Корзина
20 отзывов
+380443604957
+380443604957
+380504446742
+380959491190
Тяговые батареи для погрузчиков, аккумуляторы от компании ООО "Энерджи ГмбХ"

Какой аккумулятор лучше?

Какой аккумулятор лучше?

Какой аккумулятор лучше?

Нас часто озадачивают анонсы новых аккумуляторных батарей (АКБ), таких что, как говорят, имеют очень большую ёмкость, выдерживают 1000 циклов заряда/разряда и при этом тонки как бумага. Действительно ли это так?  Возможно и да — но это не одна и та же батарея одновременно. Например, один тип аккумуляторной батареи может иметь небольшие размеры и большую ёмкость, но такая батарея очень быстро изнашивается. Другой тип батареи может иметь продолжительный срок работы, но при этом иметь очень большой размер и вес. Третий тип аккумуляторной батареи может иметь и небольшие размеры и большую ёмкость и продолжительный срок работы, но цена будет очень и очень высокой, что автоматически делает невыгодным использование в коммерческих целях.

Производители аккумуляторов хорошо знают потребности клиентов и предлагают именно то, что лучше всего подходит для конкретной области применения. Индустрия мобильных телефонов является примером умной адаптации АКБ. Упор делается на малый размер, высокую энергоёмкость и низкую цену. Долговечность же отходит на второй план.

Надпись NiMH на аккумуляторе автоматически предполагает малую ёмкость. Призматические Никель-Металл Гидридные (NiMH — Nickel-Metal Hydride) аккумуляторы, к примеру,  для мобильных телефонов можно сделать довольно таки тонкими. Такие АКБ обеспечивают энергоёмкость около 60Вт∙ч/кг и число циклов заряд/разряд составляет около 300. Для сравнения, цилиндрическая NiMH АКБ предлагает энергоёмкость 80Вт∙ч/кг и выше. Однако, количество циклов заряд/разряд данной АКБ ниже. Долговечные NiMH аккумуляторы, имеющие 1000 циклов, обычно довольно таки громоздкие. Энергоёмкость таких АКБ весьма скромны - 70Вт∙ч/кг.

Компромисс существует в АКБ на основе лития. Li‑ion АКБ изготавливаются для защиты приложений со значительной стоимостью. К сожалению, эти Li-ion АКБ со сверхвысокой ёмкостью считаются небезопасными, имеют высокую цену, что нивелирует все конкурентные преимущества.

В этой статье мы рассмотрим преимущества и недостатки батарей коммерческого использования. Так называемые чудо-батареи, которые просто содержат в идеальных условиях регулируемой среды, мы исключаем. Мы внимательно изучили батареи не только с точки зрения энергоёмкости, но и долговечности, нагрузочных характеристик, требованиям к техническому обслуживанию, саморазряду и эксплуатационных расходов. С тех пор как Никель-Кадмиевые АКБ (NiCd) остаются стандартом, по которому сравнивают другие батареи, мы оцениваем альтернативные химические АКБ против этого классического типа батареи.

Никель-Кадмиевые АКБ (NiCd) — уже хорошо изучены, но имеют относительно низкую энергоёмкость. NiCd используется там, где необходимы долгий срок службы, высокая скорость разряда и важна цена. Основные области применения - рации, биомедицинское оборудование, профессиональные видеокамеры и электроинструмент. NiCd содержит токсичные металлы и являются экологически небезопасными.

Никель-Металл Гидридные АКБ (NiMH) — имеет более высокую энергоёмкость по сравнению с NiCd, но проигрывают по числу циклов заряда/разряда. NiMH не содержит токсичных металлов. Используются для мобильных телефонов и портативных компьютеров.

Свинцово-кислотные АКБ (Lead Acid) — являются наиболее экономичными для увеличения мощности в оборудовании, где вес не имеет особого значения. Свинцово-кислотный аккумулятор является предпочтительным выбором для медицинского оборудования, инвалидных колясок, аварийного освещения и системы бесперебойного питания (UPS).

Литий-ионные АКБ (Li‑ion) — наиболее быстро развиваемый тип батарей. Литий-ионные АКБ используется там, где необходима высокая энергоёмкость и первостепенное значение имеет наименьший вес. Технологически Li‑ion  очень хрупкие АКБ, поэтому для обеспечения безопасности необходима особая защита. Применение нашли в ноутбуках и сотовых телефонах.

Литий-ион полимерные АКБ  (Li‑ion polymer) — это тот же Li‑ion, но в ультра-тонком формате и упрощенной упаковке. Основные области применения - мобильные телефоны.

В Таблице 1 приведено сравнение характеристик шести наиболее используемых типов аккумуляторных батарей по энергоёмкости, числу циклов заряда/разряда, требованиям к применению и стоимости. Эти данные основаны на средней оценке доступных АКБ на момент публикации.

 

NiCd

NiMH

Lead Acid

Li-ion

Li-ion polymer

Многоразовые

Alkaline

энергия на единицу массы (Вт∙ч/кг)

45-80

60-120

30-50

110-160

100-130

80 (начальная)

Внутреннене сопротивление

от 100 дo 2001

от 200дto 3001

< 1001

от 150 дo 2501

от 200 дo 3001

от 200 до 20001

(включено в устройство) в mΩ

6V

6V

12V

7.2V

7.2V

6V

Число циклов (до 80% от начальной ёмкости)

до 15002

от 300 дo 5002,3

от 200 дo 3003

от 500 дo 10003

от 300 дo 500

503  (to 50%)

Время заряда

1 ч

2-4 ч

8-16 ч

2-4 ч

2-4 ч

2-3 ч

Переносимость избыточного заряда

умеренная

низкая

высокая

очень низкая

низкая

умеренная

Саморазряд / Месяц (при комнатной температуре)

20%4

30%4

5%

10%5

~10%5

0.3%

Вольтаж (номинальный)

1.25V6

1.25V6

2V

3.6V

3.6V

1.5V

Ток нагрузки

-    пик

20C

5C

5C

> 2C

> 2C

0.5C

-    лучшее значение

1C

0.5C и ниже

0.2C

1C и ниже

1C и ниже

0.2C и ниже

Температура использования (только при разряде)

-40 до 

-20 до 

-20 дo 

-20 дo 

0 дo 

0 дo 

60°C

60°C

60°C

60°C

60°C

65°C

Периодичность технического обслуживания

от 30 до 60 дней

от 60 дo 90 дней

от 3 дo 6 месяцев9

не требует

не требует

не требует

Примерная стоимость АКБ

$50

$60

$25

$100

$100

$5

(US$, относится только к)

(7.2V)

(7.2V)

(6V)

(7.2V)

(7.2V)

(9V)

Стоимость цикла(US$)11

$0.04

$0.12

$0.10

$0.14

$0.29

$0.10-0.50

Начало коммерческого использования

1950

1990

1970

1991

1999

1992

 

 Таблица 1: Характеристика наиболее часто используемых аккумуляторных батарей

1.               Внутреннее сопротивление аккумулятора зависит от размеров элементов, типа защиты цепи и количества элементов в АКБ. Защита цепи добавляет Li‑ion и  Li-polymer АКБ около 100mΩ.

2.               Количество циклов считалось с учетом регулярного технического обслуживания батарей. Невозможность применить  полный периодический цикл разряда АКБ может привести к снижению числа циклов в три раза.

3.               Чило циклов основано на глубоких разрядах. Малый разряд обеспечивает больше циклов, чем глубокий разряд.

4.               Сильный разряд производился сразу после заряда, а затем уменьшался. Для NiCd АКБ ёмкость уменьшается на 10% в первые 24 часа, затем снижается до 10% каждые 30 дней. Саморазряд увеличивается с ростом температуры.

5.               Внутренняя защита цепи обычно потребляет около 3% ёмкости в месяц.

6.               1.25V напряжение одного элемента. 1.2V наиболее частое значение.

7.               Возможность высоких импульсов тока.

8.               Применяется только для разряда; при заряде диапазон температур более ограничен.

9.               Техническое обслуживание может быть в форме «выравнивающего» или «доливного» заряда.

10.             Цена АКБ для доступных на рынке портативных устройств.

11.             Получается из цены аккумулятора деленной на число циклов. Не включает в себя стоимость электроэнергии и зарядных устройств.

Наблюдение: Интерестно что у NiCd АКБ самое короткое время зарядки, высокий ток нагрузки и самая низкая общая стоимость за цикл, но NiCd АКБ имеет самые высокие требования по обслуживанию.

Никель-Кадмиевая (NiCd) батарея

NiCd АКБ предпочитает быстрый заряд медленному и импульсную зарядку зарядке постоянного тока. Все другие химические предпочитают небольшой разряд и умеренные токи нагрузки. NiCd  АКБ «сильный» и «молчаливый» работяга; тяжелые условия работы не представляет большой проблемы. В самом деле, NiCd это единственный тип аккумуляторов, который работает даже при безжалостных условиях. Ему не нужно днями находиться в зарядном устройстве, чтобы  использоваться лишь изредка и на короткое время. Периодический полный разряд настолько важен для данного типа АКБ, что, если пропускать его, то на ячейках  пластин образуются крупные кристаллы (также именуется «эффект памяти») и NiCd АКБ будет постепенно терять свою эффективность.

Среди аккумуляторов, NiCd остается самым популярным выбором для такого оборудования как рации, медицинская техника и электроинструменты. Батареи с более высокой энергоёмкостью и менее токсичных металлов, призывают отказываться от NiCd в пользу новых технологий.

 

Преимущества и недостатки NiCd АКБ

 

Преимущества

Быстрый и простой заряд — даже после продолжительного хранения.

Большое число циклов заряд/разряд — при условии правильного и своевременного технического обслуживания NiCd дает более 1000 циклов.

Хорошие нагрузочные характеристики —NiCd можно перезаряжать даже при низких температурах.

Возможность длительного хранения в разряженном состоянии без потери характеристик - до 5-10 лет.

Простая возможность транспортировки - авиакомпании перевозят без всяких предварительных условий.

Не теряют характеристик при низких температурах.

Допускают полный разряд - по этому показателю NiCd аккумуляторы лучший выбор из всех типов АКБ.

Экономически выгодная цена —NiCd имеют одну из наименьших цен на один цикл заряда/разряда.

Доступны в различных вариантах размеров и разрядных характеристик — большинство NiCd элементов цилиндрические.

Недостатки

Относительно низкая энергоёмкость — по сравнению с новыми типами АКБ.

Эффект памяти —NiCd АКБ необходимо периодически глубоко разряжать для нивелирования эффекта памяти.

Компоненты батареи токсичны для окружающей среды и переработка этих батарей сложна, из-за чего многие страны ограничивают их использование.

Относительно высокий саморазряд батарей — после длительного хранения требуют обязательной перезарядки.

 

Таблица 2: Преимущества и недостатки NiCd АКБ. 

Никель-Металл Гидридные (NiMH) АКБ

Исследования в области никель-металлогидридных батарей начались в 1970х годах как совершенствование никель-водородных батарей, поскольку вес и объем никель-водородных батарей не удовлетворял производителей (водород в этих батареях находился под высоким давлением, что требовало прочного и тяжелого стального корпуса). Использование водорода в виде гидридов металлов позволило снизить вес и объем батарей, также снизилась и опасность взрыва батареи при перегреве.

Начиная с 1980х была существенно улучшена технология производства NiMH батарей и началось коммерческое использование в различных областях. Успеху NiNH батарей способствовала увеличенная емкость (на 40% по сравнению с NiCd), использование материалов, годных к вторичной переработке («дружественность» природной среде), а также весьма длительных срок службы, часто превышающий показатели NiCd аккумуляторов.

NiMH менее долговечны, чем NiCd. Использование под большой нагрузкой и хранение при высокой температуре сокращает срок службы. NiMH страдает от высокого саморазряда, что значительно выше, чем у NiCd.

NiMH пришла на замену NiCd в такие рынки как: беспроводная связь, мобильные вычислительные системы. Во многих частях мира, покупателю рекомендуется использовать NiMH, а не NiCd. Это связано с экологическими проблемами при небрежной утилизации отработанных батарей.

Эксперты сходятся во мнении, что NiMH значительно улучшились за эти годы, но недостатки всё же остаются. Большинство недостатков являются одинаковыми и для NiMH и для NiCd. Общепризнано, что NiMH является промежуточным шагом в технологии литиевых батарей.

Для создателей электромобилей есть один большой облом: для использования в электромобилях NiMH батареи не продаются. Причина проста - корпорация Texaco выкупила долю патентодержателя на никель-металлогидридные батареи (фирмы Ovonics) у General Motors и теперь объединенная Texaco/Chevron не дает лицензий на производство аккумуляторных элементов большого размера до конца 2014 года (и кто же после этого скажет, что нет заговора нефтяных корпораций против электромобилестроения).

Вы можете сказать, что в Toyota Prius используется тяговый никель-металлогидридный аккумулятор. Это так, только Тойоте приходится идти на жертвы в виде высоковольтной аккумуляторной батареи с сотнями элементов для того, чтобы из малоемких аккумуляторов можно было собрать батарею с приемлемой токовой нагрузкой. Наградой за такие ухищрения стала аккумуляторная батарея емкостью 1,3КВт*ч - этого хватает только на 10км пробега.

До введения запрета на NiMH аккумуляторы достаточно большим успехом пользовался электромобиль Toyota RAV4 EV. Хотя из-за окончания производства больших аккумуляторов RAV4 EV перестали производить более 6 лет назад, до сих пор многие из этих электромобилей ездят на родных аккумуляторах.

 

 

Преимущества и недостатки NiMH АКБ

 

Преимущества

Ёмкость на 30 – 40 процентов выше, чем у стандартной NiCd. У NiMH есть потенциал повышения энергоёмкости.

Меньший эффект памяти чем у NiCd. Циклы обслуживания можно проводить реже.

Простое хранение и транспортировка — условия перевозки не подлежат особому контролю.

Экологически безопасны — содержат небольшое количество токсичных веществ; возможна переработка.

Недостатки

Ограниченное время жизни батареи — обычно от 200 до 300 циклов полного заряда/разряда (хотя в зависимости от режимов работы и внутреннего устройства могут быть различия в разы).

Ограниченный ток разряда - хотя аккумулятор NiMH способен обеспечить высокие токи разряда, повторные разряды с высокими токами нагрузки снижает срок службы батареи. Лучшие результаты достигаются при токах нагрузки от 0.2C до 0.5C (от одной пятой до половины номинальной емкости).

Требуется сложное специальное зарядное устройство со стадийным алгоритмом заряда, поскольку при заряде выделяется большое количество тепла и никель-металлгидридные батареи плохо переносят перезаряд.

Высокий саморазряд — у NiMH АКБ саморазряд сильнее на 50 процентов чем у NiCd. Новые химические добавки улучшают саморазряд, но за счет меньшей энергоёмкости.

Относительно малый срок хранения батарей — обычно не более 3х лет при хранении в разряженном состоянии, после чего теряются основные характеристики. Хранение в прохладных условиях при частичном заряде в 40-60% замедляют процесс старения батарей.

Частое обслуживание — АКБ требуют частой полной разрядки для предотвращения кристализации.

Примерно на 20 дороже чем NiCd — NiMH АКБ разработанные для поддержки высоких токов разряда стоят намного дороже, чем обычные.

Плохая переносимость высоких температур (свыше 25-30 по Цельсию).

 

Таблица 3: Преимущества и недостатки NiMH АКБ

Свинцово кислотные (Lead Acid) АКБ

Свинцово-кислотный (Lead Acid) аккумулятор был изобретен в 1859 году французским врачом Гастоном Планте. Из-за примитивной конструкции пластин и сепаратора (пластины из листового свинца, обернутые в полотняный сепаратор, скрученые в спираль, опускались в 10% раствор серной кислоты) отличались низкой ёмкостью. Также для увеличения ёмкости аккумулятора его требовалось многократно «тренировать» зарядом-разрядом, для получения достаточного количества окислов свинца на пластинах.

Далее конструкция свинцово-кислотных аккумуляторов неоднократно совершенствовалась за счет изменения структуры пластин и сепаратора.

В 1880 году была предложена технология изготовления намазных электродов (на пластины наносились окислы свинца), в связи с этим значительно повысилась емкость аккумуляторов и отпала необходимость в «тренировочных» циклах для аккумуляторов.

В 1881 году было предложено использовать в качестве электродов намазную решетку, позволивщую увеличить прочность и долговечность электродов. В этом же году была изобретена технология производства электродов из сплава свинца и сурьмы.

С 1890 года свинцово-кислотные батареи стали выпускаться в промышленных масштабах.

В 1957 году были изобретены батареи с гелеобразным электролитом, не требующие ухода.

В 1970х годах в промышленности появились также герметизированные батареи, в которых электролит был адсорбирован на сепараторе.

В 1980х появились электроды из сплава свинца с кальцием для улучшения прочности электрода при снижении его веса.

В 1990х годах технология свинцово-кислотных аккумуляторов получила очередной толчок в виде изобретения аккумуляторных батарей с биполярными электродами. В настоящее время уже существуют технологии массового производства таких аккумуляторных батарей, однако массового выхода на рынок биполярных АКБ еще не произошло.

В наши дни, широко распространенные свинцово-кислотные АКБ с жидким электролитом  используют в автомобилях, погрузчиках, электроштабелёрах, самоходных тележках и больших системах бесперебойного питания (UPS).

Движимые различными сферами применения, появились два обозначения свинцово-кислотной батареи. Это небольшие герметичные свинцово-кислотные (SLA)  и большая с регулируемым клапаном свинцово-кислотные (VRLA). Технически, обе батареи это одно то же. (Инженеры могут утверждать, что «герметичные свинцово-кислотные» слово является неправильным, потому что свинцово-кислотные батареи не могут быть полностью закрытыми.) Так как наш акцент на портативных батареях, мы ориентируемся на SLA.

В отличие от свинцово-кислотных аккумуляторов с жидким электролитом, SLA и VRLA разработаны с низким потенциалом перенапряжения, чтобы уберечь аккумулятор от достижения газогенераторного потенциала во время зарядки. Избыточная зарядка может вызвать газообразование и испарение дистиллята. Следовательно, эти батареи никогда не могут быть заряжены полностью и, соответственно, не могут полностью реализовать свой потенциал.

Свинцово-кислотные АКБ не подвержены эффекту памяти. Батарею можно оставлять на подзарядке в течение длительного времени (буферный режим) и это не вызывает никаких повреждений. Сохранение заряда батареи является лучшим среди аккумуляторных батарей. В то время как NiCd самостоятельно разрядится примерно 40 процентов своей накопленной энергии за три месяца, SLA самостоятельного разрядится на такую ​​же величину аж за год. SLA относительно недорого приобрести, но эксплуатационные расходы могут быть более дорогими, чем NiCd, особенно если периодически необходим полный цикл.

SLA не поддается быстрой зарядке - типичное время заряда 8 до 16 часов. SLA должны всегда храниться в заряженном состоянии. Нельзя оставлять батареи в разряженном состоянии – это вызывает сульфатацию, условие, что делает батарею трудно перезаряжаемой, или вообще не заряжаемой.

В отличие от NiCd, SLA не нравятся глубокие циклы (кроме специальных батарей глубокого разряда, например Trojan DEEP CYCLE). Полный разряд вызывает дополнительную нагрузку, и каждый цикл отнимает у аккумулятора небольшое количество емкости. Этот износ также распространяется в различной степени на другие химические батареи.

В зависимости от глубины разряда и рабочей температуры, SLA обеспечивает от 200 до 300 циклов разрядки / подзарядки. Основной причиной его относительно короткого жизненного цикла - это коррозия решетки положительного электрода, истощение активного материала и расширение положительных пластин. Эти изменения являются наиболее распространенными при высоких рабочих температурах. Глубокий разряд/заряд не предотвращает или обращает вспять эту тенденцию.

Оптимальная температура для SLA и VRLA батареи составляет 25 °C . Как правило, каждое повышение температуры на 8 ​​°C сократят срок службы батареи в два раза. VRLA, который будет работать в течение 10 лет при 25 °C,  либо в течение 5 лет при 33 °C. Та же батарея будет работать чуть более чем один год при температуре 42 °C.

Среди современных аккумуляторных батарей, свинцово кислотные АКБ  имеет самую низкую энергоёмкость, что делает его непригодным для портативных устройств, которые требуют компактного размера. Кроме того, очень плохая производительность этого типа АКБ при низких температурах.

SLA рассчитан на 5-часовой разряд или 0.2C. Некоторые батареи даже рассчитаны на медленный 20-часовой разряд. Больше времени разряда производят более высокие значения мощности. SLA хорошо работает на высоких импульсных токах. Во время этих импульсов, можно получить ток намного превышающие 1С (например АКБ ДВОЙНОГО НАЗНАЧЕНИЯ СТАРТЕРНЫЕ/ГЛУБОКОГО РАЗРЯДА ).

С точки зрения утилизации, SLA является менее вредным, чем NiCd, но высокое содержание свинца делает SLA экологически небезопасной.

 

Преимущества и недостатки свинцово-кислотных АКБ

 

Преимущества

Недорогой и простой в изготовлении - с точки зрения затрат на ватт-час, SLA является наименее дорогим.

Давно разработанные, надежные и с хорошо понятной технологии - при правильном использовании, SLA является прочным и обеспечивает надежный сервис.

Низкий саморазряд, скорость саморазряда является одним из самых низких в аккумуляторных системах.

Низкие требования к обслуживанию - нет памяти, нет электролита для заполнения (SLA и VRLA).

Способны выдерживать высокие темпы разряда.

Недостатки

Не могут храниться в разряженном состоянии.

Низкая энергоёмкость и большой вес.

При заряде теряется до 30% затраченной электроэнергии.

Нельзя оставлять сильно разряженную батарею на морозе.

Трудно прогнозировать выход из строя аккумулятора.

При больших токах разряда стоит проблема неполной одномоментной отдачи заряда батареей.

Позволяет использовать только ограниченное число полных циклов разряда - хорошо подходит для резервного питания, когда требуется лишь изредка глубокие разряды.

Экологически вредные - электролит и содержание свинца может привести к экологическому ущербу.

Транспортные ограничения на свинцово-кислотные АКБ с жидким электролитом - есть экологические проблемы в отношении разлива в случае аварии.

Может произойти взрыв при неправильной зарядке.

 

Таблица 4: Преимущества и недостатки свинцово-кислотных АКБ. 

Литий-ионные (Li Ion) АКБ

Первые эксперименты с литиевыми аккумуляторами относятся к 1912 году, но первые серийно произведенные литиевые батареи появились в 1970-х, они были неперезаряжаемые.

 

В середине 1980-х появились серийные литиевые аккумуляторы, но их использование было ограничено из-за высокой взрывоопасности - при циклировании на литиевом аноде образовывались дендритообразные кристаллы лития, которые прорастали

до катода и провоцировали внутри элементное короткое замыкание и взрыв из-за перегрева, который запускал химическую реакцию между литием и органическим электролитом.

С 1991 года началось коммерческое использование литий-ионных аккумуляторов, изготовленных фирмой Sony Corporation. В этих аккумуляторах использовался кобальтат лития (LiCoO2) и кокс в качестве материала электродов. Электролитом был раствор соли лития в органическом растворителе. При соблюдении условий разряда/заряда данные элементы достаточно безопасны в плане взрыва, что обеспечило их коммерческий успех. Литий один из самых лёгких металлов, имеет самый большой электрохимический потенциал и самую большую энергоёмкость.

Энергоёмкость литиево-ионных АКБ, как правило, вдвое выше, чем у стандартных NiCd. Модернизация активных веществ в электроде дает потенциал увеличения энергоёмкости почти в три раза больше, чем у NiCd. В дополнение к высокой производительности, нагрузочные характеристики являются достаточно неплохими и ведут себя аналогично NiCd с точки зрения разрядных характеристик. Плоская кривая разряда предлагает эффективное использование накопленной энергии в спектре желательного напряжения.

Высокое напряжение возможно у батареи только с одним элементом. Большинство современных мобильных телефонов работают на одном элементе, это преимущество упрощает дизайн батареи. Для поддержания той же мощности, взяты более высокие токи. Очень важно низкое сопротивление элемента, чтобы выдерживать неограниченный ток при импульсной нагрузке.

Li Ion аккумуляторы практически не требуют обслуживания, это преимущество, на которое не может претендовать большинство других химических АКБ. Нет эффекта памяти. Кроме того, саморазряд меньше чем наполовину по сравнению с NiCd, что делает Li Ion более подходящими для современных устройств. Литий ионные элементы практически безвредны при утилизации.

Несмотря на общие преимущества, литий ионные АКБ также имеют свои недостатки. Это очень хрупкие и требующие защиты цепи для поддержания безопасной эксплуатации аккумуляторы. Встроенная схема защиты ограничивает пиковое напряжение каждого элемента во время заряда и предохраняет элемент от слишком низкого разряда. Кроме того, контролируется температура элемента, чтобы предотвратить экстремальные температуры. Максимальный заряд и ток разряда ограничен между 1С и 2С.

Старение является проблемой с большинством литий-ионные батареи, и многие производители хранят молчание по этому вопросу. Часть емкости ухудшение заметно после одного года, независимо от батареи используется или нет. В течение двух или трех лет, возможно, аккумулятор часто не удается. Следует отметить, что другие химические также имеют возрастных дегенеративных эффектов. Это особенно справедливо для NiMH при воздействии высоких температур.

Хранение батареи в прохладном месте значительно замедляет процесс старения Li-ion. Производители рекомендуют температуру хранения 15 °C. Кроме того, батарея должна быть хотя бы частично заряжена во время хранения.

Самый экономичный литий-ионный аккумулятор с точки зрения затрат для производства энергии состоит из 18650 цилиндрических элементов. Такие элементы используются для мобильных компьютеров и других приложений, которые не требуют ультра-тонкой геометрии.

Литий-ионные батареи плохо переносят низкие токи заряда и высокие токи разряда (замечание про высокие токи разряда не относится к LiFePO4 аккумуляторам, которые могут переносить большие токи разряда, и, в меньшей степени для LiMnO2 и LiMn2O4). Для достижения максимальной длительности жизни необходимо использовать токи 0,5C (половина номинальной емкости) для заряда и разряда аккумулятора. Для LiCoO2 аккумуляторов нежелательно переходить предел в 1C для токов заряда и разряда (разряд при 2C приводит к сокращению жизни в 2 раза, при 3C – в 4 раза).

В заключение можно сказать, что соблюдение всех указанных предосторожностей позволит достигнуть большого срока жизни (ресурса) вашего литий-ионного аккумулятора и он будет долго радовать вас своей емкостью и низким уровнем внутреннего сопротивления. Однако каждые 6-12 месяцев появляются литий-ионные аккумуляторы на основе других химических соединений и внутренней конструкции – у них будут немножко (или множко:) другие характеристики. К заявлениям производителей по поводу новых аккумуляторов нужно относиться с известной долей скептицизма, поскольку только опыт длительной эксплуатации может дать ответ на вопросы соответствия заявленных параметров реальным и проверить решения по поводу правильной эксплуатации литий-ионных аккумуляторов.

 

Преимущества и недостатки Li-ion АКБ

 

Преимущества

Высокая энергоёмкость – есть потенциал для еще большей емкости.

Напряжение питания на элементе - 3,6В, что в 3 раза выше, чем у NiMH и NiCd аккумуляторов и почти в 2 раза выше, чем для свинцово-кислотных аккумуляторов

Быстрый процесс заряда батарей - до 90% емкости за 30-40 минут

Высокий показатель ресурса - свыше 1000 циклов разряда/заряда (в лабораторных условиях)

Относительно низкий саморазряд — саморазряд ниже почти в половину чем у NiCd или NiMH.

Практически необслуживаемый — нет необходимости в периодических циклических разрядах; нет эффекта памяти.

Дружественность окружающей среде - могут утилизироваться без предварительной переработки

Недостатки

Требуется защита цепи - схема защиты ограничивает напряжение и ток.

Возможность взрыва при механическом повреждении или перезарядке аккумулятора (возможность взрыва для современных аккумуляторов резко снижена)

Достаточно быстрое старение аккумулятора - большинство аккумуляторов резко снижают свои характеристики при хранении или использовании более 5 лет.

Умеренный ток разряда.

.Перевозка литий-ионных батарей в больших количествах может быть предметом нормативного регулирования. Это ограничение не распространяется на единичные АКБ, либо АКБ в устройствах.

Для создания аккумуляторных батарей требуется сложная система управления батареей

Достаточно высокая стоимость производства, но над этим параметром усиленно работают китайские производители.

 

Таблица 5: Преимущества и недостатки Li-ion АКБ

Литий-полимерный (Li-Pol) аккумулятор

LiPo – АКБ с электролитом, что представляет собой специальный полимер, насыщенный литийсодержащим раствором. С практической точки зрения нас волнует только тот момент, что литий-полимерные аккумуляторы в настоящий момент обеспечивают более высокие разрядные токи. Поэтому на модельном рынке в качестве источника энергии для силовых установок в основном предлагают именно их..

Литий-полимерные аккумуляторы при одинаковом весе превосходят по энергоемкости NiCd в 4-5 раз, NiMH в 3-4 раза. Количество рабочих циклов 500- 600, при разрядных токах в 2С до потери емкости в 20% (для сравнения - у NiCd- 1000 циклов, у NiMH – 500). Вообще говоря, каких–либо данных по количеству рабочих циклов пока еще очень мало и к приведенным в данном случае их характеристикам необходимо относиться критически. Кроме того, технология их изготовления совершенствуется, и возможно, что в данный момент цифры по этому типу аккумулятора уже другие. Так же, как и все аккумуляторы, литиевые подвержены старению. Через 2 года батарея теряет около 20% ёмкости.

Из всего многообразия силовых литий-полимерных аккумуляторов, имеющихся в продаже, можно выделить две основные группы - быстроразрядные (Hi discharge) и обычные. Отличаются они между собой максимальным разрядным током - его указывают или в амперах, или в единицах емкости аккумулятора, обозначаемой букой «С». Например, если ток разряда 3С, а емкость аккумулятора – 1 Ач, то ток будет равен 3 А.

Максимальный ток разряда обычных аккумуляторов, как правило, не превышает 3С, некоторые производители указывают 5С. Быстроразрядные аккумуляторы допускают ток разряда до 8-10С. Такие аккумуляторы несколько тяжелее своих слаботочных собратьев (примерно на 20%), и в названии у них после цифр емкости присутствуют буквы HD или HC, например KKM1500 – обычный аккумулятор емкостью 1500 мАч, а KKM1500HD – быстроразрядный. Хочется сразу сделать небольшое замечание для любителей экспериментов. В бытовой технике быстроразрядные аккумуляторы не применяются. Поэтому если вас посетит идея добыть по дешевке аккумулятор из сотового телефона или видеокамеры, то на хороший результат тут рассчитывать сложно. Скорее всего, такая батарея очень быстро испортится из-за нарушения предусмотренных режимов эксплуатации.

Применение Li-Po аккумуляторов позволяет решить две важные задачи — увеличить время работы устройств и снизить вес батареи

Обычные Li-Po аккумуляторы применяются в качестве источников питания в электронных устройствах с относительно небольшим токопотреблением (мобильные телефоны, коммуникаторы, ноутбуки и т.д.).

Быстро-разрядные литий-полимерные аккумуляторы часто называют «силовыми» — такие аккумуляторы применяются для питания устройств с высоким токопотреблением. Ярким примером применения «силовых» Li-Po аккумуляторов являются радиоуправляемые модели с электродвигателями и современные гибридные автомобили. Именно в этом сегменте рынка происходит основная конкурентная борьба различных производителей Li-Po аккумуляторов.

Единственная область, где пока литий-полимерные аккумуляторы уступают никелевым — это область супервысоких (40-50С) разрядных токов. По цене, в пересчете на емкость, литий-полимерные аккумуляторы стоят примерно столько же, сколько NiMH. Но в этом сегменте рынка уже появились конкуренты — литий-фосфатные аккумуляторы (Li-Fe), технология производства которых развивается с каждым днём.

. Заряд аккумуляторов осуществляется по достаточно простому алгоритму - заряд от источника постоянного напряжения 4.20 вольт/элемент с ограничением тока в 1С. Заряд считается завершенным, когда ток упадет до 0.1-0.2С. После перехода в режим стабилизации напряжения при токе в 1С аккумулятор набирает примерно 70-80% емкости. Для полной зарядки необходимо время около 2-х часов. К зарядному устройству предъявляются достаточно жесткие требования по точности поддержания напряжения в конце заряда - не хуже 0.01 в/банку.

Можно с уверенностью сказать, что литий-полимерные аккумуляторы самые «нежные» аккумуляторы из существующих, то есть требуют обязательного соблюдения нескольких несложных, но обязательных правил, из-за несоблюдения которых случается или пожар, или аккумулятор «умирает».

Перечислим их в порядке убывания опасности:

Заряд до напряжения, превышающего 4.20 вольт/банку.

Короткое замыкание аккумулятора.

Разряд токами, превышающими нагрузочную способность или нагревающими аккумулятор выше 60°С.

Разряд ниже напряжения 3.00 вольта/банку.

Нагрев аккумулятора выше 60°С.

Разгерметизация аккумулятора.

Хранение в разряженном состоянии.

Невыполнение первых трех пунктов приводит к пожару, всех остальных - к полной или частичной потере ёмкости.

Учитывая, какими темпами двигается технический прогресс в области электрохимии, можно предположить, что будущее за литий-полимерными аккумуляторами - если их не догонят топливные элементы. По мере повышения спроса на аккумуляторы и увеличения объема их выпуска цена будет неизбежно падать, и тогда литий станет, наконец, также распространен, как NiMH. Популярность устройств с литий-полимерными аккумуляторами все растет.

 

Преимущества и недостатки Li-Pol АКБ

 

Преимущества

Очень тонкие – как кредитка.

Гибкий форм-фактор - производители не ограничены стандартными форматами элементом.

Малый вес – гелеобразный электролит позволяет помещать АКБ в простую пластмассовую оболочку.

Улучшенная безопасность - более устойчивы к перезаряду; меньше шансов для утечки электролита.

Недостатки

Низкая энергоёмкость и ниже число циклов по сравнению с литий-ионной АКБ – и существует потенциал для увеличения.

Очень дороги в производстве – но при массовом производстве, литий-ионный полимерный аккумулятор имеет потенциал для снижения стоимости..

 

Предыдущие статьи
Наличие документов
Знак Наличие документов означает, что компания загрузила свидетельство о государственной регистрации для подтверждения своего юридического статуса компании или физического лица-предпринимателя.
Контакты
ООО "Энерджи ГМБХ" - поставка промышленных аккумуляторных батарей
Роман Герасименко
УкраинаКиевКиев, Кадетский Гай, 6-А, офис 203-205
+380443604957CDMA, офис
+380504446742Роман, Vodafone
+380959491190Александр, Vodafone
+380932108271Роман, Life (Viber)
Карта