2 вольта. Нижний показатель определяет минимальный уровень заряда, а верхний — максимальный. Любое отклонение от установленных показателей может повлечь за собой снижение емкости батареи.

Современные модели оснащаются графитовыми электродами. Эти элементы имеют минимальный показатель — 3 вольта. Если говорить о 2,7 В, это подходит для электродов из кокса. Эффективность отдачи электрической энергии при снижении напряжения получила название «емкость».

Для продления срока службы устройства достаточно слегка сузить диапазон напряжения. В большинстве случаев он составляет 3,3−4,1 В. Опытные специалисты утверждают, что лучшая продолжительность эксплуатации таких источников питания замечтается при уровне заряда 45%. Заряжать такую батарею рекомендуется при 15−25% заряда, а снимать с зарядного устройства после достижения 100-процентных показателей.

Глубокий разряд и заряд батареи предотвращается специальным контроллером. В его качестве используется небольшая плата с микросхемой. Сегодня этот элемент присутствует практически на всех аккумуляторных батареях во всевозможных девайсах:

  1. Мобильных телефонах.
  2. Планшетах.

Без сомнений, эффективность работы литиевых аккумуляторов и срок их службы тесно связаны с контроллером. Пользователю важно не принимать участия в этом процессе, иначе последствия могут быть необратимыми.

Стандартные параметры

Все разновидности литиево-ионных АКБ имеют типичные характеристики, независящие от их состава и сферы использования. Они состоят в следующем:

  • Общее время подзарядки устройства составляет от 2 до 4 часов.
  • Количество циклов: разрядка/зарядка при достижении 20 процентов ёмкости батарейки колеблется от 500 до 1000.
  • Напряжение минимальное варьируется от 2,2 до 2,5 В.
  • Напряжение максимальное составляет от 4,25 до 4,35 В.
  • При обычной комнатной температуре самостоятельный заряд устройства составляет около 7% в год.
  • Температурный режим, в диапазоне которого батарея может исправно функционировать, колеблется в пределах от 20 до + 60 градусов.

Лучше всего заранее ознакомиться с техническими параметрами АКБ. Это поможет избежать ошибок в процессе использования литиево-ионной батареи и увеличит срок её эксплуатации.

Этапы эксплуатации аккумулятора

Как и у каждого электронного устройства, источники питания имеют свой жизненный путь. Чтобы они служили как можно дольше без необходимости замены, нужно следовать правилам корректной эксплуатации на каждом из этапов. Их несколько:

  • Первичный цикл заряда-разряда.
  • Повседневная эксплуатация.
  • Хранение.
  • Утилизация.

Этапы эксплуатации аккумулятораПри поступлении к пользователю аккумулятор стоит подвергнуть нескольким последовательным полным разрядам и зарядам. Так можно настроить контроллер внутри на оптимальные параметры и существенно продлить срок использования. Для этого нужно, не подзаряжая, полностью опустить уровень заряда к значению, близкому к нулю, а после его зарядить. Повторять такой процесс лучше не более трёх-четырёх раз. В последующих случаях батарее будет наноситься только вред.

При повседневной работе лучше не допускать снижения уровня ниже пятнадцати — двадцати процентов. Заряжая, не стоит оставлять устройство подключённым к сети на ночь. Тогда батарея находится под постоянным дежурным напряжением, что снижает время её жизненного цикла.

Использование некачественных зарядок тоже может сильно сократить срок жизни аккума. При их изготовлении применяются некачественные электротехнические материалы, что приводит к несоответствию указанных характеристик с реальными.

Например, если напряжение, выдаваемое зарядником, будет превышать норму хотя бы на 5%, неизбежна постепенная потеря ёмкости. То же касается и силы тока, который поступает на модули. Проверить эти параметры можно любым мультиметром. Для этого зарядное устройство вставляется в розетку, а к плюсовому и минусовому пинам на его конце прикладываются щупы измерительного прибора.

Утилизация отработанных батарейИзмерительный прибор должен быть выставлен в режим до 20 вольт переключателем на корпусе. Если результат в пределах нормы, тогда тревожиться не стоит. В других ситуациях — например, когда при заявленных 5 вольт выдаётся 5,1−5,2, такое устройство лучше не использовать. От него у батареи неминуемо произойдёт деградация ёмкости.

Правильно определять полярность пинов на разъёме зарядника не требуется: даже если она будет перепутана, на экране просто высветится значение со знаком минус. Больше проблем может доставить именно их поиск. Для того чтобы безошибочно определить два пина, отвечающие за питание, нужно переключиться в режим «звонилки», то есть измерения сопротивления с сигналом при коротком замыкании. Нужно пройтись по всем пинам последовательно: пара, при которой мультиметр издаёт писк, и есть искомые контакты.

Хранение элементов

Если планируется оставить устройство на некоторое время, следует правильно его хранить. Для этого нужно периодически его подзаряжать. Таким образом, компенсируется тот саморазряд, который произошёл за время простоя. Оптимальным промежутком между такими операциями будет около 450−550 часов. Но правильнее всего следить за падением напряжения.

Необязательно постоянно проверять показатель, достаточно делать это раз в неделю. Принцип таков:

  1. Соблюдая полярность, нужно приложить щупы к позитивному и негативному контактам. Мультиметр должен быть в режиме измерения напряжения до 20 вольт.
  2. При результате в 4 и меньше вольт на экране, нужно подзарядить элемент.
  3. Когда напряжение поднимается до 4,2−4,3 вольт, прекратить подачу питания.

За процессом нужно внимательно следить. Перезаряд для батареи на хранении опасен. Он может провоцировать осаждение ионов невалентного металлического лития. При этом растёт выделение кислорода, который заставляет корпус расширяться. Так и появляются «вспухшие» аккумуляторы.

 

Срок службы

Описание литиевой батареиКачественная литиевая батарея способна проработать до 500 циклов «заряд-разряд». Такой показатель характеризует большинство современных аккумуляторов, которыми оснащаются электронные приборы. Что касается времени работы на одном заряде, то его определяет масса факторов, в том числе и интенсивность использования устройства. Если пользователь постоянно смотрит фильмы в высоком разрешении, играет в игры со сложной графикой или проводит много времени в интернете, аккумулятор может лишиться своего рабочего ресурса всего за один год. Однако у среднестатистических потребителей срок службы без необходимости замены достигает ¾ лет.

Важным атрибутом долгой и эффективной работы батареи является правильная зарядка. Чтобы избежать потери рабочего ресурса, важно использовать исключительно штатное зарядное устройство, отказываясь от дешевых китайских аналогов. Как правило, в качестве такого прибора выступает зарядка с напряжением 5 вольт. Что касается штатных моделей, они обеспечивают 0,5−1 *С (этот показатель указывает на номинальную ёмкость батареи).

Процесс зарядки условно разделяется на несколько этапов:

  1. Виды литиевых аккумуляторовПервый этап занимаемо около одного часа. На нем необходимо держать ток на постоянном уровне до тех пор, пока показатели напряжения не достигнут 4,2 вольта. В конечном итоге степень заряженности составит 70 процентов.
  2. Продолжительность второго этапа тоже равна одному часу. За этот промежуток времени контроллер выдает стабильные 4,2 вольта, а интенсивность тока снижается. Как только она опустится до 0,2 *С, можно начинать последний этап.
  3. На третьем этапе ток снижают при напряжении 4,2 вольта. По сути, он полностью повторяет предыдущий этап, но отличается стргоим соблюдением продолжительности в один час. В конечном итоге остается отключить зарядное устройство от сети.

Особенности хранения

Где применяется литиевая батарея

Не секрет, что практически все литиевые аккумуляторы подвергаются постоянной деградации. Этот необратимый процесс начинается непосредственно со снятия батареи с конвейера. За год усердной работы емкость АКБ может снизиться вплоть до десяти процентов, если учесть несоблюдение базовых правил эксплуатации и хранения.

Интенсивность деградации определяется многими факторами, включая степень заряженности и температуру ОС.

Если допускать повышение температурного режима до 40−50 градусов Цельсия, то деградация будет невероятно быстрой. Наиболее оптимальный рабочий режим — 0−10 градусов. Однако найти такие показатели в домашней обстановке проблематично. Поэтому лучше всего хранить оборудование при комнатной температуре и средней заряженности.

Также важно избегать попадания прямых солнечных лучей на батарею, а раз в шесть месяцев проводить глубокую разрядку и зарядку аккумулятора.

Учитывая специфику конструкции, не стоит самостоятельно разбирать аккумулятор и пытаться восстановить его. Только при наличии соответствующих навыков и опыта можно выполнить такую работу. Однако важно помнить о технике безопасности и не забывать использовать перчатки и защитные очки.

Правильный уход за литиевыми аккумуляторами — залог их долгой и надежной работы.

Утилизация отработанных батарей

Литий ионный аккумулятор: как использоватьТакие источники питания ни в коем случае нельзя выбрасывать просто в мусорку. Они имеют свойство выделять токсичные соединения в почву, тем самым загрязняя её кобальтом, медью и литием.

Кроме того, в производстве задействованы некоторые химические элементы, которые в природе не возобновляются. Потому вторичная переработка таких аккумуляторов — способ не исключать их из природного фона.

На сегодняшний день, к сожалению, не существует эффективных способов переработки и вторичного использования этих элементов. Современные технологии для этого процесса настолько энергозатратны, что легче просто утилизировать отработанные модули.

Это делается в несколько этапов:

  • Вскрытие в сухом и прохладном помещении.
  • Удаление всей массы литийсодержащего электролита из корпуса.
  • Разделение и растворение пластин.
  • Переплавка цветных металлов, извлечённых из модуля.

После этого пластик, из которого состоит корпус, измельчается в специальных установках. Его можно использовать как недорогое вяжущее для производства асфальта вместо смолистого битума.

Правильной утилизации способствует практика установки специальных урн в салонах сотовой связи, куда можно выбросить отработанный аккумулятор. В дальнейшем все они сдаются на специальные предприятия.

Сравнение аккумуляторов: таблица типов

Категория: Поддержка по аккумуляторным батареям
Опубликовано 02.03.2016 05:14
Автор: Abramova Olesya

Перезаряжаемые электрические батареи (аккумуляторные) играют важную роль в нашей жизни и многие повседневные дела были бы немыслимы без возможности подзарядки батареи. По мере развития технологий, все большее количество устройств оснащается аккумуляторами. Требования к современному аккумулятору включают в себя хороший показатель времени автономной работы, небольшую стоимость, долгий срок службы, достойные нагрузочные возможности, безопасность эксплуатации, простоту хранения и утилизации.

Наиболее распространенными аккумуляторными батареями являются свинцово-кислотные, никель-кадмиевые, никель-металл-гидридные и литий-ионные.

  • Свинцово-кислотные. Это самая старая электрохимическая система для перезаряжаемых батарей. Свинцово-кислотные батареи надежные, неприхотливые и экономичные, из недостатков – низкая удельная энергоемкость и ограниченный цикл жизни. Они используются для обеспечения движения инвалидных колясок и гольф-каров, для аварийного освещения и в качестве резервных источников питания, а также являются незаменимыми в качестве стартерных аккумуляторов для автомобилей. В связи с тем, что свинец является токсичным, эти аккумуляторы не могут быть утилизированы на обычной свалке.

  • Никель-кадмиевые. Проверенные временем никель-кадмиевые аккумуляторы используются там, где необходима долговечность, высокий ток разряда и стойкость к экстремальной температуре. NiCd батареи являются одними из самых стойких и долговечных, это единственная электрохимическая система, которая позволяет сверхбыструю зарядку с минимальным стрессом для батареи. Основные области применения: электроинструмент, медицинские приборы, источники питания для авиатранспорта. Из-за экологических проблем (кадмий очень токсичен) никель-кадмиевые аккумуляторы постепенно уступают свои роли другим электрохимическим системам.

  • Никель-металл-гидридные. Разработанный как замена неэкологичному NiCd аккумулятору, NiMH имеет в своем составе только умеренно токсичные металлы и обеспечивает более высокую удельную энергоемкость. NiMH аккумуляторы используются в медицинском оборудовании, гибридных силовых установках и промышленном оборудовании. Также выпускаются в типоразмерах АА и ААА для потребительского использования.

  • Литий-ионные. Будучи наиболее перспективной электрохимической системой, литий-ионная уже заменяет свинцово-кислотную и никель-кадмиевую во многих областях. Имея более чувствительную конструкцию, литий-ионные батареи нуждаются в дополнительных элементах безопасности. Они дороже, чем большинство других аккумуляторов, но большое количество циклов заряда/разряда и низкие эксплуатационные расходы дают неоспоримое преимущество в сфере перезаряжаемых источников питания.

Исследования в области вторичных электрических батарей не стоят на месте. Например, для тех же свинцово-кислотных аккумуляторов еще в 1970-х годах была разработана технология AGM (Absorbent Glass Mat), а в наше время они совершенствуется путем добавления углерода, что позволяет аккумулятору быстрее заряжаться и увеличивает срок его службы. Свинцово-кислотным батареям прогнозируют рост на рынке, но позиции литий-ионных батарей несмотря на это незыблемы. (Смотрите также: Типы литий-ионных аккумуляторов (Li-ion))

В таблице 1 сравниваются характеристики четырех наиболее часто используемых аккумуляторных систем. Системы именуются по активному материалу, который в большинстве случаев является материалом катода. В литий-ионной системе помимо лития используется кобальт, марганец и фосфат.

В таблице отсутствует популярная литий-полимерная система. Она получила свое название от уникального сепаратора и электролита. После полного цикла разработки и усовершенствования эта система будет иметь большой потенциал.

Также в таблице отсутствуют литий-металлические батареи. Эта технология подлежит дополнительной доработке в связи с образованием дендритов, которые негативно влияют на безопасность батарей. После решения данной проблемы, литий-металлические аккумуляторы обязательно найдут свое применение благодаря необычайно высокой удельной энергоемкости и хорошей удельной мощности. Также на основе лития идут разработки других перспективных электрических батарей.

Стандартизация в изготовлении ячеек для литий-ионных аккумуляторов сделала их дешевыми и доступными. Наиболее распространенным является формат 18650, ячейка диаметром 18 мм и длиной 65 мм. Этот формат предлагает большое разнообразие, высокую удельную энергоемкость, самую низкую цену и наиболее надежный сервис. Более чем 2,5 млрд ячеек формата 18650 были произведены в 2013 году.

Развитие литий-ионной технологии очертило три категории для применения. Все они доступны в формате ячейки 18650. Энергетическая категория, с ячейками высокой емкости, мощностная категория, с ячейками оптимизированными под высокие показатели подключаемой нагрузки, и гибридная категория, которая является компромиссом для вышеперечисленных требований. Также существуют и другие категории, разработанные для широкого диапазона рабочих температур и для устройств с импульсным режимом работы.

Спецификации

Свинцово-кислотная

NiCd

NiMH

Li-ion(1)

Кобальт

Марганец

Фосфат

Удельная энергоемкость

30-50

45-80

60-120

150-250

100-150

90-120

Внутреннее сопротивление

Очень низкое

Очень низкое

Низкое

Умеренное

Низкое

Очень низкое

Количество циклов заряда/разряда(2)(с сохранением 80% емкости)

200-300

1000(3)

300-500(3)

500-1000

500-1000

1000-2000

Время заряда(4)(часов)

8-16

1-2

2-4

2-4

1-2

1-2

Стойкость к избыточному перезаряду

Высокая

Умеренная

Низкая

Низкая. Встроенная защита

Саморазряд в месяц

5%

20%(5)

30%(5)

<5%

Встроенная система защиты потребляет 3%

Напряжение ячейки(номинальное)

1.2В

1.2В(6)

3.6В(7)

3.7В(7)

3.2-3.3В

Напряжение отсечки при заряде (вольт на ячейку)

2.40В

Система обнаружения полного заряда

Обычно 4.20В

Некоторые модели выше

3.60В

Напряжение отсечки при разряде (вольт на ячейку, 1С)

1.75В

1.00В

2.50-3.00В

2.50В

Пиковый ток нагрузки (лучший результат)

(8)

0.2С

20С

0.5С

<1C

>30C

<10C

>30C

<10C

Температура при заряде

от -20° до 50°С

от 0 до 45°С

от 0 до 45°С(9)

Рабочая температура

от -20° до 50°С

от -20° до 65°С

от -20° до 60°С

Техническое обслуживание

3-6 месяцев(10)

долив воды

Полный цикл заряда/разряда каждые 90 дней

Необслуживаемые

 

Требования безопасности

 

Термическая стабильность

Термическая стабильность, предохранитель

Обязательно наличие системы защиты(11)

В использовании

Конец 1800-х

1950

1990

1991

1996

1999

Токсичность

Очень высокая

Очень высокая

Низкая

 

Стоимость

Низкая

Умеренная

Высокая(12)

Таблица 1: Характеристики наиболее часто используемых аккумуляторных батарей. Цифры основаны на средних рейтингах коммерческих моделей батарей. Специальные аккумуляторы с повышенными характеристиками в рейтинг не включались.

  • Сочетание кобальта, никеля, марганца и алюминия повышает плотность энергии до 250 Вт/кг.

  • Время жизни аккумулятора основано на глубине разрядов. Отсутствие глубоких разрядов продлевает жизненный цикл.

  • Указанная продолжительность жизни аккумулятора предусматривает регулярное техническое обслуживание, во избежание эффекта “памяти”.

  • Технология сверхбыстрой зарядки разработана специально. (Смотрите также: Быстрые и ультрабыстрые зарядные устройства)

  • Показатель саморазряда имеет самое высокое значение сразу после зарядки. NiCd аккумулятор теряет 10% заряда в течение первых 24 часов, затем теряет по 10% за каждые 30 дней. Высокая температура и большой возраст батареи увеличивают саморазряд.

  • Значение напряжения в 1,25 В является стандартным, но значение в 1,20 В распространено более широко. (Смотрите также: Номинальное напряжение аккумулятора: как избежать путаницы)

  • Производители могут указать более высокое напряжение, ссылаясь на низкое внутреннее сопротивление. Это является маркетинговым ходом.

  • Способны питать импульсное устройство большой мощности, но необходимо время для восстановления между импульсами.

  • Не рекомендуется заряжать литий-ионные аккумуляторы при температуре ниже точки замерзания. (Смотрите также: Зарядка аккумуляторных батарей в условиях низких и высоких температур)

  • Обслуживание заключается в восстановлении плотности электролита путем добавления дистиллированной воды во избежание сульфатизации.

  • Встроенная в литий-ионные аккумуляторы схема защиты отсекает напряжение ниже 2,20 В и выше 4,30 В; для литий-железо-фосфатных могут использоваться другие значения.

  • Литий-ионные аккумуляторы могут стоить дешевле свинцово-кислотных в перерасчете на цикл.


Аккумуляторы EverExceed

 

OPzS NI-CD OPzV
аккумуляторы opzs промышленные аккумуляторы ni-cd аккумуляторы opzv
20 лет / 1500 циклов 25 лет / 2000 циклов 20 лет / 1500 циклов
для промышленного и частного применения: телекоммуникации, аварийное освещение, солнечные электростанции, системы безопасности, (UPS) источники бесперебойного питания и т.д.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о