Среди аккумуляторов различают три основные вида: свинцово-кислотные, никель-кадмиевые (из этой группы никель-железные и металл-гидридные) и литиевые. Отличаются они активными материалами, понятными из названия: свинцовые пластины и кислотный электролит; никелевая и кадмиевые пластины в щелочном электролите; литий, как отрицательный потенциал и плюс твердый электролит с другими полимерными материалами.
Основные характеристики, определяющие свойства и применение аккумуляторов, это - напряжение элемента (от 1 до 3,6В); емкость (запас энергии, который может питать нагрузку с определенной силой тока в чечение определенного времени, измеряется в ампер-часах - Ач); количество циклов заряда-разряда (что определят срок службы батареи). Есть еще некоторые параметры, определяющие применение аккумуляторов: диапазон рабочих температур, глубина разряда, значение токов заряда и разряда.
Свинцово-кислотные - самые распространенные АКБ, что обусловлено их простотой и доступностью. В никель-кадмиевых одна пластина содержит гидроокись кадмия, другая - гидроокись никеля. Активный материал в виде порошка запрессован в пластины, представляющие собой решетчатую или перфорированную структуру. Перфорация обеспечивает обмен зарядами через электролит. Бывают и конструкции со "спеченными" электродами. Эти аккумуляторы отличаются высокой надежностью, не слишком чувствительны к перепадам температур, не боятся глубокого разряда, перезаряда и они не могут внезапно выйти из строя как иногда случается со свинцово-кислотными. Срок службы у никель-кадмиевых в 1,5-2 раза больше, чем у свинцово-кислотных. 15-20 лет - никель-кадмиевых и 5-10 лет - свинцово-кислотные.
Никель-железные АКБ входят в группу никель-кадмиевых, но они отличаются более низкими характеристиками (ниже надежность, низкий КПД, большие потери, сложны в обслуживании). Интерес к ним возродился, благодаря простоте их утилизации и экологичности.
Еще одна разновидность АКБ - литиевые батареи. Они хорошо знакомы нам по мобильным телефонам, ноутбукам. Они были менее распространены на серьезных системах в силу своей дороговизны. Но сейчас ситуация изменилась, и литиевые батареи почти сравнялись по цене с никель кадмиевыми и всего лишь в два раза дороже свинцово-кислотных. Но все характеристики, будь-то температурный диапазон, ресурс, устойчивость к глубоким разрядам - лучше своих конкурентов. По характеристике удельного запаса энергии в минимальном объеме, они не знают себе равных. И поэтому, они сегодня плотно входят в альтернативную энергетику.
На работу аккумуляторов в большей или в меньшей степени оказывает температура. Свинцово-кислотные наиболее чувствительны к температуре эксплуатации и хранения - при повышенной температуре их емкость растет, но срок эксплуатации значительно сокращается. Никель-кадмиевые и литиевые менее чувствительны к температуре.
Отличаются АКБ и по режиму зарядки. Свинцово-кислотные могут заряжаться 8 - 48 часов. Никель-кадмиевые можно зарядить до 90% за несколько часов, а литиевым до полного заряда достаточно 60 - 20 минут.
Сроком службы АКБ называют расчетный срок службы в режиме буферного подзаряда (когда аккумулятор постоянно подключен к источнику постоянного тока и они иногда, от случая к случаю разряжаются. У свинцово-кислотных такой срок службы 3-5 лет., но может "прожить" и 10-15, у наиболее продвинутых 8 - 20 лет. Есть и другие, в зависимости от исполнения, технологии, состава активных материалов, от качества активных материалов, добавок. Чистота материала - это очень важный фактор, поскольку переработанный свинец рафинировать до бесконечности невозможно - меняется структура материала, и срок службы резко снижается.
Наиболее долговечные АКБ свинцово-кислотного типа - это АКБ из сплошного свинца. Так называемые элементы Планте, или как их сейчас называют GroE, могут служить и 20 - 30 лет.
АКБ бывают обслуживаемые, малообслуживаемые и необслуживаемые. Обслуживание - это простой контроль уровня электролита и долив в аккумулятор дистиллированной воды. Отметим, что при разряде аккумуляторной батареи происходит не просто испарение воды, а ее диссоциация - разложение на водород и кислород. Улетучивание происходит обычно через специальный фильтр пробки, которая защищает от испарений аэрозоля, паров, и от проникновения искры вовнутрь.
Литиевые - всегда необслуживаемые. Никель-кадмиевые, как правило, обслуживаемые, но в определенных условиях могут не обслуживаться десятилетиями. Свинцово-кислотные могут быть обслуживаемые (вентилируемые). Их ставят в отдельном помещении с серьезной вентиляцией. Вид свинцово-кислотных АКБ, в которых происходит восстановление воды (соединения водорода и кислорода), называются батареями рекомбинационного типа. У такого вида АКБ в раствор серной кислоты добавлены силиконовые добавки, чтобы кислород и водород не улетучивались, а встречались и рекомбинировали воду. Таким образом электролит имеет вид густой сметаны или геля, желе. При диффузии частички газов затрачивают больше времени, чтобы вылететь наружу и повышается вероятность встречи молекул водорода и кислорода. Такие АКБ называются гелевыми.
Самым удачным представителем герметичных батарей считаются AGM батареи. Здась пространство между пластинами заполняется пористым губчатым веществом, обычно это стеклокапиллярный материал, который пропитан электролитом. За счет длинного пути, который кислороду и водороду нужно пройти по лабиринтам этой губки, рекомбинация получается еще эффективней, чем в геле. AGM - Absorbent Glass Mat, абсорбция в стекловолоконном материале. При нормальных условиях зарядки коэффициент рекомбинации превышает 99%. Но через клапан-мембрану, рассчитанного на определенное давление, воздух по понемногу все разно стравливается, и это приводит к конечной точке службы необслуживаемой АКБ.
В тесной связи с описанными характеристиками находится и сфера применения АКБ. АКБ с жидким электролитом, благодаря подвижности заряда имеют лучшие динамические характеристики, то есть скорость заряда-разряда.
Гелевые желательно применять в системах, которые имеют стационарный продолжительный разряд, и точно так же неспешно могут заряжаться, потому что заряд большим током ведет к их разрушению. У гелевых больше циклический ресурс (500-600 циклов), по отношению к AGM (250-300). Но есть и исключения - АКБ ТМ EverExeed способны обеспечить 600 и более циклов глубокого разряда. Обслуживаемые АКБ имеют ресурс еще больше.
Технология литиевых батарей получила сегодня такое развитие, что они грозят оставить за спиной традиционные АКБ. Если пять лет назад они стоили в 6 раз дороже свинцово-кислотных, то сейчас только двукратное превышение цены на ряду с большим количеством преимуществ (4000 циклов заряда-разряда, срок службы 15 лет и пр.)
Литиевые батареи абсолютно другого типа, нежели свинцово-кислотные. Они управляемы на программном уровне и не могут работать без блока управления BMS (компьютер, который отслеживает все параметры, следит за зарядкой, прекращает разряд, фиксирует параметры состояния - и все это транслирует на монитор). Обычная батарея - это вообще черный ящик, там трудно определить, по какой причине батарея вышла из строя, почему потеряла емкость. Здесь же мы все видим, можем посмотреть историю, сколько циклов разряда прошла батарея.
Литий-ионные аккумуляторы легче и компактней. Быстрая зарядка, большие токи разряда, высокая плотность энергии (ВТ/кг), работа в широком t-диапазоне.
Сферы применения:
В энергетике, в огромном хозяйстве подстанций, систем различной автоматики и механики слежения. Подача насосами масла на подшипники генератора - процесс непрерывный и здесь нужна батарея любого типа, потому-что каких-то больших толчковых токов здесь не требуется. А вот при аварийных включениях требуются большие пусковые токи. Кратковременные, которые длятся доли секунды, включение - и ток заканчивается. Здесь пригодятся свинцово-кислотные аккумуляторы типа GroE.
В телекоммуникациях (мобильные операторы, системы фиксированной связи) используются, как правило, стационарные свинцово-кислотные, потому что в используется стационарный продолжительный разряд и не нужны динамические режимы. Важный параметр здесь срок службы. а участках, где возможен глубокий разряд, устанавливают свинцово-кислотные с трубчатыми пластинами типа OPzS или OPzV, обладающие, кстати солидным ресурсом циклического разряда - 1500 циклов.
На транспорте, на железной дороге, в локомотивах чаще применяют никель-кадмиевые и никель-железные (щелочные). На городском транспорте, где сильнее вибрации, низкие-высокие рабочие температуры, свинцово-кислотные не выдерживают. А на шахтах, где вагонетки работают на тяговых батареях, применяются никель-железные и никель-кадмиевые, но уже несколько лет в шахтах в подвижном составе работают и свинцово-кислотные. Тоже тяговые, которые имеют хорошие показатели и дешевле (никель-кадмиевые дороже в 2-3 раза). Погрузочно-разгрузочный парк - это тоже большая сфера: склады, магазины, логистические центры, заводы - здесь, в основном, используются кислотно-свинцовые тягового назначения с трубчатыми пластинами (а сегодня уже и литиевые).
Частный сектор. Здесь системы безопасности, сигнализации, это любой киоск, магазинчик и частная сигнализация в домах. Здесь применяют АКБ AGM типа небольшой емкости - 5 - 20 Ач. Когда хотят зарезервировать системы отопления, например, газовые коты с собственным циркуляционным насосом - здесь нужны АКБ AGM типа или гелевые.
Объекты малого бизнеса. Обычно это источники бесперебойного питания, расчитаные на 5-10 минут, редко на час. Как правило такие ИБП могут работать только от батареи ограниченной емкости.
Для жилья такие источники бесперебойного питания не применимы, они должны закрывать большие сроки резервирования. Здесь требуется очень мощное зарядное устройство, способное поддерживать АКБ очень большой емкости, обеспечивать многочасовую автономность, может, суточную.
Купить аккумуляторные батареи можно тут: Альтер Юг.
Источник: ПульсарЛимитед и журнал Украина Электро.
Основные характеристики, определяющие свойства и применение аккумуляторов, это - напряжение элемента (от 1 до 3,6В); емкость (запас энергии, который может питать нагрузку с определенной силой тока в чечение определенного времени, измеряется в ампер-часах - Ач); количество циклов заряда-разряда (что определят срок службы батареи). Есть еще некоторые параметры, определяющие применение аккумуляторов: диапазон рабочих температур, глубина разряда, значение токов заряда и разряда.
Свинцово-кислотные - самые распространенные АКБ, что обусловлено их простотой и доступностью. В никель-кадмиевых одна пластина содержит гидроокись кадмия, другая - гидроокись никеля. Активный материал в виде порошка запрессован в пластины, представляющие собой решетчатую или перфорированную структуру. Перфорация обеспечивает обмен зарядами через электролит. Бывают и конструкции со "спеченными" электродами. Эти аккумуляторы отличаются высокой надежностью, не слишком чувствительны к перепадам температур, не боятся глубокого разряда, перезаряда и они не могут внезапно выйти из строя как иногда случается со свинцово-кислотными. Срок службы у никель-кадмиевых в 1,5-2 раза больше, чем у свинцово-кислотных. 15-20 лет - никель-кадмиевых и 5-10 лет - свинцово-кислотные.
Никель-железные АКБ входят в группу никель-кадмиевых, но они отличаются более низкими характеристиками (ниже надежность, низкий КПД, большие потери, сложны в обслуживании). Интерес к ним возродился, благодаря простоте их утилизации и экологичности.
Еще одна разновидность АКБ - литиевые батареи. Они хорошо знакомы нам по мобильным телефонам, ноутбукам. Они были менее распространены на серьезных системах в силу своей дороговизны. Но сейчас ситуация изменилась, и литиевые батареи почти сравнялись по цене с никель кадмиевыми и всего лишь в два раза дороже свинцово-кислотных. Но все характеристики, будь-то температурный диапазон, ресурс, устойчивость к глубоким разрядам - лучше своих конкурентов. По характеристике удельного запаса энергии в минимальном объеме, они не знают себе равных. И поэтому, они сегодня плотно входят в альтернативную энергетику.
На работу аккумуляторов в большей или в меньшей степени оказывает температура. Свинцово-кислотные наиболее чувствительны к температуре эксплуатации и хранения - при повышенной температуре их емкость растет, но срок эксплуатации значительно сокращается. Никель-кадмиевые и литиевые менее чувствительны к температуре.
Отличаются АКБ и по режиму зарядки. Свинцово-кислотные могут заряжаться 8 - 48 часов. Никель-кадмиевые можно зарядить до 90% за несколько часов, а литиевым до полного заряда достаточно 60 - 20 минут.
Сроком службы АКБ называют расчетный срок службы в режиме буферного подзаряда (когда аккумулятор постоянно подключен к источнику постоянного тока и они иногда, от случая к случаю разряжаются. У свинцово-кислотных такой срок службы 3-5 лет., но может "прожить" и 10-15, у наиболее продвинутых 8 - 20 лет. Есть и другие, в зависимости от исполнения, технологии, состава активных материалов, от качества активных материалов, добавок. Чистота материала - это очень важный фактор, поскольку переработанный свинец рафинировать до бесконечности невозможно - меняется структура материала, и срок службы резко снижается.
Наиболее долговечные АКБ свинцово-кислотного типа - это АКБ из сплошного свинца. Так называемые элементы Планте, или как их сейчас называют GroE, могут служить и 20 - 30 лет.
АКБ бывают обслуживаемые, малообслуживаемые и необслуживаемые. Обслуживание - это простой контроль уровня электролита и долив в аккумулятор дистиллированной воды. Отметим, что при разряде аккумуляторной батареи происходит не просто испарение воды, а ее диссоциация - разложение на водород и кислород. Улетучивание происходит обычно через специальный фильтр пробки, которая защищает от испарений аэрозоля, паров, и от проникновения искры вовнутрь.
Литиевые - всегда необслуживаемые. Никель-кадмиевые, как правило, обслуживаемые, но в определенных условиях могут не обслуживаться десятилетиями. Свинцово-кислотные могут быть обслуживаемые (вентилируемые). Их ставят в отдельном помещении с серьезной вентиляцией. Вид свинцово-кислотных АКБ, в которых происходит восстановление воды (соединения водорода и кислорода), называются батареями рекомбинационного типа. У такого вида АКБ в раствор серной кислоты добавлены силиконовые добавки, чтобы кислород и водород не улетучивались, а встречались и рекомбинировали воду. Таким образом электролит имеет вид густой сметаны или геля, желе. При диффузии частички газов затрачивают больше времени, чтобы вылететь наружу и повышается вероятность встречи молекул водорода и кислорода. Такие АКБ называются гелевыми.
Самым удачным представителем герметичных батарей считаются AGM батареи. Здась пространство между пластинами заполняется пористым губчатым веществом, обычно это стеклокапиллярный материал, который пропитан электролитом. За счет длинного пути, который кислороду и водороду нужно пройти по лабиринтам этой губки, рекомбинация получается еще эффективней, чем в геле. AGM - Absorbent Glass Mat, абсорбция в стекловолоконном материале. При нормальных условиях зарядки коэффициент рекомбинации превышает 99%. Но через клапан-мембрану, рассчитанного на определенное давление, воздух по понемногу все разно стравливается, и это приводит к конечной точке службы необслуживаемой АКБ.
В тесной связи с описанными характеристиками находится и сфера применения АКБ. АКБ с жидким электролитом, благодаря подвижности заряда имеют лучшие динамические характеристики, то есть скорость заряда-разряда.
Гелевые желательно применять в системах, которые имеют стационарный продолжительный разряд, и точно так же неспешно могут заряжаться, потому что заряд большим током ведет к их разрушению. У гелевых больше циклический ресурс (500-600 циклов), по отношению к AGM (250-300). Но есть и исключения - АКБ ТМ EverExeed способны обеспечить 600 и более циклов глубокого разряда. Обслуживаемые АКБ имеют ресурс еще больше.
Технология литиевых батарей получила сегодня такое развитие, что они грозят оставить за спиной традиционные АКБ. Если пять лет назад они стоили в 6 раз дороже свинцово-кислотных, то сейчас только двукратное превышение цены на ряду с большим количеством преимуществ (4000 циклов заряда-разряда, срок службы 15 лет и пр.)
Литиевые батареи абсолютно другого типа, нежели свинцово-кислотные. Они управляемы на программном уровне и не могут работать без блока управления BMS (компьютер, который отслеживает все параметры, следит за зарядкой, прекращает разряд, фиксирует параметры состояния - и все это транслирует на монитор). Обычная батарея - это вообще черный ящик, там трудно определить, по какой причине батарея вышла из строя, почему потеряла емкость. Здесь же мы все видим, можем посмотреть историю, сколько циклов разряда прошла батарея.
Литий-ионные аккумуляторы легче и компактней. Быстрая зарядка, большие токи разряда, высокая плотность энергии (ВТ/кг), работа в широком t-диапазоне.
Сферы применения:
В энергетике, в огромном хозяйстве подстанций, систем различной автоматики и механики слежения. Подача насосами масла на подшипники генератора - процесс непрерывный и здесь нужна батарея любого типа, потому-что каких-то больших толчковых токов здесь не требуется. А вот при аварийных включениях требуются большие пусковые токи. Кратковременные, которые длятся доли секунды, включение - и ток заканчивается. Здесь пригодятся свинцово-кислотные аккумуляторы типа GroE.
В телекоммуникациях (мобильные операторы, системы фиксированной связи) используются, как правило, стационарные свинцово-кислотные, потому что в используется стационарный продолжительный разряд и не нужны динамические режимы. Важный параметр здесь срок службы. а участках, где возможен глубокий разряд, устанавливают свинцово-кислотные с трубчатыми пластинами типа OPzS или OPzV, обладающие, кстати солидным ресурсом циклического разряда - 1500 циклов.
На транспорте, на железной дороге, в локомотивах чаще применяют никель-кадмиевые и никель-железные (щелочные). На городском транспорте, где сильнее вибрации, низкие-высокие рабочие температуры, свинцово-кислотные не выдерживают. А на шахтах, где вагонетки работают на тяговых батареях, применяются никель-железные и никель-кадмиевые, но уже несколько лет в шахтах в подвижном составе работают и свинцово-кислотные. Тоже тяговые, которые имеют хорошие показатели и дешевле (никель-кадмиевые дороже в 2-3 раза). Погрузочно-разгрузочный парк - это тоже большая сфера: склады, магазины, логистические центры, заводы - здесь, в основном, используются кислотно-свинцовые тягового назначения с трубчатыми пластинами (а сегодня уже и литиевые).
Частный сектор. Здесь системы безопасности, сигнализации, это любой киоск, магазинчик и частная сигнализация в домах. Здесь применяют АКБ AGM типа небольшой емкости - 5 - 20 Ач. Когда хотят зарезервировать системы отопления, например, газовые коты с собственным циркуляционным насосом - здесь нужны АКБ AGM типа или гелевые.
Объекты малого бизнеса. Обычно это источники бесперебойного питания, расчитаные на 5-10 минут, редко на час. Как правило такие ИБП могут работать только от батареи ограниченной емкости.
Для жилья такие источники бесперебойного питания не применимы, они должны закрывать большие сроки резервирования. Здесь требуется очень мощное зарядное устройство, способное поддерживать АКБ очень большой емкости, обеспечивать многочасовую автономность, может, суточную.
Купить аккумуляторные батареи можно тут: Альтер Юг.
Источник: ПульсарЛимитед и журнал Украина Электро.
Комментариев нет:
Отправить комментарий