Производительность при циклическом режиме работы



Для сравнения старых и новых аккумуляторных систем организацией Cadex был испытан большой объем никель-кадмиевых, никель-металл-гидридных и литий-ионных аккумуляторов, используемых в портативных устройствах связи. Условия испытания подразумевали под собой начальный полный заряд аккумулятора и дальнейшие циклы разряда/заряда с показателем силы тока 1С (С - емкость аккумулятора). В нижеследующих графиках показана емкость в процентах, внутреннее сопротивление постоянному току и показатель саморазряда, полученный в течении 48-часового периода отдыха. Испытания проводились с помощью анализатора серии Cadex 7000 силой тока разряда и заряда в 1С и условием 100% разряда аккумулятора. (Смотрите: Калькулятор расчёта время автономной работы от аккумулятора).

1. Никель-кадмиевый

С точки зрения циклических аспектов использования, NiCd является наиболее живучим аккумулятором. На рисунке 1 показана емкость, внутреннее сопротивление и саморазряд стандартного никель-кадмиевого аккумулятора емкостью 900 мАч и напряжением 7,2 В. Показатель внутреннего сопротивления на протяжении жизни аккумулятора остается стабильно низким - на уровне 75 Ом, показатель саморазряда также носит стабильный характер. Испытания были остановлены после 2300 циклов из-за временных ограничений.

Данную аккумуляторную батарею можно смело отнести к категории “А” благодаря почти идеальной производительности - потери емкости при циклическом режиме работы со 100% глубиной разряда минимальны, а показатель внутреннего сопротивления незыблем на протяжении всего срока наблюдений. NiCd – это единственная электрохимическая система, которая может быть сверхбыстро заряжена с минимальными повреждениями. Благодаря своей надежной и безопасной конструкции, эти аккумуляторы до сих пор остаются предпочтительным выбором для использования в воздушном транспорте.

Производительность стандартного никель-кадмиевого аккумулятора

Рисунок 1: Производительность стандартного никель-кадмиевого аккумулятора (7,2 В, 900 мАч). Данная аккумуляторная батарея относится к категории “А” благодаря стабильной емкости, низкому внутреннему сопротивлению и умеренному саморазряду в течение многих циклов.

Существуют модели никель-кадмиевых аккумуляторов с ультравысокой емкостью - до 60% более высокой, чем в стандартных версиях. Однако это сказывается на количестве жизненных циклов. На рисунке 2 можно наблюдать устойчивое снижение емкости в течение 2000 циклов, также заметно небольшое увеличение внутреннего сопротивления и саморазряда после 1000 циклов.

Производительность ультраемкостной версии никель-кадмиевого аккумулятора

Рисунок 2: Производительность ультраемкостной версии никель-кадмиевого аккумулятора (6 В, 700 мАч). Этот аккумулятор обеспечивает более высокую удельную энергоемкость в сравнении со стандартной версией, но это происходит за счет уменьшенного жизненного цикла.


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.

2. Никель-металл-гидридный

На рисунке 3 исследуется NiMH аккумулятор с довольно высокой удельной энергией, но постепенным ухудшением своих характеристик после 300 циклов. После 700 циклов начинает быстро увеличиваться внутреннее сопротивление, а после 1000 - коллапсирует саморазряд. Испытания проводились на старом поколении NiMH аккумуляторов.

Производительность ультраемкостной версии никель-кадмиевого аккумулятора

Рисунок 3: Производительность никель-металл-гидридных аккумуляторов (6 В, 950 мАч). Данная аккумуляторная батарея обеспечивает хорошую производительность, но по прошествии 300 циклов показатели емкости, внутреннего сопротивления и саморазряда начинают ухудшатся.

3. Литий-ионный

На рисунке 4 анализируется изменение емкости современного литий-ионного аккумулятора, оптимизированного под мощностные показатели. Испытания проводятся с разными разрядными силами тока - 2 А, 10 А, 15 А и 20 А. Следует помнить, что показатели как разрядного, так и зарядного тока выше номинального могут повредить аккумулятор. (Смотрите: Ультрабыстрая зарядка литий-ионных аккумуляторов).


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

Производителями литий-ионных аккумуляторов уже давно была решена проблема повышения внутреннего сопротивления - это было сделано с помощью специальных добавок в электролит. Саморазряд у литий-ионных электрохимических систем невелик, но он может увеличиваться из-за неправильной эксплуатации или при воздействии глубоких разрядов.

Циклические характеристики аккумулятора IHR18650C от компании E-One Moli

Рисунок 4: Циклические характеристики аккумулятора IHR18650C от компании E-One Moli (3.6 В, 2000 мАч). Эта ячейка типоразмера 18650 была заряжена силой тока 2 А, а разрядные испытания проводились при значениях силы тока в 2, 10, 15 и 20 А. Внутреннее сопротивление и саморазряд в расчет не брались ввиду их незначительных значений.

Данные испытания проводились в лабораторных условиях, что, как правило, дает более “чистый” результат, так как при повседневном использовании аккумуляторы нередко подвергаются стрессу - неправильной эксплуатации, что в конечном итоге влияет на характеристики и срок жизни аккумулятора. В лабораторных условиях аккумуляторы не подвержены деградационным процессам, связанным со старением - ведь испытания проводятся на протяжении максимум нескольких месяцев. Также стоит отметить отсутствие температурных воздействий в лаборатории и наличие рекомендованного производителем зарядного устройства, что еще более улучшает условия эксперимента.


Контроль и защита аккумуляторов

 

Батарейный монитор Защита от глубокого разряда Батарейный балансир
Батарейный монитор Защита от глубокого разряда Стабилизатор тока заряда аккумулятора
контроль более 25 параметров, история и синхронизация защита от низкого и высокого напряжения, возможность регулировки для 12, 24, 36 и 48В систем, возможность параллельного подключения

Свойства нагрузки также играют определенную роль - данные испытания проводились при постоянном токе нагрузки. Электрические батареи, как правило, имеют более низкий срок службы при работе с импульсными нагрузками. (Смотрите: Базовые знания о разряде электрохимического источника тока). Не следует нагружать батарею сверх ее номинала - это приведет к сокращению ее срока службы. Если необходима батарея для питания импульсной нагрузки, лучше выбрать модель с повышенным значением емкости.

Последнее обновление 2016-02-21


Рейтинг и отзывы: 1 1 1 1 1 5/5 на основе 1 голоса