Свинцово-кислотные аккумуляторы

Содержание

Назначение и устройство автомобильных аккумуляторов

Автомобильная аккумуляторная батарея предназначена для электроснабжения стартера при пуске двигателя внутреннего сгорания и других потребителей электроэнергии при неработающем генераторе или недостатке развиваемой им мощности. Работая параллельно с генераторной установкой, батарея устраняет перегрузки генератора и возможные перенапряжения в системе электрооборудования в случае нарушения регулировки или при выходе из строя регулятора напряжения, сглаживает пульсации напряжения генератора, а также обеспечивает питание всех потребителей в случае отказа генератора и возможность дальнейшего движения автомобиля за счет резервной емкости. Наиболее мощным потребителем энергии аккумуляторной батареи является электростартер.

В зависимости от мощности стартера и условий пуска двигателя сила тока стартерного режима разряда может достигать нескольких сотен и даже тысяч ампер. Сила тока стартерного режима разряда резко возрастает при эксплуатации автомобилей в зимний период (пуск холодного двигателя). Батарея на автомобиле входит в состав не только системы электростартерного пуска, но и других систем электрического и электронного оборудования. После разряда на пуск двигателя, и питание других потребителей батарея подзаряжается от генераторной установки. Частое чередование режимов разряда и заряда (циклирование) — одна из характерных особенностей работы батарей на автомобилях.

При большом разнообразии выпускаемых моделей автомобилей и климатических условий их эксплуатации, в массовом производстве батарей наряду с определением оптимальных экономических параметров должное внимание уделяется их унификации, повышению надежности и сроков службы. Надежность и срок службы аккумуляторных батарей находятся в прямой зависимости от технического уровня их конструкций и условий работы на автомобиле. Обычно аккумуляторные батареи на автомобилях после пуска двигателя работают в режиме подзаряда и сконструированы таким образом, чтобы развивать достаточную мощность в кратковременном стартерном режиме разряда при низких температурах. Однако на некоторых видах автомобилей, где установлено электро- и радиооборудование повышенного энергопотребления, аккумуляторные батареи могут подвергаться длительным разрядам токами большой силы.

Батареи на таких автомобилях должны быть устойчивы к глубоким разрядам. Условия, в которых работает аккумуляторная батарея, зависят от типа, назначения, климатической зоны эксплуатации автомобиля, а также от места установки ее на автомобиле. Режимы работы аккумуляторной батареи на автомобиле определяются температурой электролита, уровнем вибрации и тряски, периодичностью, объемом и качеством технического обслуживания, параметрами стартерного разряда, силой токов и продолжительностью разряда и заряда при циклировании, уровнем надежности и исправности электрооборудования, продолжительностью работы и перерывов в эксплуатации. Наибольшее влияние на работу аккумуляторных батарей оказывают место размещения и способ крепления батарей на автомобиле, интенсивность и регулярность эксплуатации автомобиля (среднесуточный пробег), температурные условия эксплуатации (климатический район, время года и суток), назначение автомобиля, соответствие характеристик генераторной установки, аккумуляторной батареи и потребителей электроэнергии.

Основные параметры аккумуляторов

Основными параметрами АКБ являются номинальное напряжение, номинальная емкость, габаритные размеры и срок службы.

Номинальное напряжение одного аккумуляторного элемента составляет 2 В, соответственно общее номинальное напряжение АКБ, состоящей из соединенных последовательно N аккумуляторов, равно сумме напряжений каждого из них. Например, напряжение батареи, состоящей из 24 элементов, 48 В. Нормальное значение напряжения при правильной эксплуатации может варьироваться в процессе работы от 1,86 до 2,65 В/элемент для батарей с жидким электролитом и от 1,93 до 2,65 В/элемент для гелевых батарей.

Емкость свинцового АКБ

Это один из основных параметров АКБ. Определяет электроэнергию, которою возможно получить от максимально заряженной батареи, разряжая ее до напряжения, определенного изготовителем.

Показатели емкости выражаются произведением количества тока (в амперах) на временной интервал в часах. Номинально, автомобильная АКБ емкостью 60 Ah должна в течение часа разряжаться током в 60A при напряжении 12v.

Можно предположить, что при изменении силы тока длительность функционирования изменится пропорционально. То есть при токе в 120A время работы составит порядка 30 мин. Что не соответствует действительности, так как сила тока при разряде напрямую влияет на емкость свинцово кислотных аккумуляторов. Например, при стартерных нагрузках в 255A емкость уменьшается более чем в два раза и для батареи в 60 Ah составит всего 25Ah. Что касается малых токов (2,75A), здесь будет наблюдаться незначительный прирост (примерно +5 Ah).

Помимо силы разрядного тока, емкость свинцово кислотных АКБ зависит от следующих факторов:

  • Плотность электролита (процентное содержание серной кислоты). Более плотный электролит увеличивает емкость положительных электродов, но несколько снижает у отрицательных (особенно при низких температурах). К тому же ресурс положительных пластин сокращается из-за более интенсивных коррозионных процессов на их поверхности. Плотность электролита должна соответствовать совокупности требований, для которых создавалась конкретная батарея. Например, для автомобильных АКБ, работающих в условиях умеренного климата, оптимальной считается плотность 1,26–1,28 г/см3.
  • Пористость рабочей поверхности пластин. Повышенная пористость позволяет увеличить фактическую площадь электрода, участвующую в электрохимической реакции и, как следствие – повысить емкость. Однако у этого показателя тоже есть свои ограничения (46% — 60%), так как чрезмерная пористость ускоряет деструкцию покрытия, что приводит к преждевременному выходу батареи из строя.
  • Толщина пластин электрода. Более толстые электроды положительно влияют на емкость только при низких разрядных токах. При стартерных нагрузках внутренние элементы активной массы пластин не успевают среагировать с электролитом. Это в значительной степени уменьшает разницу между батареями с различной толщиной электрода и одинаковой активной площадью.

Деление свинцово-кислотных аккумуляторов на группы по режиму эксплуатации и технологии изготовления.

Для того чтобы было легче разобраться в многообразии свинцово-кислотных аккумуляторных батарей, следует знать об их делении на группы по режиму их эксплуатации и по технологии изготовления. Это поможет понять, как правильно подобрать аккумуляторную батарею для решения конкретных задач. Как правильно выбрать режимы заряда и разряда, какие внешние факторы и как будут влиять на ее работу в процессе эксплуатации.

Характеристики свинцово-кислотных аккумуляторов

Технические характеристики АКБ зависят от их типа. Для наглядности рассмотрены несколько наиболее используемых видов батарей:

  • LA – обслуживаемые стартерные;
  • VRLA – необслуживаемые, жидкостные;
  • VRLA AGM – необслуживаемые, абсорбированные;
  • VRLA GEL – необслуживаемые, гелевые;
  • OPzV – необслуживаемые, трубчатые, гелевые;
  • OPzS – малообслуживаемые, трубчатые.
Вид LA VRLA VRLA AGM VRLA GEL OPzV OPzS
Ёмкость, А∙ч 10-300 1-300 1-3000 1-3000 50-3500 50-3500
Оптимальная глубина разряда, % 30 <40 <50 <60 <60
Напряжение, Вольт 6, 12 4, 6, 12 2, 4, 6, 12 2, 6, 12 2 2
Диапазон рабочих температур, °С -50…+70 -35…+60 -40…+70 -40…+70 -40…70 -40…70
Минимальное время заряда, ч 8-12 6-10 6-10 8-12 10-14 10-15
Саморазряд, % 3-5 2-3 1-2 1-2 1-2 1-2
Средняя стоимость за аккумулятор 12 В/100 А∙ч, $ 70-150 200-250 250-380 350-500 1000-1400 1500-3500
Срок службы, лет 2-5 3-7 5-15 10-15 >20 >25

Благодаря умеренной цене и хорошим показателям, кислотные АКБ получили широкое распространение в технике. В сферу применения свинцовых источников тока входят:

  • лёгкий и грузовой автотранспорт, включая сельскохозяйственную технику и моторные лодки;
  • системы пожарной безопасности и охраны;
  • системы аварийного энергоснабжения;
  • системы энергоснабжения в областях, удалённых от стационарной электрической сети;
  • контрольно-измерительные приборы для торговли и малого бизнеса;
  • источники бесперебойного питания (ИБП) для компьютерной техники;
  • запасные источники энергии;
  • слаботочные системы;
  • инвалидные кресла с электроприводом.

1.6 Принцип рекомбинации

Рекомбинация (при заряде)

1. Положительная реакция:

2H2O –> O2 + 4H+ + 4e

Вода разлагается (электролиз) с образованием кислорода, который перемещается через сепаратор к поверхности отрицательной пластины

2. Отрицательная реакция:

2Pb + O2 –> 2PbO

2PbO + 2H2SO4 –> 2PbSO4 + 2H2O

2PbSO4 + 4H+ + 4e –> 2Pb+2H2SO4

3. Общая реакция:

O2 + 4H+ + 4e = 2H2O

Принцип рекомбинации

1.7 Разница между батареями AGM и GEL

Чем отличаются гелевые аккумуляторы от аккумуляторов AGM?

ХАРАКТЕРИСТИКИ AGM GEL
Скорость саморазряда <3% / месяц <2% / месяц
Внутреннее сопротивление GEL > AGM
Большая сила тока разряда AGM > GEL
Устойчивость к высоким температурам GEL > AGM
Циклический ресурс GEL > AGM
Сепаратор AGM PVC
Электролит серная кислота GEL
Объем электролита AGM = 60%…70% GEL
Плотность электролита 1.30 ~ 1.32г/см3 1.26 ~ 1.28 г/см3
Кислотная стратификация Есть Нет

Испытание на высокую температуру в ускоренном цикле

AGM 12В 100Ач GEL 12В 100Aч
Количество циклов Время разряда Количество циклов Время разряда
1 5:21 1 5:42
5 4:41 10 4:19
10 4:13 20 4:08
15 3:45 50 4:17
20 3:28 100 4:07
25 3:15 1510 4:15
29 2:46 200 4:20
    250 4:17
    300 4:03
    340 3:40
    350 3:05

Температура испытания: 50oC

Метод испытания: один цикл разряда током 2 I10 A  до 1.75В/эл; заряд 14 часов при постоянном напряжении 2.275В/эл с ограничением тока  2 I10 A 

Условие завершения испытания: Время разряда менее 3х часов

Кривая сравнения емкости при высокой температуре

Кислотная стратификация

Приводит к расслоению электролита по плотности и сокращению срока службы батареи из-за сильной коррозии и сульфатации. Наименее выражена для гелевых аккумуляторов.

Кислотная стратификация

Как влияет температура на зарядку свинцового аккумулятора?

Все, что написано выше, относится к зарядке свинцового аккумулятора при температуре 20 градусов Цельсия, а при других температурах нужно вводить температурную компенсацию зарядного напряжения. Зарядка свинцового аккумулятора возможна в диапазоне температур от -15 ° C до +40 ° C. При увеличении температуры, напряжение заряда должно быть меньше обычного, чтобы избежать перезарядки. А если зарядка аккумулятора производится при пониженной температуре, напряжение зарядки нужно увеличить, чтобы избежать не до зарядки. Обычно рекомендуется использовать температурную компенсацию –3 мВ/° С.

МИФЫ.

  1. Кислотные батареи при зарядке выделяют вредные газы. В кислотных батареях прошлого века можно было об этом говорить, сегодня же кислотные батареи не выделяют вредных газов. С чем это связано? В производстве батарей для связки активной массы раньше использовалось такое вещество, как СУРЬМA (Sb), оно действительно выделяло газы, кстати, это же вещество использовалось и в производстве гелевых батарей. Сегодня ни один серьезный производитель не использует СУРЬМУ (Sb), а вместо этого используется Кальций (Са), который не выделяет газов. Что происходит во время зарядки батарей? Из позитивно заряженных эл. пластин (Диоксид свинца — PbO2) выделяется водород, из негативно заряженных эл. пластин (Свинец — Pb) выделяется кислород. А значит, из кислотной батареи во время зарядки выделяется кислород в очень малых количествах. Малые выделения газов достигнуто, благодаря тому что: a. СУРЬМA (Sb) заменена на кальций, b. используются импульсные зарядки, которые заряжают АКБ малыми токами и не дают закипать электролиту, закипание происходит лишь в последней стадии зарядки и продолжается не более 5—10 минут. 

  2. Гелевый АКБ герметичен и не выделят газов. Это не правда. Так как конструкция АКБ точно такая же, как и у кислотных и реакция происходит точно такая же. И газы водорода и кислорода тоже вырабатываются, газы поднимаются в верхний отсек АКБ, там конденсируются (превращаются в воду и попадают опять в гель). Но если повысить зарядные токи (например зарядное устройство работает неправильно), что произойдет — начнется вырабатываться большое количество водорода, он будет накапливается, а так как в гелевом АКБ нет вентиляционных отверстий как в кислотных АКБ, при большом скоплении газа может произойти взрыв газа в АКБ. Что бы этого не произошло, АКБ оснащен выпускным клапаном, который в случае, если давление в АКБ превысит 2 атмосферы, должен открыться и выбросить наружу избытки газа. В кислотных АКБ такие опасные ситуации (взрыв, концентрированный выброс газа) исключены. 

  3. Кислотные батареи требуют постоянного ухода. Это занимает много времени. Это также не правда. Как уже было сказано выше, на сегодняшний день для зарядки АКБ применяются импульсные зарядные устройства, которые получая информацию от АКБ о степени заряда, подают именно тот ток, который необходим. Зарядные устройства оснащаются термодатчиками, которые не допускают закипания электролита. А значит, электролит не выкипает. Исходя из практики периодичность доливки воды в тяговые кислотные батареи не чаще чем раз в пол года. А значит, раз в пол года вам надо потратить 10 минут, что бы долить воду и все. 

  4. Гелевый АКБ купил и забыл. Это правда, купил, поработал максимум год и выбросил. Стандартная гелевая АКБ рассчитана на 400, дорогая максимум 700 циклов зарядки и разрядки. Что это значит, что при правильной эксплуатации, АКБ проработает максимум 2 года. Еще раз подчеркиваю при правильной. Правильная эксплуатация гелевой батареи. Гелевую батарею обязательно надо разряжать на 80% и потом заряжать 12 часов не менее. Почему? Так как в АКБ находится гель, он обладает значительной плотностью, а это значит, что водороду и кислороду сложно добраться до сепаратора, на это нужно много времени. Для полной зарядки, например АКБ 70Ач для поломоечной машины необходимо 12 часов. На таких АКБ поломоечная машина работает 60 минут, а потом снова на зарядку и снова на 12 часов. Если мы систематически не до заряжаем АКБ что происходит? АКБ (гелевый) заряжается сверху вниз. Если мы заряжаем АКБ например 5 часов, то заряд в нижней и верхней части АКБ различается, верхней части АКБ заряжен, а в нижней разряжен. Со временем серная кислота преобразуется в сульфат свинца и нижняя часть АКБ уже не заряжается, до нее не доходят газы водорода и кислорода. АКБ посылает информацию зарядному устройству, что он заряжен и зарядка отключается. После чего мы наблюдаем, что АКБ не работает 60 минут (чего и так очень мало), а 40 минут, потом, 30 и все, про АКБ можно действительно забыть, сделать с ним уже ничего нельзя. Так как он не обслуживаемый. Данная ситуация не может иметь место в кислотных АКБ, так как плотность воды низкая и газы без особых усилий за короткое время доходят до сепаратора, и батарея заряжается полностью. Поэтому кислотные АКБ можно до заряжать, ничего с ними не будет. Преимущество кислотных АКБ также в том, что количество циклом заряда и разряда доходит до 1500 (4 года). А это значит, что кислотный АКБ прослужит вам в 2 а то и в 3 раза больше чем гелевый. А если вдруг что, всегда можно слить электролит, залить новый с необходимой плотностью и работать дальше.

Правила эксплуатации

По сравнению с другими типами АКБ, свинцово-кислотные аккумуляторы менее прихотливы к использованию. Общие требования к эксплуатации батарей предъявляют специальные организации и непосредственно их производителя. К слову, требования различны для стационарных и нестационарных АКБ. Для первых видов аккумуляторов они таковы:

  • Проверка и осмотр – еженедельно, специализирующимся на этом персоналом;
  • Текущий ремонт – не менее раз в 1 год;
  • Капитальное восстановление – не менее раза в 3 года, и только если это возможно;
  • Надёжное крепление АКБ при эксплуатации на специальных стендах;
  • Обязательное наличие освещения в месте хранения;
  • Покраска поверхности, на которой стоит аккумулятор, в кислостойкую краску;
  • Поддержание в сепараторах батареи электролита на должном уровне (проверка/долив ежемесячные);
  • Наличие зарядных устройств и соблюдение правил зарядки;
  • Номинальное напряжение в сети на 5 % большее, чем выдают заряжаемые в ней АКБ;
  • Недопущение хранения батареи в разряженном состоянии более 12 часов;
  • Температура хранения от -20 до +45 градусов по Цельсию, для заряженных на 50 % АКБ – от -20 до +30. Незаряженные батареи хранить недопустимо.

В случае не со стационарными свинцово-кислотными аккумуляторами условия хранения заключаются лишь в своевременной их подзарядке, контроле электролита (при необходимости) и использовании батареи строго по назначению.

Хранение аккумуляторов

Разберемся в конструкции АКБ подробней

Устройство автомобильного аккумулятора простое: ёмкость для размещения электродов, пластин, сепараторов и крышки. В обслуживаемых в крышке предусмотрены горловины для заливки электролита и закручивающиеся пробки. Они позволяют при необходимости доливать дистиллированную воду.

Корпуса батарей изготавливают из прочного полипропилена.

Материал корпуса не токопроводящий и химически стоек к серной кислоте. По нижнему краю корпуса предусмотрена отбортовка для жесткого крепления в автомобиле, чтобы исключить удары и падения.

Вентиляционные (лабиринтные) пробки используются в обслуживаемых батареях. Они предохраняют от выноса и выплескивания электролита, но обеспечивают свободный выход газа. В качестве лабиринтного наполнителя могут использоваться гранулы полиэтилена.

Чтобы исключить неправильное подключение батареи к бортовой сети автомобиля, свинцовые клеммные выводы отличаются по размерам, и чём вкратце описано в статье про виды аккумуляторов.

Практически все виды свинцово-кислотных автомобильных аккумуляторов неремонтопригодны.

AGM

Обслуживание: не требуется

Тип: герметичные свинцово-кислотные Циклический ресурс: 400–600 циклов Рабочий цикл: 80% глубины разряда Стандартное напряжение зарядки: 14,7–14,8 вольт

AGM — самая новая технология непроливаемых аккумуляторов. Вместо геля в AGM-аккумуляторах используются разделители из стекловолокна, абсорбирующего электролит, что повышает их эффективность по сравнению с жидкостными и гелевыми. AGM-аккумуляторы имеют более низкое внутреннее сопротивление (что позволяет обеспечивать сильный ток), рабочий цикл на 80% глубины разряда и заряжаются в 5 раз быстрее. Как и все герметичные свинцово-кислотные аккумуляторы, AGM-аккумуляторы чувствительны к неправильной зарядке.

Итоги

Несмотря на год создания, свинцово-кислотные аккумуляторы до сих пор пользуются большой популярностью среди автомобилестроителей. Свойства этих устройств позволяют хранить приличный запас энергии, обеспечивая стабильную работу машины.

  • Что делать, если зимой сел аккумулятор
  • Как открыть автомобиль с севшим аккумулятором
  • Как сделать электролит для АКБ
  • Быстрая разрядка автомобильного аккумулятора

Применение

  1. Автотранспорт — кислотные батареи используются как стартерные батареи.
  2. Компьютерная техника — источники бесперебойного питания (ИБП) позволяют сохранить информацию в случае аварийного отключения электричества.
  3. Промышленное производство — кислотные батареи используются как источники резервного питания.

Как правильно заряжать свинцово-кислотные аккумуляторы

Как правильно заряжать свинцово-кислотные аккумуляторы

Принцип зарядки состоит в том, что нужно изменить направление тока. Из-за этого электролит и материя двух пластин восстанавливает свой прежний химический состав. Данный процесс именуется циклом, и он может быть многократным. Но чтобы не повредить и продлить срок службы батареи, надо знать, как правильно заряжать свинцово-кислотный аккумулятор.

Важно! Для процедуры потребуется источник тока и устройство, которым можно регулировать силу тока и напряжение.

Прежде всего, нужно знать параметры аккумулятора, которые можно посмотреть на самой коробке устройства. Производители часто указывают информацию на английском языке. Обозначается всё это следующим образом:

На английском На русском
12V 12 вольт
7.2Ah 7.2 ампер-часов

Также производитель может указывать напрямую, каким током можно заряжать аккумулятор:

На английском На русском
Standby use – 13.5-13,8V Если вы используете батарею, как резервный источник электричества – 13,5-13,8 вольт
Cycle use – 14.4V Если вы его применяете в качестве стартёра, то есть циклическое использование – 14.4 вольт
2.16A MAX При любой зарядке ток не должен превышать 2.16 ампера

А что если производитель не указал, каким током заряжать аккумулятор? В этом случае можно пользоваться простым правилом – напряжение не должно превышать 10% от его номинальной ёмкости. То есть если у батареи указан параметр 7.2Ah, то заряжать надо при 0.72A.

После того как разобрались с основными параметрами, нужно сделать прибор, которым можно зарядить аккумулятор. Для этого потребуется крепкая коробка (лучше пластиковая) с отверстиями для вентиляции, блок питания от ноутбука, плата для регулировки тока и напряжения.

Дополнительно можно встроить многооборотистые переменные резисторы для более тонкой настройки, а также вольтамперметр. Для зарядки автомобильных аккумуляторов потребуется понижающий преобразователь напряжения и более мощный блок питания.

Собрав конструкцию, можно переходить непосредственно к главной процедуре. Для начала на неподключенном к аккумулятору устройстве нужно выставить напряжение, которым надо заряжать АКБ. Далее необходимо убавить силу тока до минимума, в результате чего сразу же упадёт напряжение. После этого подключаем устройство к аккумулятору (плюс к плюсу, минус к минусу).

В этот момент вольтамперметр будет показывать напряжение, которое есть на батарее. Включаем устройство в розетку и поднимаем силу тока до необходимой величины (метод её расчёта описан выше). В этот момент возможно незначительное снижение напряжения, говорящее о том, что ток уходит на прогрев электролита и преодоление сопротивления аккумулятора. Это нормально.

К концу зарядки аккумулятора сила тока на вольтамперметре будет практически равна нулю.

Поколения свинцово-кислотных аккумуляторов.

Свинцово-кислотные аккумуляторы до сих пор остаются самыми надежными, долговечными и не требующими высоких эксплуатационных затрат химическими источниками тока. В настоящее время производятся и активно эксплуатируются свинцово-кислотные аккумуляторы трех поколений:

1. Свинцово-кислотные аккумуляторы первого поколения с жидким электролитом, открытого или закрытого типа.

Это свинцово-кислотные аккумуляторы с жидким электролитом, открытого или закрытого типа, имеющие емкость от 36 до 5328 Ач и срок службы от 10 до 20 и более лет. Свинцово-кислотные аккумуляторы открытого типа не имеют крышек, и электролит непосредственно соприкасается с открытым воздухом. Основные затраты при их эксплуатации — это затраты на обслуживание, связанные с необходимостью частой доливки дистиллированной воды, и расходы на содержание хорошо вентилируемых помещений, в которых их устанавливают.

Свинцово-кислотные аккумуляторы закрытого типа имеют специальные пробки, обеспечивающие задержку аэрозоли серной кислоты. Пробки для заливки электролита и добавления воды при эксплуатации вывинчиваются. Батареи закрытого типа могут быть и необслуживаемыми. От производителя они поставляются залитыми и заряженными, и в течение срока службы нет необходимости доливки воды, т. к. конструкция пробок таких батарей обеспечивает удержание ее паров в виде конденсата.

Кроме использования в качестве стационарных, свинцово-кислотные аккумуляторы закрытого типа являются основным типом батарей, используемых в автотракторной технике в качестве стартерных и тяговых.

Области применения свинцово кислотных аккумуляторов

Применяют батареи, созданные по данной технологии, уже почти 200 лет. Многим потребителям они предпочтительны благодаря невысокой стоимости изготовления, а ещё долговечности. Такое оборудование способно производить высокий пусковой ток, необходимый ряду транспортных средств и оборудования. Основное применение свинцово-кислотных АКБ — это автомобили и механизмы, но есть и другие сферы:

  • системы охраны и сигнализаций;
  • оборудование для аварийного энергоснабжения и освещения;
  • контрольно-измерительные приборы;
  • ИБП для компьютерной техники;
  • инвалидные кресла;
  • детские электромобили и пр.

Источники питания этого типа продолжают оставаться востребованными благодаря высокой ёмкости, небольшому саморазряду и низкому внутреннему сопротивлению.

Типы АКБ

В зависимости от состава электролита, материалов электродов и особенностей конструкции можно выделить три распространённых типа аккумуляторов.

Свинцово-кислотные

Эти АКБ имеют самую долгую историю популярности в качестве автономных источников питания. Большинство таких батарей изготовлены из свинцовых пластин или сеток, где одна из решёток (положительный электрод) покрыта диоксидом свинца в кристаллической форме. Электролит, состоящий из серной кислоты, участвует в реакциях свинца и диоксида свинца с образованием сульфата свинца. Перемещение ионов последнего образует ток разряда. Заряд происходит при помощи восстановления током заряда диоксида свинца на катоде.

Работа аккумулятора при низких температурах - изображение 13

Этот тип батарей был востребован на протяжении более чем сотни лет благодаря следующим особенностям:

  • широкому диапазону возможностей как при производстве сильных, так и слабых токов;
  • надёжностью в течение сотен циклов в присутствии контроля заряда;
  • относительно низкой стоимости (свинец дешевле в пересчёте на ёмкость чем никель, кадмий, литий или серебро);
  • большой срок годности при хранении для перезаряжаемого устройства;
  • высокое напряжение единичной ячейки;
  • простотой изготовления (литьё, сварка, прокатка).

Щелочные батареи

В этом типе батарей электрическая энергия генерируется в результате химических реакций в щелочном растворе с использованием различных электродных материалов.

Преимущества и недостатки - фотография 14

Наиболее известные из них:

  • Никель-кадмиевые. Способны выдавать исключительно высокие токи, перезаряжаться сотни раз, терпимы к ошибкам в обслуживании. Но, в сравнении со свинцово-кислотными, тяжелы и имеют ограниченную плотность энергии. Их долговечность напрямую зависит от полной разрядки в каждом цикле. Если её не делать, элементы проявляют так называемый эффект памяти, который выражается в снижении их ёмкости. Используются широко для запуска авиадвигателей, систем аварийного жизнеобеспечения и в сочетании с источниками солнечной энергии.
  • Никель-цинковые. Самые привлекательные, с точки зрения их развития. Если их жизненный цикл будет значительно продлён, системы такого рода могут стать жизнеспособной заменой для никель-кадмиевых и свинцово-кислых батарей.
  • Никель-железные. Могут обеспечить тысячи циклов, но не перезаряжаются эффективно. При пополнении ёмкости заметно выделяют тепло и потребляют много электроэнергии.
  • Никель-водородные. Были изобретены прежде всего для космической программы США. Водород в таких системах служит активным анодным материалом. Заменяют собой никель-кадмиевые во многих областях, благодаря высокой мощности на единицу объёма и терпимости к качеству обслуживания. Используются в электрических транспортных средствах.
  • Цинково-марганцевые. Применяются в системах, не нуждающихся в большом количестве электричества. Высокая плотность энергии и низкая стоимость этих батарей способствует дальнейшей инженерной работе над их усовершенствованием.
  • Серебряно-цинковые. Одни из самых дорогих. Используются там, где высокая плотность мощности, малый вес и малый объём имеют решающее значение: в специальных транспортных средствах и портативных радиолокационных узлах.

Литиевые перезаряжаемые устройства

Правила хранения и утилизации - фотография 15

К ним относятся аккумуляторы с литиевым анодом или использованием в электрохимической реакции ионов лития. 

Благодаря высокой плотности накапливаемой энергии и ничтожному саморазряду, этот тип АКБ популярен как источник питания потребительской электроники. Главный недостаток литиевых батарей — риск неожиданного возгорания от перегрева. 

Литий полимерные батареи — более совершенные в своём классе. В них вместо жидкого электролита используют твёрдый полимерный. Эти батареи легче обычных литий ионных, но из-за высокой цены не смогли полностью их заменить.

Электролит

Как было указано выше, электролит представляет собой раствор серной кислоты и воды. Под действием низких температур, известно, что вода замерзает, однако с электролитом этого не происходит.

Но тем не менее она заметно загустевает и теряет свои свойства, из-за чего ёмкость батареи заметно снижается. Что бы избежать этого, сегодня, в электролит добавляют разнообразные присадки.

Гелевые электролиты

Их по праву можно считать вершиной эволюции кислотных батарей. Такие АКБ называются попросту, гелевыми. В этих устройствах электролит модифицирован настолько, что представляет собой нечто наподобие желе.

Такая модификация, в комплексе с другими вышеописанными инновациями дала поистине волшебные результаты. В итоге батареи стали практически вечными, невосприимчивыми к переворачиванию, практически не теряющими свои свойства зимой и при этом на много легче по массе.

2.1.5 Серия Modular Max

Особенности:

  • Срок службы до 20 лет;
  • Ёмкость 200Aч~3000Aч;
  • Технология высокой степени сжатия AGM обеспечивает эффективность рекомбинации более 99%, способствует минимальной потери воды и длительному сроку службы;
  • Состав пластины содержит сплав с оптимизированным содержанием олова, кальция, алюминия, который обеспечивает высокие показатели в режиме работы при глубоком разряде, значительно повышает коррозионную стойкость пластины;
  • Увеличенная толщина положительных пластин 6.2мм, сверхмощная решетка и специальные активные материалы обеспечивают отличную производительность и длительный срок службы батарей.
  • Пластины с нано-карбоновым покрытием для максимальной производительности в циклическом режиме.
  • Низкий уровень саморазряда (менее 3%/мес при 20oC, длительный срок хранения до 12 месяцев;
  • Отвечают требованиям стандартов UL

Modular Max

Modular Max характеристики

Преимущества АКБ серии Modular Max:

  • Самый большой циклический ресурс и самый длительный срок службы в буферном режиме среди батарей VRLA;
  • Большая отдаваемая ёмкость и надёжность при высоких температурах;
  • Обладает высокой эффективностью зарядки, на 25-30% выше, чем у батарей AGM в тех же условиях;
  • Отличная способность восстановления зарядки после глубокого разряда, может восстановить первоначальную ёмкость после 2 недель хранения при 100% разряде;
  • Гелевый электролит: отсутствие утечек, препятствование стратификации. Это позволяет избежать коррозии и сульфатации пластин, значительно увеличивая срок службы батарей;
  • Очень низкая скорость саморазряда, <2% в месяц. Батарея хранится при 20oC в течение двух лет, и при этом оставшаяся ёмкость всё ещё превышает 60%;
  • Высокопрочные олово-свинцово-кальциевые сплавы и утолщённые пластины обеспечивают производительность при глубоких циклах разряда.

Особенности батарей EverExceed GEL

Сепаратор PVC SiO2 от AMER-SIL Europe – лучший сепаратор для гелевых аккумуляторов в мире.

Высокая пористость и низкое электрическое сопротивление; В 5-6 раз дороже, чем другие типы сепараторов.

Сепаратор PVC SiO2

В основе технологии – гелевый электролит

В качестве гелевого электролита используют немецкий материал – EVONIK – AEROSIL 200. Это лучший гелевый электролит в мире;

гелевый электролит

Трубчатая положительная пластина для батарей Tubular OPzV/OPzS. Расчетный срок службы более 20 лет.

Пластина с наибольшей толщиной в мире – 9,7 мм по немецкой технологии.

Трубчатая положительная пластина

Гелевый электролит. Преимущества:

  • Мелкопористая трубчатая структура положительных пластин эффективно удерживает активный материал и значительно увеличивает срок службы в циклическом режиме.
  • Большая ёмкость и быстрый заряд благодаря низкому электрическому сопротивлению.
  • Минимальные потери активного материала.
  • Постоянное плотное взаимодействие активного материала со свинцовыми пластинами даже в циклическом режиме работы;
  • Максимальный перенос ионов через поры сепаратора;
  • Реализовано эффективное решение (трубка с боковой защитой) для предотвращения коротких замыканий по причине трения.

Мелкопористая трубчатая структура

Аккумуляторный журнал и организация работы

При использовании парка электропогрузчиков целесообразно закреплять за каждым погрузчиком свои АКБ. Для этого их нумеруют: 1а, 1б, 2а, 2б и т. д. (батареи с одинаковым номером используются на одном и том же погрузчике). После этого заводят журнал, в котором о каждой АКБ ежедневно отражается информация, проиллюстрированная на примере.

Таким образом, с помощью данного мероприятия можно избежать использования недозаряженных батарей, а также спрогнозировать и спланировать замену АКБ до полного выхода ее из строя. Помимо этого по каждой батарее целесообразно вести еще один журнал, в котором раз в месяц отражается информация о батарее, перечисленная в примере 2. Эти данные являются основным источником информации для сервисной службы, поэтому зачастую ведение такого журнала является обязательным условием гарантийного обслуживания. За все аккумуляторное хозяйство должен быть ответственен один или два (в случае двухсменной работы) человека. В их обязанности по данной зоне ответственности должны входить прием и выдача АКБ, их обслуживание и заряд, ведение аккумуляторных журналов, прогнозирование выхода АКБ из строя.

Разновидности и тестирование

На скриншотах наглядно представлены модули, характеризующие разные типы СКАБ. Это стандартные решения (с жидким электролитом) и устройства, изготовленные по усовершенствованным технологиям.

1 (26).JPG

2 (22).JPG

3 (20).JPG

AGM

5 (14).JPG

аккумулятор

3 (21).JPG

Прохождение тестов в LMS ELECTUDE позволит разобраться, как вы смогли разобраться в устройстве свинцового аккумулятора, готовы ли вы решить задачи, связанные с ним.

Преимущества свинцово-кислотных аккумуляторных батарей:

Дешевизна и простота производства. По стоимости 1 Втч энергии эти батареи являются самыми дешевыми.
Отработанная, надежная и хорошо понятная технология обслуживания.
Малый саморазряд. Самый низкий по сравнению с аккумуляторными батареями других типов.
Низкие требования по обслуживанию. Отсутствует «эффект памяти», не требуется доливки электролита.
Допустимы высокие токи разряда.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...