Сравнительная таблица вторичных батарей

Перезаряжаемые электрические батареи (аккумуляторные) играют важную роль в нашей жизни и многие повседневные дела были бы немыслимы без возможности подзарядки батареи. По мере развития технологий, все большее количество устройств оснащается аккумуляторами. Требования к современному аккумулятору включают в себя хороший показатель времени автономной работы, небольшую стоимость, долгий срок службы, достойные нагрузочные возможности, безопасность эксплуатации, простоту хранения и утилизации.

Наиболее распространенными аккумуляторными батареями являются свинцово-кислотные, никель-кадмиевые, никель-металл-гидридные и литий-ионные.

  • Свинцово-кислотные. Это самая старая электрохимическая система для перезаряжаемых батарей. Свинцово-кислотные батареи надежные, неприхотливые и экономичные, из недостатков – низкая удельная энергоемкость и ограниченный цикл жизни. Они используются для обеспечения движения инвалидных колясок и гольф-каров, для аварийного освещения и в качестве резервных источников питания, а также являются незаменимыми в качестве стартерных аккумуляторов для автомобилей. В связи с тем, что свинец является токсичным, эти аккумуляторы не могут быть утилизированы на обычной свалке.

  • Никель-кадмиевые. Проверенные временем никель-кадмиевые аккумуляторы используются там, где необходима долговечность, высокий ток разряда и стойкость к экстремальной температуре. NiCd батареи являются одними из самых стойких и долговечных, это единственная электрохимическая система, которая позволяет сверхбыструю зарядку с минимальным стрессом для батареи. Основные области применения: электроинструмент, медицинские приборы, источники питания для авиатранспорта. Из-за экологических проблем (кадмий очень токсичен) никель-кадмиевые аккумуляторы постепенно уступают свои роли другим электрохимическим системам.

  • Никель-металл-гидридные. Разработанный как замена неэкологичному NiCd аккумулятору, NiMH имеет в своем составе только умеренно токсичные металлы и обеспечивает более высокую удельную энергоемкость. NiMH аккумуляторы используются в медицинском оборудовании, гибридных силовых установках и промышленном оборудовании. Также выпускаются в типоразмерах АА и ААА для потребительского использования.

  • Литий-ионные. Будучи наиболее перспективной электрохимической системой, литий-ионная уже заменяет свинцово-кислотную и никель-кадмиевую во многих областях. Имея более чувствительную конструкцию, литий-ионные батареи нуждаются в дополнительных элементах безопасности. Они дороже, чем большинство других аккумуляторов, но большое количество циклов заряда/разряда и низкие эксплуатационные расходы дают неоспоримое преимущество в сфере перезаряжаемых источников питания.

Исследования в области вторичных электрических батарей не стоят на месте. Например, для тех же свинцово-кислотных аккумуляторов еще в 1970-х годах была разработана технология AGM (Absorbent Glass Mat), а в наше время они совершенствуется путем добавления углерода, что позволяет аккумулятору быстрее заряжаться и увеличивает срок его службы. Свинцово-кислотным батареям прогнозируют рост на рынке, но позиции литий-ионных батарей несмотря на это незыблемы. (Смотрите также: Типы литий-ионных аккумуляторов (Li-ion))


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

В таблице 1 сравниваются характеристики четырех наиболее часто используемых аккумуляторных систем. Системы именуются по активному материалу, который в большинстве случаев является материалом катода. В литий-ионной системе помимо лития используется кобальт, марганец и фосфат.

В таблице отсутствует популярная литий-полимерная система. Она получила свое название от уникального сепаратора и электролита. После полного цикла разработки и усовершенствования эта система будет иметь большой потенциал.

Также в таблице отсутствуют литий-металлические батареи. Эта технология подлежит дополнительной доработке в связи с образованием дендритов, которые негативно влияют на безопасность батарей. После решения данной проблемы, литий-металлические аккумуляторы обязательно найдут свое применение благодаря необычайно высокой удельной энергоемкости и хорошей удельной мощности. Также на основе лития идут разработки других перспективных электрических батарей.

Стандартизация в изготовлении ячеек для литий-ионных аккумуляторов сделала их дешевыми и доступными. Наиболее распространенным является формат 18650, ячейка диаметром 18 мм и длиной 65 мм. Этот формат предлагает большое разнообразие, высокую удельную энергоемкость, самую низкую цену и наиболее надежный сервис. Более чем 2,5 млрд ячеек формата 18650 были произведены в 2013 году.

Развитие литий-ионной технологии очертило три категории для применения. Все они доступны в формате ячейки 18650. Энергетическая категория, с ячейками высокой емкости, мощностная категория, с ячейками оптимизированными под высокие показатели подключаемой нагрузки, и гибридная категория, которая является компромиссом для вышеперечисленных требований. Также существуют и другие категории, разработанные для широкого диапазона рабочих температур и для устройств с импульсным режимом работы.


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

Спецификации

Свинцово-кислотная

NiCd

NiMH

Li-ion(1)

Кобальт

Марганец

Фосфат

Удельная энергоемкость

30-50

45-80

60-120

150-250

100-150

90-120

Внутреннее сопротивление

Очень низкое

Очень низкое

Низкое

Умеренное

Низкое

Очень низкое

Количество циклов заряда/разряда(2)(с сохранением 80% емкости)

200-300

1000(3)

300-500(3)

500-1000

500-1000

1000-2000

Время заряда(4)(часов)

8-16

1-2

2-4

2-4

1-2

1-2

Стойкость к избыточному перезаряду

Высокая

Умеренная

Низкая

Низкая. Встроенная защита

Саморазряд в месяц

5%

20%(5)

30%(5)

<5%

Встроенная система защиты потребляет 3%

Напряжение ячейки(номинальное)

1.2В

1.2В(6)

3.6В(7)

3.7В(7)

3.2-3.3В

Напряжение отсечки при заряде (вольт на ячейку)

2.40В

Система обнаружения полного заряда

Обычно 4.20В

Некоторые модели выше

3.60В

Напряжение отсечки при разряде (вольт на ячейку, 1С)

1.75В

1.00В

2.50-3.00В

2.50В

Пиковый ток нагрузки (лучший результат)

(8)

0.2С

20С

0.5С

<1C

>30C

<10C

>30C

<10C

Температура при заряде

от -20° до 50°С

от 0 до 45°С

от 0 до 45°С(9)

Рабочая температура

от -20° до 50°С

от -20° до 65°С

от -20° до 60°С

Техническое обслуживание

3-6 месяцев(10)

долив воды

Полный цикл заряда/разряда каждые 90 дней

Необслуживаемые

 

Требования безопасности

 

Термическая стабильность

Термическая стабильность, предохранитель

Обязательно наличие системы защиты(11)

В использовании

Конец 1800-х

1950

1990

1991

1996

1999

Токсичность

Очень высокая

Очень высокая

Низкая

 

Стоимость

Низкая

Умеренная

Высокая(12)

Таблица 1: Характеристики наиболее часто используемых аккумуляторных батарей. Цифры основаны на средних рейтингах коммерческих моделей батарей. Специальные аккумуляторы с повышенными характеристиками в рейтинг не включались.

  • Сочетание кобальта, никеля, марганца и алюминия повышает плотность энергии до 250 Вт/кг.

  • Время жизни аккумулятора основано на глубине разрядов. Отсутствие глубоких разрядов продлевает жизненный цикл.

  • Указанная продолжительность жизни аккумулятора предусматривает регулярное техническое обслуживание, во избежание эффекта “памяти”.

  • Технология сверхбыстрой зарядки разработана специально. (Смотрите также: Быстрые и ультрабыстрые зарядные устройства)

  • Показатель саморазряда имеет самое высокое значение сразу после зарядки. NiCd аккумулятор теряет 10% заряда в течение первых 24 часов, затем теряет по 10% за каждые 30 дней. Высокая температура и большой возраст батареи увеличивают саморазряд.

  • Значение напряжения в 1,25 В является стандартным, но значение в 1,20 В распространено более широко. (Смотрите также: Номинальное напряжение аккумулятора: как избежать путаницы)

  • Производители могут указать более высокое напряжение, ссылаясь на низкое внутреннее сопротивление. Это является маркетинговым ходом.

  • Способны питать импульсное устройство большой мощности, но необходимо время для восстановления между импульсами.

  • Не рекомендуется заряжать литий-ионные аккумуляторы при температуре ниже точки замерзания. (Смотрите также: Зарядка аккумуляторных батарей в условиях низких и высоких температур)

  • Обслуживание заключается в восстановлении плотности электролита путем добавления дистиллированной воды во избежание сульфатизации.

  • Встроенная в литий-ионные аккумуляторы схема защиты отсекает напряжение ниже 2,20 В и выше 4,30 В; для литий-железо-фосфатных могут использоваться другие значения.

  • Литий-ионные аккумуляторы могут стоить дешевле свинцово-кислотных в перерасчете на цикл.


Аккумуляторы EverExceed

 

OPzS NI-CD OPzV
аккумуляторы opzs промышленные аккумуляторы ni-cd аккумуляторы opzv
20 лет / 1500 циклов 25 лет / 2000 циклов 20 лет / 1500 циклов
для промышленного и частного применения: телекоммуникации, аварийное освещение, солнечные электростанции, системы безопасности, (UPS) источники бесперебойного питания и т.д.


Рейтинг и отзывы: 1 1 1 1 1 4/5 на основе 2 голосов