Срок службы аккумуляторных батарей

Категория: Поддержка по аккумуляторным батареям

Опубликовано 01.07.2015 15:34

Автор: Abramova Olesya

Существует множество производителей, которые осуществляют выпуск аккумуляторов разных типов. Самыми распространенными и востребованными являются свинцово-кислотные аккумуляторы. В зависимости от поставленной задачи, рекомендуется применять один из следующих видов:

• обслуживаемые – предназначены для кратковременных разрядов с выделение высокого разрядного тока. Применяются в автомобилях для запуска двигателя. Срок службы: 2 – 5 лет.

• необслуживаемые VRLA – свинцово-кислотные аккумуляторы, которые предназначены для буферного использования, когда требуется время от времени осуществить резервное питание. Срок службы: 3 – 7 лет.

• необслуживаемые VRLA AGM – свинцово-кислотные аккумуляторы в герметизированном корпусе, которые оптимизированы для циклического и буферного режима работы. Срок службы: 5 – 15 лет.

• необслуживаемые VRLA GEL – свинцово-кислотные аккумуляторы в герметизированном корпусе на основе гелеобразного электролита. Предназначены для глубоких циклических разрядов и буферного режима. Срок службы: 10 – 15 лет.

• необслуживаемые OPzV – свинцово-кислотные аккумуляторы в герметизированном корпусе с усовершенствованной структурой электродов и гелеобразным электролитом. Предназначены для тяжелого режима работы (глубокие циклические разряды). Могут работать с высокими пусковыми токами. Срок службы: 15 – 20 лет.

• малообслуживаемые OPzS – свинцово-кислотные аккумуляторы, оптимизированные для тяжелых циклических режимов. Срок службы аккумуляторов OpzS – до 25 лет.

Технические характеристики батарей – важная составляющая правильного выбора, но также нужно иметь точное представление о том, как именно будет эксплуатироваться аккумулятор. Ведь если режим будет циклический, а аккумулятор предназначен для буферного применения, срок службы может быть минимален, т.к. заявленное эксплуатационное время предусматривает работу в другом режиме.

Рисунок 1. Слева направо: обслуживаемые, VRLA, AGM, GEL, OPzV, OPzS.

Характеристики влияющие на срок эксплуатации

Таблица 1. Характеристики, влияющие не продолжительность службы АКБ.

В таблице №1 приведены данные, влияющие на срок эксплуатации аккумулятора. Теоретически, при покупке AGM аккумулятора с заявленным сроком эксплуатации 10 лет, можно ожидать такого результата, однако на практике все иначе. Срок службы свинцово-кислотного аккумулятора напрямую зависит от режима эксплуатации, температуры, при которой он работает и заряжается, количества разрядов и их глубины, а также от силы тока, которым он заряжается. Чтобы понять, как точно рассчитать показатель ожидаемого срока службы, смоделируем ситуацию выбора батареи.

Определение срока службы

Исходные данные:

• Мощность нагрузки – 150 Вт;

• Срок резервного питания – 5 часов;

• Напряжение аккумулятора – 12В;

• КПД инвертора – 0,82.

• Аккумулятор обеспечивает срок эксплуатации – 10 лет или 500 циклов.

Произведем расчет по упрощенной формуле:

• t – время работы – 5ч.;

• Uакб. – напряжение аккумулятора – 12В;

• C – емкость аккумулятора, Ач;

• K – кол-во аккумуляторов в системе – 1 шт;

• H – КПД инвертора (ИБП) – 0,82;

• Kг. – коэффициент глубины разряда – 80%;

• P – мощность нагрузки – 150Вт.

Найдем емкость требуемую аккумулятора по формуле:

Подставим значения:

Емкость аккумулятора, С = 95,3 Ач.

Правильный подбор батареи обеспечивает уверенность, что разряд АКБ не будет больше, чем на 80%. Основываясь на этом утверждении, можно рассчитать частоту разрядов:

10 лет х 365 дней / 500 циклов = 7,3

Срок службы: 10 лет при частоте 80% разрядов не чаще, чем раз в 7,3 дня.

Ресурс батареи позволяет производить один разряд до 80% каждые 7,3 дня. При условии поддержания температуры окружающей среды в пределах 18 – 25°С, можно рассчитывать на срок службы 10 лет, если циклический ресурс не будет исчерпан ранее.

Эксплуатация аккумулятора в циклическом режиме

Когда предполагаются частые разряды аккумулятора, недостаточно подобрать подходящий тип. Для максимально долгой службы нужно рассчитывать запас емкости. Для свинцово-кислотных батарей типов AGM и GEL, которые будут работать в циклическом режиме, необходим запас 40 – 50%. Другими словами, рассчитывая емкость, коэффициент глубины разряда должен быть от 0,6 до 0,4. Чем меньше глубина разряда, тем большее количество циклов способен обеспечить аккумулятор и, соответственно, гораздо дольше отслужить.

Ресурс современных моделей GEL VRLA аккумуляторов при 50% разряде составит от 1700 до 2300 циклов. Этого будет достаточно на более, чем 6 лет при ежедневном использовании. В случаях с AGM VRLA батареями показатели составят от 900 до 1200 циклов.

Рисунок 2. График зависимости количества циклов от глубины разряда.

Эксплуатация аккумулятора в буферном режиме

В ситуациях, когда емкость аккумулятора будет использоваться редко, нужно придерживаться правил эксплуатации и не допускать глубоких разрядов, т.к. один разряд до 9 Вольт (100% емкости) моментально сократит срок службы в два раза.

Рисунок 3. График снижения емкости при буферном использовании батареи.

Рекомендации

Получить максимальный срок службы свинцово-кислотной батареи возможно соблюдая несколько основных правил:

• Не допускайте глубокий разряд – даже самый качественный аккумулятор можно полностью вывести из строя, если разрядить его 2 – 3 раза до остаточного напряжения 9В.

• Всегда заряженная батарея – следите за тем, чтобы аккумулятор всегда оставался полностью заряженным, это очень важно для свинцово-кислотного типа.

• Ток заряда – не более 25%, некоторые серии допускают ток заряда на уровне 30% от емкости аккумулятора. Помните, что свинцово-кислотные аккумуляторы это не тот тип, который будет заряжаться за 2 часа, нормальное время заряда – от 6 до 12 часов.

• Температура эксплуатации – 18 – 25°С, можно меньше, но произойдет потеря емкости, если температура будет выше, чем 30°С – срок службы заметно сократится.

Как увеличить срок службы?

Жизнь свинцово-кислотной аккумуляторной батареи можно разделить на три этапа: формирование, пик и спад. На этапе формирования пластины, окруженные жидким электролитом, находятся в губчатом состоянии. “Тренировочная зарядка” приводит к процессу поглощения этими пластинами электролита, чем-то этот процесс похож на впитывание кухонной губкой воды. По мере формирования электродов емкость аккумулятора постепенно увеличивается.

Рисунок 4: Жизненный цикл свинцово-кислотного аккумулятора делится на три этапа: формирование, пик и спад.

Этап формирования является крайне важным для аккумуляторов глубокого цикла. Требуется 20-50 полных циклов для достижения пиковой емкости и это происходит уже в процессе эксплуатации, а не подготовки. Но производители советует на этом этапе не подвергать аккумулятор сильным разрядным нагрузкам. Стартерные же аккумуляторы менее критичны в этом плане и могут сразу полноценно использоваться. Значение пускового тока нового стартерного аккумулятора уже соответствует номинальному, но по мере формирования оно даже немного возрастает. (Смотрите BU-701: Нюансы использования обслуживающего заряда для аккумуляторных батарей).

Аккумуляторы глубокого цикла могут обеспечить порядка 100-200 циклов до начала постепенного снижения емкости. Когда емкость такого аккумулятора упадет до 70-80%, его необходимо заменить. В некоторых случаях бывает допустимо использование экземпляров с меньшим уровнем емкости, но никогда не доводите этот показатель до 50%, так как после достижения такого уровня дальнейшее поведение аккумулятора непрогнозируемое.

---

Аккумуляторы EverExceed

 

Standard Range AGM	Deep Cycle Range AGM	Gellyte Range GEL
10 - 12 лет / 600 циклов	10 - 12 лет / 700 циклов	10 - 12 лет / 750 циклов
универсальная серия AGM	для глубоких разрядов AGM	универсальная серия GEL

---

Чтобы держать свинцово-кислотный аккумулятор в хорошем состоянии, к нему необходимо применять полную зарядку насыщения продолжительностью 14-16 часов. Если же нет возможности обеспечить такую зарядку на регулярной основе, проводите ее хотя бы раз в несколько недель. По возможности, обеспечьте умеренную температуру эксплуатации и избегайте глубоких разрядов; заряжайте аккумулятор так часто, как только сможете. (Смотрите BU-403: Зарядка аккумуляторов свинцово-кислотной электрохимической системы).

Основной причиной относительно короткого срока службы свинцово-кислотного аккумулятора является истощение активного вещества. Согласно исследованиям 2010 BCI Failure Mode Study, за последние 5 лет процент выхода из строя аккумуляторов из-за износа электродных решеток и/или пластин возрос с 30 до 39%. Хотя причины такого возросшего износа в докладе и не указаны, можно предположить, что это связано со все более высокими требованиями к стартерному аккумулятору в современных автомобилях. Подобные исследования проводятся каждые пять лет, анализируя причины выхода из строя аккумуляторов.

В принципе, истощение активного вещества – это довольно понятный и прогнозируемый процесс, но свинцово-кислотные аккумуляторы подвержены и другим негативным воздействиям, которые могут вывести их из строя задолго до естественной деградации электродных решеток и пластин. К этим воздействиям относятся: коррозия, оползание активного вещества, внутреннее короткое замыкание, сульфатация, высыхание, кислотная стратификация и поверхностный заряд. Далее мы рассмотрим эти явления и то, как им можно противостоять корректной эксплуатацией.

---

Аккумуляторы EverExceed GEL

 

Marin GEL Range	Deep Cycle GEL Range	Solar GEL Range
10 - 12 лет / 800 циклов	10 - 12 лет / 800 циклов	10 - 12 лет / 800 циклов
для электромоторов лодок и катеров	для глубоких циклических разрядов	для солнечных электростанций

---