Принцип “восьмигранной” батареи - что делает батарею батареей



Определение характеристик, которые в полной мере описывают функциональность электрической батареи

Электрические батареи имеют одни из самых строгих требований к использованию, на уровне с сильнодействующими лекарственными препаратами, для которых даже маленькое отступление от руководства может привести к побочным эффектам. Для того, чтобы батарея была жизнеспособна в качестве устройства хранения электроэнергии, были выдвинуты восемь основных требований которые и формируют стороны “восьмигранной” батареи. Эти грани выглядят следующим образом.

Восьмигранная батарея

Рисунок 1: “Восьмигранная батарея”. Состоит из восьми критических требований, необходимых для корректного функционирования батареи. Многие новые разработки соответствуют или даже превосходят некоторые требования, но не удовлетворяют другим, ограничивая таким образом свое использование.

1. Высокая удельная энергоемкость

Важным моментом для современных портативных устройств является время их автономной работы, которое зависит от емкости батареи и измеряется в ампер-часах. Для таких устройств сегодня наиболее распространенными являются литий-ионные аккумуляторы, которые обладают высокой удельной энергоемкостью, но стоит отметить, что емкость в данном случае зависит скорее от конструктивных особенностей. Например, литий-ионный аккумулятор типоразмера 18650, оптимизированный для большой емкости, может обеспечивать 250 ампер-часов на 1 килограмм веса батареи. Но если рассмотреть батарею той же литий-ионной электрохимической системы, но оптимизированную под показатели мощности, то у нее на 1 килограмм веса емкость будет уже 150 ампер-часов или даже менее.


Аккумуляторы EverExceed

 

Standard Range AGM Deep Cycle Range AGM Gellyte Range GEL
свинцово-кислотные аккумуляторы аккумуляторы для газового котла гелевые аккумуляторы 12 вольт 100 ач и 200 ач 
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

2. Высокая удельная мощность

Является важнейшим параметром батарей, разрабатываемых для силовых агрегатов или электроинструмента. Обеспечивает высокий потенциал нагрузки, но уменьшает удельную энергоемкость.

3. Доступная цена

Материалы, процесс их переработки, сборка, контроль качества - все это влияет на окончательную стоимость электрической батареи. Снизить же ее помогает увеличение объема производства, к которому приводит стандартизация моделей батарей.

4. Долгий срок службы

Долговечность крайне важна для аккумуляторных батарей. Если срок службы батареи электроавтомобиля удастся повысить с ожидаемых 8-10 лет до 20, это привлечет колоссальные инвестиции в эту сферу и сделает электротранспорт доступным каждому. Стоит заметить, что время жизни батареи зависит не только от ее конструктивных особенностей, но и от условий эксплуатации.

5. Безопасность

Батареи на основе лития обладают таким серьезным преимуществом как высокая удельная энергоемкость, но за это пришлось расплатится безопасностью. Например, литий-металлическая батарея не получила широкого распространения из-за риска возгорания или даже взрыва. Даже более безопасные литий-ионные батареи сталкиваются с ограничениями при перевозке воздушным транспортом.


Аккумуляторы EverExceed GEL

 

Marin GEL Range Deep Cycle GEL Range Solar GEL Range
аккумулятор для электромотора аккумуляторы глубокого разряда аккумуляторы для солнечных батарей
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

6. Широкий диапазон рабочих температур

Лучше всего батареи работают при комнатной температуре, более низкая замедляет электрохимические процессы в ней. Например, литий-ионные аккумуляторы нельзя заряжать при минусовой температуре, поэтому в случае возникновения такой необходимости следует воспользоваться специальным согревающим кожухом для аккумулятора.

7. Токсичность

В составе более старых батарей были такие материалы как кадмий и ртуть, но по экологическим причинам производителям пришлось заменить их на менее вредные. В Европе существует определенное давление на свинцово-кислотные батареи, но так как им не существует экономической альтернативы, они удерживают свои позиции. Батареи на основе никеля и лития содержат мало вредных веществ, но тем не менее представляют опасность при неправильной утилизации.


Аккумуляторы Victron Energy

 

AGM Deep Cycle
GEL Deep Cycle Литиевые (LiFePO4)
аккумуляторы AGM аккумуляторы GEL аккумуляторы литий-железо-фосфатные
10 лет / 400 циклов 10 лет / 500 циклов 20 лет / 2200 циклов
универсальное применение для циклических разрядов для частых глубоких разрядов

8. Быстрая зарядка

Литиевые и никелевые аккумуляторы должны заряжаться силой тока в 1С или меньше (С - показатель емкости аккумулятора). При силе тока в 1С никелевый аккумулятор полностью зарядится за 90 минут, а литий-ионный – за 2-3 часа. Свинцово-кислотный не может быть быстро заряжен и время его зарядки составляет 8-16 часов. Для быстрой зарядки никелевые и литиевые аккумуляторы должны находиться в хорошем состоянии и заряжаться при комнатной температуре. Зарядка силой тока более 1С приводит к повреждению аккумулятора и ее следует избегать. Никель-кадмиевый аккумулятор является единственным аккумулятором, способным выдержать ультрабыструю зарядку с минимальным стрессом. (Смотрите также: Быстрые и ультрабыстрые зарядные устройства)

В дополнение к этим восьми основополагающим требованиям батарея должна иметь низкий уровень саморазряда, чтобы обеспечить длительное хранение и возможность моментального использования при необходимости. Саморазряд есть у всех батарей, и он растет с возрастом батареи или повышением температуры хранения. Вторичные батареи имеют больший показатель саморазряда чем первичные. Другим требованием является долгий срок хранения с небольшим показателем уменьшения производительности. В то время как щелочные батарейки могут хранится в течение 10 лет и сохранять до 70% энергии, вторичные батареи навсегда теряют свою емкость с возрастом, даже если не используются. (Смотрите также: Правила хранения аккумуляторов и батарей)

Последнее обновление 2016-02-16


Рейтинг и отзывы: 1 1 1 1 1 5/5 на основе 2 голосов