Альтернативные системы электрических батарей
- Категория: Поддержка по аккумуляторным батареям
- Опубликовано 06.04.2016 04:00
- Автор: Abramova Olesya
- 1. Воздушно-цинковая электрическая батарея (первичная и вторичная)
- 2. Серебряно-цинковая электрическая батарея (первичная и вторичная)
- 3. Перезаряжаемая щелочная электрическая батарея
Довольно часто мы слышим о новых разработках в сфере электрических батарей, которые обещают длительное время автономной работы, зарядку в течение нескольких минут, толщину с листок бумаги и полное удовлетворение потребностей электротранспорта. На недостатках же внимание особо не фокусируется; чаще всего это: низкие нагрузочные характеристики и короткий жизненный цикл (Смотрите: Принцип “восьмигранной” батареи - что делает батарею батареей).
Можно и лимон превратить в электрическую батарею, как и использовать морскую воду в качестве электролита, но полученной энергии едва хватит на питание маленькой лампочки накаливания в течение короткого промежутка времени, прежде чем коррозия сделают такую батарею непригодной. Многие химические процессы были испробованы для выработки электроэнергии, но лишь немногие обещают превзойти сегодняшние электрохимические системы на основе свинца, никеля и лития.
| 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 |
Порой вокруг новых разработок искусственно поднимается шумиха - все ради привлечения финансирования. Перспективные на первый взгляд, эти разработки эксплуатируют всеобщий интерес к альтернативной энергетике, и не всегда способны соответствовать заявленным возможностям.
1. Воздушно-цинковая электрическая батарея (первичная и вторичная)
Воздушно-цинковые электрические батареи производят электричество с помощью процесса окисления цинка кислородом из атмосферы. Ячейка способна обеспечивать 1,65 В напряжения, однако версии с напряжением в 1,4 В и ниже обладают более продолжительным сроком службы. Для активации батареи пользователю необходимо удалить уплотнительную вкладку, что высвободит поступление воздуха. Батарея достигает полного рабочего напряжения в течение 5 секунд после удаления вкладки. После активации состояние батареи не может быть возвращено в режим ожидания, ограничивание поступления воздуха только ускорит деградацию.
Воздушно-цинковые батареи схожи с топливными элементами тем, что используют кислород из атмосферы в качестве положительного электрода. Хотя первичные батареи этой электрохимической схемы более распространены, существуют и вторичные версии. Подзарядка в них происходит путем замены цинкового электрода, который может быть представлен в виде пастообразной массы или гранул.
| 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 |
Данная батарея имеет высокий показатель удельной энергоемкости - 300-400 Вт*ч/кг, но значение удельной мощности довольно мало. Стоимость производства невысока, батарея в неактивированом состоянии имеет показатель саморазряда всего лишь 2 процента в год. Батарея чувствительна к высоким и низким температурам, а также повышенной влажности. Состояние окружающей среды также влияет на производительность - высокое содержание углекислого газа повышает внутреннее сопротивление. В основном эти батареи применяются в слуховых аппаратах, железнодорожной сигнализации или резервном освещении.
2. Серебряно-цинковая электрическая батарея (первичная и вторичная)
Первичные батареи на основе серебра, которые называются серебряно-оксидными, имеют небольшой размер и форму, напоминающую таблетку. Перезаряжаемая версия имеет большую емкость и чаще упоминается как серебряно-цинковая. Обе версии имеют одинаковое значение напряжения — 1,60 В. Из-за высокой стоимости серебра эти батареи выпускаются в небольших размерах, где количество серебра не вносит существенного вклада в окончательную стоимость, или конструируются в больших размерах для критически важных приложений, где превосходные характеристики перевешивают любые соображения стоимости.
Первичные элементы используются в часах, слуховых аппаратах и электронике; большие перезаряжаемые версии нашли применение в подводных лодках, ракетах и космической технике. Серебряно-цинковые источники питания также используются в телевизионных камерах, требующих длительного времени работы. Высокая стоимость и короткий срок службы ограничивают применение этих аккумуляторов в коммерческих приложениях, однако ведутся разработки с целью улучшить характеристики и уменьшить стоимость.
Основной причиной выхода из строя этой батареи является деградация цинкового электрода и сепаратора. Циклический режим работы приводит к образованию дендритов, которые пробивают сепаратор и приводят к короткому замыканию. Кроме того, на сепаратор воздействует содержащийся в электролите гидроксид калия. Все эти процессы ограничивают срок жизни данной электрохимической системы двумя годами.
Развитие и улучшение конструкции цинкового электрода и сепаратора обещают увеличить срок жизни и удельную энергоемкость, значение которой будет на 40 процентов превышать показатель литий-ионного аккумулятора. Серебряно-цинковая электрохимическая система безопасна, не имеет в составе токсичных материалов, может быть легко утилизирована, но использование серебра делает батарею дорогой в производстве.
3. Перезаряжаемая щелочная электрическая батарея
Перезаряжаемая щелочная батарея задумывалась как альтернатива первичной (неперезаряжаемой). Хотя затраты на ее производство и, соответственно, конечная цена были сопоставимы с затратами на первичную, эта батарея не снискала популярности у потребителей.
Тяговые аккумуляторы Trojan (USA)
| Flooded 6V | Flooded 8V | Flooded 12V |
 |
 |
 |
| 10 - 12 лет / 600 циклов | 10 - 12 лет / 600 циклов | 10 - 12 лет / 600 циклов |
| для тяжелых условий работы с электромотрами в составе лодок, погрузчиков, подъемников, поломоечных машин и т.д. | ||
Подзарядка щелочной батареи не является чем-то новым. На протяжении многих лет она применялась и к обычным щелочным батарейкам. Подзарядка наиболее эффективна, если заряд батарейки не опустился ниже 50 % от номинала. Количество возможных подзарядок зависит от глубины разряда и ограничивается лишь несколькими циклами. Производители батареек не приветствуют подобную практику, так как зарядка обычной щелочной батарейки может привести к образованию газообразного водорода, который взрывоопасен.
Перезаряжаемая щелочная батарея преодолевает некоторые из этих недостатков, но и сама ограничена в сравнении с другими аккумуляторами по количеству циклов заряда/разряда и мощности. Ее долговечность также находится в прямой зависимости от глубины разряда. При глубине разряда в 50 % количество циклов составит 50, но производители переоценили сознательность потребителей, которые в большинстве своем не следовали этой рекомендации, следовательно, реальное количество циклов было меньше заявленного. Дополнительным ограничением стало низкое значение тока нагрузки - 400 мА, что достаточно только для фонариков и персональных развлекательных устройств. В итоге, в типоразмерах АА и ААА перезаряжаемые щелочные батареи проиграли конкуренцию никель-металл-гидридной электрохимической системе.
Последнее обновление 2016-02-21
Контроль и защита аккумуляторов
| Батарейный монитор | Защита от глубокого разряда | Батарейный балансир |
 |
 |
 |
| 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 |
