Аккумуляторы являются источниками постоянного тока, которые накапливают и сохраняют энергию. плохие? Попробуем разобраться.
На рынке существует большое количество разновидностей аккумуляторов. Они отличаются друг от друга строением и характером химических процессов, протекающих внутри. автомобильные, для источников бесперебойного питания и автономных комплексов на солнечных базах панелей или ветрогенераторов. Между собой эти разновидности батарей схожи больше всего.
Свинцово-кислотные (SLA)
Свинцово-кислотный тип является старейшиной в разрезе других распространенных разновидностей аккумуляторов. Технологию изобрел французский физик Гастон Планте еще в 1859 году. автотранспортных средств, системах автономного или резервного энергоснабжения и т.д.
Конструктивно этот тип аккумуляторов строится в пластиковом корпусе и состоит из свинцовых пластин, погруженных в электролит (водный раствор на основе серной кислоты). .Отметим, что во время разрядки на пластинах образуется налет из сульфата Свинца. И чем больше батарея разряжена, тем толще будет слой отложений. Как следствие, напряжение аккумулятора падает.
Свинцово-кислотные АКБ обладают низким саморазрядом, могут похвастаться отсутствием «эффекта памяти» и сохраняют работоспособность в широком диапазоне температур. свинцово-кислотные батареи боятся глубоких разрядов, долго заряжаются, имеют большие габариты и вес. Обслуживаемые модели конструкции в дополнение выделяют вредные пары, что не позволяет эксплуатировать их в закрытых помещениях.
Основные плюсы:
Высокая надежность
Низкий саморазряд
Отсутствие «эффекта памяти»
Широкий диапазон рабочих температур
Доступная стоимость
Основные минусы:
200–500 циклов зарядки/разрядки
Боятся глубоких разрядов
Выделение вредной пары
Длительное время зарядки
Большой вес
Свинцово-кислотные (EFB)
Многие недостатки оригинальных свинцово-кислотных аккумуляторов исправлены в батареях EFB (Enhanced Flooded Battery – улучшенная батарея с жидким электролитом). конверты с наполнением жидким Электролитом. Пакеты из микроволокна предотвращают обсыпку активной массы и существенно замедляют процесс сульфатации пластин при глубоких разрядах аккумулятора.
За счет утолщенных пластин аккумуляторам EFB требуется больше времени для пополнения энергетических запасов. устойчивы к глубоким разрядам, сохраняют высокую производительность работы в широком спектре температур и демонстрируют низкий уровень саморазряда. Стоят аккумуляторы EFB дороже оригинальных свинцово-кислотных виз.
Основные плюсы:
Высокая надежность
Устойчивость к глубоким разрядам
Производительная работа при высоких и низких температурах
Низкий уровень саморазряда
Основные минусы:
300-700 циклов зарядки/разрядки
Выделение вредной пары
Длительное время зарядки
Большой вес
Дроженец
Гелевые (GEL)
Гелевые АКБ – это еще более прогрессивная разновидность свинцово-кислотных аккумуляторов со специальным загустителем в составе, который доводит электролит до желеобразного состояния. по всему объему. Изготовляются гелевые аккумуляторы в герметичном корпусе, в работе они не выделяют никаких вредных веществ и не нуждаются в обслуживании.
Гелевые АКБ подкупают высокой надежностью, экологичностью, низким уровнем саморазряда, длительным эксплуатационным ресурсом. В то же время, они не лучше подходят для буферного режима работы — долгое время стоять наготове, чтобы краткосрочно поддержать энергоснабжение в резервном режиме питания. Приобрести такие батареи для ИБП имеет смысл, когда «бесперебойнику» приходится включаться практически каждый день – например, для нестабильных сетей с постоянными и длительными сбоями в подаче энергии.
Основные плюсы:
500-1000 циклов зарядки/разрядки
Высокая надежность
Устойчивость к глубоким разрядам
Низкий уровень саморазряда
Отсутствие необходимости обслуживания
Длительный ресурс эксплуатации
Основные минусы:
Чувствительность к качеству заряда
Чувствительность к коротким замыканиям
Боятся низких температур
Абсорбированный электролит (AGM)
Электролит в аккумуляторах типа AGM (Absorbed Glass Mat) абсорбирован пористыми волокнами для придания ему желеобразной структуры. Такие батареи изготавливаются в герметичных корпусах и имеют уменьшенное электрическое сопротивление, что позволяет отдавать значительные. в короткие отрезки времени. Аккумуляторы AGM подходят на роль стартовых для запуска силовых агрегатов в машинах и часто используются в системах резервирования электропитания.
Конкурентные преимущества аккумуляторов AGM включают длительный срок службы, низкую стоимость обслуживания и себестоимость в целом, большую энергоемкость, устойчивость к тряску и вибрациям. Однако батареи AGM плохо переносят перезарядку, обладают чувствительностью к низким температурам и большим весом.
Основные плюсы:
Могут отдавать высокие токи за короткое время
Терпимость к глубоким разрядам
Низкий уровень саморазряда
Быстрая зарядка
Герметический корпус
Устойчивость к тряску и вибрациям
Основные минусы:
400-800 циклов зарядки/разрядки
Плохая переносимость перезаряда
чувствительность к низким температурам
Большой вес
Дроженец
Литий-ионные (Li-Ion)
Литий-ионные аккумуляторы Li-Ion применяются в современных реалиях повсеместно. Они получили широкое распространение в бытовой технике и мобильных гаджетах, нашли себя как источники питания в электромобилях и накопителях энергии. Состоят такие батареи из положительного анода на медной фольге и отрицательного катода на алюминиевой фольге. Заряд и разряд в аккумуляторах Li-Ion связаны с переносом иона лития между электродами.
АКБ типа Li-Ion имеют наибольшее соотношение емкости относительно размеров корпуса, благодаря чему реализована возможность изготовления мощных аккумуляторов с минимальными габаритами и весом. Этот тип батарей используется в устройствах с большим энергопотреблением или при необходимости обеспечивает максимальную продолжительность автономной работы.
Батареи этого типа имеют большой резерв циклов заряда/разряда, поддерживают ускоренную процедуру зарядки, характеризуются полным отсутствием «эффекта памяти» и низким саморазрядом. Обратная сторона медали аккумуляторов Li-Ion – высокая пожароопасность, склонность к деградации со временем и чувствительность к низким температурам. Зарядный процесс литий-ионных АКБ отслеживает специальную BMS-плату, которая контролирует зарядку и разрядку, анализирует состояние компонентов, снимает показатели температуры, напряжения и сопротивления, балансирует токи между компонентами батареи.
Основные плюсы:
500-1500 циклов зарядки/разрядки
Высокая емкость при компактных размерах
Большой резерв по циклам заряда/разряда
Быстрая зарядка
Низкий уровень саморазряда
Полное отсутствие эффекта памяти
Основные минусы:
Пожаробезопасность
Быстрая потеря емкости при низких температурах
Нужна электронная схема защиты
Предрасположенность к «старению»
Литий-полимерные (Li-Pol)
Главное отличие аккумуляторов Li-Pol от батарей Li-Ion заключается в типе применяемого электролита. В литий-полимерных АКБ его роль выполняет специальный полимер с токопроводящими добавками. Структура электролита бывает разной: сухой, гомогенной в форме геля или с мелкопористой полимерной матрицей. Аккумуляторы Li-Pol могут принимать гибкие формы и часто выпускаются в мягкой оболочке вместо жесткого корпуса.
Позитивные и отрицательные качества у литий-полимерных АКБ идентичны типу Li-Ion. С той разницей, что таким аккумуляторам можно придать абсолютно любую форму. Они отличаются изяществом и тонкими формами, однако стоят дороже литий-ионных.
Основные плюсы:
300-1000 циклов зарядки/разрядки
Высокая удельная емкость и энергоплотность
Стабильность напряжения в процессе разряда
Быстрая зарядка
Низкий уровень саморазряда
Полное отсутствие «эффекта памяти»
Компактные размеры и малый вес
Вариативность форм
Основные минусы:
Пожаробезопасность
Быстрая потеря емкости при низких темахперетурах
Нужна электронная схема защиты
Деградация при длительном хранении
Литий-железо-фосфатный (LiFePO4)
Лучшими по совокупности параметров для массовых потребителей считаются литий-железо-фосфатные аккумуляторы LiFePO4. На голову выше них стоят разве что литий-титанату АКБ, однако и стоят они на порядок дороже. В амплуа материала катода LiFePO4 применяется литий-ферофосфат. Главными преимуществами этого типа АКБ является большое количество рабочих циклов заряда/разряда (более 2000), химическая и термическая стабильность, способность без проблем работать на морозе, меньшее время заряда (в том числе высоких токов) и повышенная безопасность эксплуатации.
Батареи типа LiFePO4 – самые прогрессивные на сегодняшний день.
Контроль и управление этими батареями полагается на BMS-плату, гарантирующую безопасные пределы напряжения и тока. Аккумуляторы LiFePO4 имеют наименьшую вероятность теплового разгона и возгорания. Рабочее напряжение у них понижено. Впрочем, у этого есть плюсы: она приводит к меньшему внутреннему сопротивлению и повышенной скорости заряда/разряда. Единственное, чего боятся такие батареи, так это прямого действия влаги – при взаимодействии с водой происходит потеря активного лития и снижается плотность энергии. Также акумы LiFePO4 имеют большие размеры по сравнению с литиевыми одноклассниками (примерно на 30%), а еще их нельзя заряжать при отрицательных температурах. В качестве стартовых аккумуляторов для авто такие батареи используются редко, поскольку очень дорого обходится BMS-плата управления, заточенная под высокие стартовые токи.
Основные плюсы:
2000-5000 циклов зарядки/разрядки
Неприемлемость к глубоким разрядам
Стабильность напряжения
Быстрая зарядка высокими токами
Нет выраженного «эффекта памяти»
Широкий диапазон рабочих температур
Долговечность
Высокая безопасность
Основные минусы:
Низкое номинальное напряжение
Чувствительность к прямому воздействию влаги
Нельзя заряжать при отрицательных температурах
Большие размеры по сравнению с литиевыми аккумуляторами
Вывод
Чтобы сделать правильный выбор в пользу накопителей энергии, необходимо правильно расставить приоритеты и учесть особенности дальнейшего использования батарей. Выбор аккумулятора по типу – задача не так сложна, если подойти к вопросу с умом и взвесить все «за» и «против» для каждой распространенной технологии.