Akumulators ir ierīce, kurā tiek uzkrāta un uzglabāta enerģija. Lielākā daļa šo ierīču darbojas, pārvēršot elektrisko enerģiju ķīmiskajā enerģijā un otrādi. Šis process ļauj uzlādēt un izlādēt ierīci. Šajā gadījumā iekārtu var izmantot kā Lādētājs, barošanas avota, vadības vai kompensācijas uzstādīšana.

Baterijas ir nepieciešamas, lai darbinātu dažādas ierīces, sākot no vienkāršām televizora tālvadības pultīm un beidzot ar atomenerģija un kosmosa nozare. Visas šīs ierīces ir sadalītas atkarībā no dažādām tehnoloģiskajām īpašībām un lietošanas pazīmēm. Akumulatora veiktspēju raksturo jauda, ​​spriegums, iekšējā pretestība, pašizlādes strāva un kalpošanas laiks.

Kādi bateriju veidi pastāv? Visas esošās ierīces var iedalīt vairākos veidos:

• elektroķīmiski;
• magnētisks;
• mehānisks;
• termiski;
• gaisma

Elektroķīmiskās baterijas

Šāda veida aprīkojums ir sadalīts vairākās lielās grupās:

• elektriskās;
• gāze;
• reversīvās degvielas šūnas;
• sārmains;
• kondensatori.

Elektriskās ierīces ir visizplatītākais akumulatoru veids. Darbā izmantotas svina, niķeļa, dzelzs, cinka, sudraba un cita veida plāksnes, kas izgatavotas no sakausējumiem. Kā elektrolītus izmanto skābes, magnija šķīdumus, kadmija sāļus un citus elementus.

Šādu ierīču konstrukciju visvieglāk var izskaidrot, izmantojot svina-skābes akumulatoru piemēru. Iekārta darbojas, izmantojot atgriezenisku reakciju starp šķidrumu (šajā gadījumā skābi) un metālu – svinu. Pateicoties atgriezeniskumam ķīmiskie procesi, kļūst iespējams atkārtoti izmantot akumulatoru, izmantojot izlādes un uzlādes palīdzību. Ja strāva tiek palaista virzienā, kas ir pretējs izlādes procesam, akumulators tiek uzlādēts, ja iekārta ir pievienota pretējā virzienā, tā tiek izlādēta.

Ķīmiskā reakcija notiek saskaņā ar šādu shēmu:

• anods: Pb+SO42_2e-⇄PbSO4;
• katods: Pb2+SO42-+4H++2е-⇄PbSO4+2H2O.

Kā tas notiek patiesībā? Ja plāksnēm pievienosit spuldzi, tad akumulatorā sāksies elektronu kustība, tas ir, radīsies elektriskā strāva un notiks ķīmiska reakcija. Sakarā ar to uz plāksnēm veidojas svina sulfāts. Pēc strāvas avotu pievienošanas reakcija notiks pretējā virzienā. Skābe tiks sadalīta, un aplikums tiks noņemts. Pēc tam, kad spuldze ir ieslēgta, process atkal notiek pretējā virzienā.

Svarīgs! Uzlādes laikā elektrodu plāksnes nevar pilnībā notīrīt. Daļa no plāksnes joprojām paliks uz virsmas. Tas noved pie tā, ka iekārtas jauda pakāpeniski samazinās.

Visu veidu uzlādējamās baterijas un elektroķīmiskās baterijas var iedalīt trīs lielās grupās:

1. Labojams - atšķiras no citiem akumulatoriem ar to, ka ir iespējams izjaukt. No otras puses, šīm ierīcēm ir nepieciešama pastāvīga elektrolīta līmeņa pārbaude. Turklāt modeļi ir vairāk pakļauti spiediena samazināšanai, kas savukārt var izraisīt skābes tvaiku koncentrācijas palielināšanos;
2. Bez apkopes – nav iespējams neko salabot šīs iekārtas konstrukcijā vai uzpildīt elektrolītu. Ja rodas problēmas ar akumulatora darbību, akumulators ir pilnībā jānomaina;
3. Zema apkope - aprīkojums nodrošina piekļuvi elektrolīta līmenim un ir iespējams to pievienot, kad akumulators izžūst.

Ir daži svina-skābes akumulatoru veidi:

• Svins-skābe
• Vārstu regulētā svina skābe (VRLA),
• Absorbējoša stikla paklāja vārsta regulēta svina-skābe (AGM VRLA),
• GEL Valve Regulated Lead-Acid (GEL VRLA),
• OPzV.

Litija jonu akumulatoros tiek izmantoti elektrodi, kas izgatavoti no alumīnija (katoda) un vara (anoda) folijas, kas ir piesūcināti ar litija elektrolītiem. Papildus tiek izmantots litija kobalta oksīds un grafīts. Lādiņš ir litija jons, kas ir pozitīvi uzlādēts un ķīmiskās reakcijas laikā iekļaujas kristāla režģī. Akumulatora darbības laikā joni pārvar separatora barjeru ceļā uz elektrodu. Kvalitatīvam darbam papildus tiek izmantots atdalošais separators (parasti papīrs). Šis elements ir nepieciešams, lai novērstu jonu kustību nejaušā secībā.

Mūsdienu litija jonu akumulatoros katodos un anodos tiek ievadīti papildu elementi. Tāpēc nosaukumu saīsinājumi attiecas uz vielām, kas iesaistītas ķīmiskās sadalīšanās reakcijā:

• LiCoO2 – litija-kobalta akumulatoriem ir augsta īpatnējā enerģija, bet zema termiskā stabilitāte;
• LiMn2O4, LMO – litija-mangāna modeļi ir nepieciešami lieljaudas elektroinstrumentiem un transportlīdzekļiem. Litija-mangāna akumulatoriem darbojoties, uzlādes strāva ievērojami palielinās, jo veidojas trīsdimensiju spineļa struktūras, kas uzlabo jonu plūsmu. Taču šo akumulatoru potenciāls ir mazāks nekā litija-kobalta akumulatoru potenciāls;
• LiNiMnCoAlO2 jeb NCA - niķeļa, mangāna un kobalta izmantošana katodā vienā akumulatorā palīdz palielināt īpatnējo jaudu jeb enerģiju. Tas nodrošina optimālu veiktspēju dažādiem darbības režīmiem. Turklāt kobalta satura samazināšana samazina izmaksas, nezaudējot kvalitāti;
• LiFePO4 - šeit katodam tiek izmantots fosfāts. Litija dzelzs fosfāta baterijas ir atšķirīgas ilgtermiņa darbība un paaugstināta drošība;
• Li4Ti5O12 – litija titanāta akumulatoram ir palielināts resurss un spēja darboties temperatūrā līdz -300C;
• Li-pol, Li-polimērs, LiPo, LIP, Li-poly - šīs baterijas izmanto polimēru kā elektrolītu. Tāpēc polimēru akumulatoru konstrukcijas var būt jebkuras formas.

Nākamais veids ir gāzes akumulatori, kuru pamatā ir gāzu elektroķīmiskā potenciāla izmantošana. Ierīces darbības laikā uz elektrodiem izdalās gāze, ko absorbē adsorbents. Visbiežāk šim nolūkam tiek izmantota aktīvā ogle. Konstrukcija sastāv no oglekļa elektroda, adsorbenta un caurlaidīgas membrānas.

Atgriezeniskās kurināmā šūnas ir oglekļa nanocaurules, kas satur katalizatorus, kas ir iegremdēti elektrolītā. Uzlādējot, ūdens sadalās ūdeņradī un skābeklī, un, izlādējoties, notiek apgrieztā reakcija. Sistēmās tiek izmantots ļoti attīrīts ūdeņradis.

Attēlā parādītas trīs paštaisīta gāzes akumulatora modeļa projekcijas, kur:

1. jauda;
2. elektrolīts (šajā gadījumā tas ir destilēts ūdens ar sāli proporcijā 1 glāze ūdens / 1 ēdamkarote sāls);
3. stieņi (derēs stienis no baterijām vai lukturītis);
4. somas;
5. aktīvā ogle maisiņu iekšpusē.

Viena no elektrodu izejām ir atzīmēta, lai norādītu uz pozitīvu lādiņu. Uzlādei tiek izmantots 4,5 V strāvas avots, uzlāde tiek veikta, līdz tiek sasniegts 2,5 V spriegums.

Sārma baterijas izmanto pulverveida cinku kā anodu, mangāna dioksīdu kā katodu un kālija hidroksīdu kā elektrolītu. Šāda veida baterijas ir cilindrisks korpuss ar misiņa stieni vidū. Šis stienis noņem negatīvo potenciālu no cinka pulvera, kas piesūcināts ar sārmainu elektrolītu. Visa šī pasta ir ieskauta ar separatoru, kas arī ir piesūcināta ar elektrolītu. Nākamā ir aktīvā masa grafīta vai kvēpu veidā. Masu sajauc ar mangāna dioksīdu. Tālāk nāk apvalks, kas pasargā akumulatoru no īssavienojuma. Pozitīvais spaile ir niķelēta tērauda kauss, un negatīvā spaile ir tērauda aplis. Svarīga priekšrocība Sārma bateriju priekšrocība ir tāda, ka elektrolīts darbības laikā praktiski netiek patērēts.

Nākamais skats elektriskās baterijas- Tie ir kondensatori, kuriem ir iespēja ātri izlādēties un uzlādēt. Šiem elementiem ir nemainīga vai mainīga jauda. Kondensatori tiek izmantoti, lai samazinātu sprieguma pārtraukumus, izolētu maiņstrāvas vai tiešo komponentu un tādējādi iegūtu nepieciešamās pastāvīgās strāvas vērtības.

Mehāniskās baterijas

Šāda veida akumulatorus var iedalīt 3 lielās grupās:

1. elastīgs, kur elastīgās deformācijas laikā notiek potenciālās enerģijas pieaugums;
2. inerciāls - darbs pie kinētiskās enerģijas;
3. gravitācijas – tās funkcionē ķermeņu relatīvo pozīciju potenciālās enerģijas dēļ.

Pirmajā grupā ietilpst hidrauliskie un pneimatiskie akumulatori, kā arī gumijas motori, atsperu akumulatori un spiediena akumulatori.

Spararati un žiroskopi ir inerciāli.

Gravitācija ir lielas sistēmas, piemēram, sūknēšanas spēkstacija.

Siltuma akumulatori

Neskatoties uz to, ka šīs baterijas sauc par termiskām, galvenās ierīces šeit ir dzesēšanas elementi mājsaimniecībai un pārnēsājamie ledusskapji, kā arī ierīces, ko izmanto aukstuma ķēdē medikamentu un bioloģisko audu transportēšanai.

Darbības princips ir tāds, ka galvenā viela (parasti šim nolūkam tiek izmantota karboksimetilceluloze) tiek atdzesēta līdz vajadzīgajai temperatūrai. Pēc tam akumulators pakāpeniski izdala uzkrāto aukstumu vidē un objektos.

Gaismas baterijas

Tā sauc jau pazīstamos saules paneļus, kuros saules enerģija tiek pārvērsta tiešā elektriskā strāvā. Ierīču uzbūves veids un princips ir atkarīgs no iekārtas nepieciešamās jaudas. Saules paneļi nepieciešams portatīvajai elektronikai un ēku energoapgādes sistēmām.

Magnētiskās baterijas

Šīs ierīces sauc arī par centrifūgas akumulatoriem, jo ​​to darbībai tiek izmantots tuneļa magnētiskais savienojums (TMC). Dizains sastāv no mainīgām magnētiskām un nemagnētiskām plēvēm, kurās ir iestrādāti MnAs nanomagnēti. Šīs maiņas dēļ rodas TMS, kas izraisa izskatu elektromotora spēks. Tādējādi notiek elektronu kvantu tunelēšana, un magnētiskā enerģija tiek tieši pārvērsta elektroenerģijā. Šāda veida iekārtas tikai sāk ieviest ražošanā, tāpēc lielākā daļa vērpšanas akumulatoru ir atsevišķi laboratorijas paraugi vai tiek ražoti nelielās partijās.

Nepieciešamība pēc jaudīgākām un specializētākām enerģijas uzglabāšanas un uzglabāšanas ierīcēm nepārtraukti pieaug. Tāpēc mūsdienu ražošana pastāvīgi piedāvā jaunu veidu baterijas un akumulatorus.

Video

Mūsdienu akumulatoru veidi automašīnām un attīstības perspektīvas

Šodien tādu ir daudz dažādas baterijas. Tos izmanto dažādās cilvēka dzīves jomās. Kā piemērus var minēt baterijas dažādās pārnēsājamās elektronikas ierīcēs, UPS utt. Bet mūsdienās visizplatītākais akumulatoru veids ir automašīnu akumulatori. Jebkurš automašīnas īpašnieks zina, kas ir automašīnas startera akumulators. Šīs ierīces darbojas zem miljoniem automašīnu pārsega visā pasaulē. Bet ne visas šīs baterijas ir radītas vienādas. Šodien mēs runāsim par automašīnu akumulatoru veidiem.

Akumulators ir ķīmisks strāvas avots, kas satur vairākas baterijas. Tāpēc to sauc arī par uzlādējamu akumulatoru. Apvienojot vairākus elementus vienlaikus, tiek iegūta lielāka strāva un spriegums. Automašīnās visizplatītākais akumulatoru veids ir ar 6 šūnām (sauktas arī par bankām), kas rada aptuveni 2,1 voltu spriegumu. Rezultātā akumulators rada aptuveni 12,6 voltu spriegumu.

Pirmo šāda veida akumulatoru izstrādāja franču zinātnieks Gastons Plante, kurš dzīvoja pirms vairāk nekā 150 gadiem. Kopš tā laika akumulatori ir uzlabojušies, taču akumulatora dizains un darbības princips mūs ir sasniedzis nemainīgs. Mūsdienās var atrast dažāda veida baterijas, kas atšķiras pēc elektrolīta sastāva un elektrodu materiāliem. Noteikti visi ir dzirdējuši par niķeļa-kadmija akumulatoriem, Ni-MH, Li-ion un vairākiem citiem.

Bet kā iesācēji automašīnu akumulatori Mūsdienās tiek izmantoti tikai svina-skābes. Tas izskaidrojams ar to, ka šāda veida akumulatoriem ir liela enerģijas ietilpība. Svina-skābes akumulatori īsā laika periodā var radīt lielu daudzumu elektriskās strāvas. Tas ir tieši tas, kas nepieciešams starterim, kas griežas kloķvārpsta iedarbinot dzinēju. Un šiem akumulatoriem vēl nav nomaiņas, neskatoties uz to, ka svins un sērskābe (elektrolītā) ir kaitīgas un bīstamas vielas.

Svina-skābes akumulatora korpuss ir izgatavots no skābes izturīgas plastmasas. jūs varat uzzināt no raksta saitē. Svins, tāpat kā iepriekš, tiek izmantots elektrodu ražošanai. Bet kopš Gaston Plante laikiem ražotāji ir iemācījušies leģēt svinu ar visdažādākajām piedevām, lai sasniegtu noteiktas akumulatora īpašības. Mūsdienās ir vairāki automašīnu akumulatoru veidi, kas ir aplūkoti turpmāk.

Galvenie automašīnu akumulatoru veidi

Antimona baterijas

Šis ir vecāka tipa automašīnu akumulators, kura svina plāksnēs ir vairāk nekā 5 procenti antimona. Modeļi modernas baterijas satur ievērojami mazāk antimona (Sb) plākšņu sastāvā. Antimona loma akumulatoru plāksnēs ir palielināt to izturību. Tīrs svins ir ļoti mīksts un ne tīrā formā nav piemērots lietošanai baterijās. Antimons izraisa asu elektrolīzes procesa aktivizēšanos, kas sākas akumulatorā pie 12 voltu sprieguma. Šajā gadījumā izdalās ūdeņradis un skābeklis. Tas izskatās pēc elektrolīta vārīšanās.

Antimona baterijās daudz ūdens nāk no elektrolīta. Elektrolīta līmeņa pazemināšanās rezultātā tiek atklātas elektrodu plāksnes. Lai tas nenotiktu, burkās periodiski jāpievieno destilēts ūdens. Iegūtais automobiļu akumulatoru antimona izskats bieži tiek saukts par izmantojamu. Lai gan mūsdienu automašīnu akumulatoru veidiem ir arī apkopei nepieciešamie konstrukcijas elementi.

Tagad antimona akumulatori vairs netiek izmantoti kā startera akumulatori. Tās tika aizstātas ar citām, progresīvākām akumulatora modifikācijām. Šāda veida akumulatori joprojām tiek saglabāti dažādos stacionāros barošanas avotos, kur nepieciešama akumulatora nepretenciozitāte. Un mūsdienu automašīnu akumulatori tiek ražoti ar ievērojami mazāku antimona saturu.

Zema antimona akumulatori

Lai samazinātu ūdens iztvaikošanas ātrumu no elektrolīta, sāka izmantot plāksnes ar samazinātu antimona saturu. Baterijas ar zemu antimona saturu ietver tās, kuru plāksnēs ir mazāk par 5 procentiem antimona. To izmantošanas rezultātā bija iespējams izvairīties no biežas destilēta ūdens uzpildīšanas problēmas. Bet tas nenozīmē, ka šādām baterijām vispār nav nepieciešama apkope.

Vēl viena šāda veida automašīnu akumulatoru priekšrocība ir zemāka akumulatora pašizlādes pakāpe uzglabāšanas laikā nekā vecākiem antimona modeļiem. Šos akumulatorus mēdz dēvēt par bezapkopes, taču pareizāk būtu tos saukt par mazapkopējiem. Galu galā apgalvojums, ka tiem nav nepieciešama apkope, ir reklāmas sauklis. Ūdens zudumi no elektrolīta joprojām pastāv. Tāpēc jums joprojām ir jāpārbauda līmenis un jāpievieno destilēts ūdens.

Zema antimona akumulatoru priekšrocības ietver to toleranci pret transportlīdzekļa borta tīkla elektriskajiem parametriem. Ja tīklā rodas sprieguma pārspriegums, akumulatora parametri no tā īpaši necieš. To pašu nevar teikt par vairāk mūsdienu veidi auto akumulatori: kalcijs, AGM, gēls. Eksperti uzskata, ka akumulatori ar zemu antimona saturu ir vislabāk piemēroti lietošanai vieglās automašīnas vietējā ražošana. Tas ir saistīts ar faktu, ka ne visas Krievijas automašīnas vēl nodrošina sprieguma stabilitāti borta tīklā. Turklāt šāda veida akumulatoriem ir pieņemama cena.

Kalcija baterijas

Kalcija pievienošana svina režģiem antimona vietā bija risinājums, lai samazinātu ūdens iztvaikošanu akumulatorā. Bieži vien uz šāda veida baterijām var atrast Ca/Ca tipa marķējumus. Šis apzīmējums norāda, ka kalcijs ir ietverts pozitīvo un negatīvo elektrodu blokos. Daži ražotāji pievieno arī nelielu daudzumu sudraba. Tas ļauj samazināt akumulatora iekšējo pretestību, palielināt efektivitāti un jaudu. Bet galvenā iezīme kalcija baterijas izraisīja elektrolīzes intensitātes samazināšanos un attiecīgi elektrolītu līmeņa pazemināšanos.

Tagad tiek ražoti kalcija akumulatoru modeļi, kuros ūdens praktiski neiztvaiko visā kalpošanas laikā. Tā rezultātā automašīnas īpašniekam nav jāpārbauda elektrolīta līmenis un tā blīvums. Un šajā gadījumā pareizs būs nosaukums bezapkopes akumulatori. Papildus nenozīmīgam ūdens patēriņam kalcija tipa akumulatoriem ir zema pašizlādes pakāpe. Salīdzinot ar antimona akumulatoriem, pašizlāde ir par aptuveni 70 procentiem mazāka. Rezultātā Ca/Ca akumulatori uzglabāšanas laikā var saglabāt savus veiktspējas raksturlielumus ievērojami ilgāk. Būtībā antimona aizstāšana ar kalciju palielināja elektrolīzes procesa uzsākšanai nepieciešamo spriegumu no 12 līdz 16 voltiem. Tāpēc uzlāde kļuva mazāk kritiska.

Bet jebkurai ierīcei ir gan priekšrocības, gan trūkumi. Kalcija baterijas ir daudz jutīgākas pret spēcīgu izlādi nekā cita veida automašīnu akumulatori. Tas prasa 3-4 spēcīgas izlādes, un akumulatora jauda neatgriezeniski samazinās. Tas nozīmē, ka akumulatora uzkrātās strāvas apjoms ir ievērojami samazināts. Šajā gadījumā akumulators būs jānomaina.

Ir arī vērts atzīmēt, ka kalcija tipa baterijas ir jutīgas pret stabilitāti Elektriskās īpašības automašīnas borta tīkls. Viņiem nepatīk spēcīgas sprieguma svārstības. Tāpēc pirms šāda akumulatora uzstādīšanas pārliecinieties, vai ģenerators, sprieguma regulators un citas automašīnas tīklā esošās ierīces ir labā darba kārtībā.

Turklāt kalcija tipa akumulatoru cena ir nedaudz augstāka nekā baterijām ar zemu antimona saturu. Parasti Ca/C akumulatori tiek uzstādīti ārvalstu automašīnām ar standarta komplekts iespējas. Šādas automašīnas ir aprīkotas ar augstas kvalitātes elektroiekārtām un tiek garantēta elektrisko raksturlielumu stabilitāte. Izvēloties šāda veida akumulatoru, neaizmirstiet, ka to darbības laikā nevajadzētu pieļaut, ka akumulators ir dziļi izlādējies.

Hibrīda akumulatori

Uz šādu akumulatoru korpusa var atrast apzīmējumu Ca+ vai Ca/Sb. Elektrodu režģi šādās baterijās tiek ražoti, izmantojot dažādas tehnoloģijas. Pozitīvie tiek izgatavoti, pievienojot antimonu, negatīvie, izmantojot kalcija tehnoloģiju. Hibrīdauto akumulatori ir mēģinājums apvienot šo akumulatoru veidu priekšrocības. Rezultātā raksturlielumi izrādījās vidēji.

Ūdens patēriņš hibrīdakumulatoros ir mazāks nekā akumulatoros ar zemu antimona saturu, bet lielāks par Ca/Ca. Taču šāda veida akumulators ir izturīgāks pret dziļu izlādi un sprieguma pārspriegumiem transportlīdzekļa elektriskajā apakšsistēmā. Sīkāka informācija atsevišķā rakstā.

AGM un gēla akumulatori

Baterijām, kas ražotas, izmantojot AMG un GEL tehnoloģiju (ko parasti dēvē par gēlu), ir saistīts elektrolīts. Šāda veida akumulators bija mēģinājums atrisināt akumulatoru drošas darbības problēmu. Galu galā klasiskajās baterijās elektrolīts var noplūst, ja korpuss tiek apgriezts vai korpuss ir bojāts. Sērskābe ir agresīva viela un apdraud cilvēka ķermeni. Tāpēc problēma tika atrisināta, ievietojot elektrolītu saistītā stāvoklī un samazinot tā plūstamību. Papildus drošības palielināšanai gēla akumulatoros bija iespējams samazināt plākšņu aktīvās masas noplūdi.

Atšķirības starp AMG un GEL tehnoloģijām slēpjas elektrolīta saistīšanas metodē. AGM akumulatorā poraina stikla šķiedra, kas atrodas starp plāksnēm, ir piesūcināta ar elektrolītu. AGM apzīmē Absorbent Glass Mat vai tulkojumā krievu valodā kā "absorbējošs stikla materiāls". Saskaņā ar GEL tehnoloģiju elektrolīts tiek pārvērsts gēla stāvoklī, izmantojot silīcija savienojumu piedevas. Bieži vien baterijas, kas izgatavotas, izmantojot šīs tehnoloģijas, kopā sauc par gēla baterijām. Pārskatu var apskatīt saitē.

Tā kā šāda veida akumulatori nesatur šķidru elektrolītu, tie nebaidās no uzstādīšanas slīpā stāvoklī. Bet, neskatoties uz tirgotāju apgalvojumiem, šīs baterijas nedrīkst lietot otrādi. Abu veidu gēla akumulatoru priekšrocības ir zema pašizlāde un augsta vibrācijas izturība. Gēla akumulatoru priekšrocības ietver vēl vienu īpašību. Tie var radīt lielu palaišanas strāvu neatkarīgi no akumulatora uzlādes un līdz akumulators ir gandrīz pilnībā izlādējies. Pēc dziļas izlādes tie pilnībā atjauno savu jaudu un var izturēt lielu skaitu uzlādes-izlādes ciklu (apmēram 200).

Bet gēla akumulatori ir ļoti jutīgi pret akumulatora uzlādes procesu. Šāda veida akumulators tiek uzlādēts ar zemākām strāvas vērtībām nekā klasisko svina-skābes modeļu gadījumā. Tiem nepieciešams izmantot lādētāju ar īpašām iespējām.

Pārdevēji šodien piedāvā universālie modeļi lādētāji, taču, izvēloties tos, jābūt uzmanīgiem. Šeit ir raksts par prasībām . Mēs arī iesakām izlasīt materiālu par. Turklāt gēla tipa akumulatori prasa elektrisko parametru stabilitāti transportlīdzekļa borta tīklā.

Aukstumā var iedarboties gēla baterijas, kā arī baterijas ar šķidru elektrolītu. Pie negatīvām temperatūrām želejveida elektrolīta vadītspēja samazinās. Šāda veida akumulatoru ideālais kalpošanas laiks ir desmit gadi. Bet praksē jums vajadzētu rēķināties ar 6-7 gadiem. Dažos gadījumos šādas baterijas var atjaunot. Par to lasiet rakstā pie saites. Tos automašīnās izmanto mazāk nekā cita veida akumulatorus. To izplatību ierobežo augstās izmaksas. Daudz biežāk tos var atrast UPS (avoti nepārtrauktās barošanas avots), V motociklu tehnoloģija, ūdens transportlīdzekļiem. Gēla akumulatorus automašīnās var atrast uz dārgas ārzemju automašīnas premium klases un SUV, kur ir liels patērētāju skaits elektriskā strāva. Lasiet vairāk par.

Akumulators ir līdzstrāvas avots, kas paredzēts enerģijas uzkrāšanai un uzglabāšanai. Liels skaits uzlādējamo bateriju veidu ir balstīti uz ķīmiskās enerģijas ciklisku pārvēršanu elektroenerģijā, kas ļauj atkārtoti uzlādēt un izlādēt akumulatoru.

Tālajā 1800. gadā Alesandro Volta veica pārsteidzošu atklājumu, ievietojot divas metāla plāksnes - vara un cinka - burkā, kas piepildīta ar skābi, un pēc tam pierādīja, ka caur vadu, kas savieno tās, plūst elektriskā strāva. Vairāk nekā 200 gadus vēlāk, pamatojoties uz Volta atklājumu, turpina ražot modernas baterijas.

Bateriju veidi

Kopš pirmā akumulatora izgudrošanas ir pagājuši ne vairāk kā 140 gadi, un tagad ir grūti iedomāties mūsdienu pasauli bez uz akumulatoriem balstītiem rezerves barošanas avotiem. Baterijas tiek izmantotas visur, sākot ar visnekaitīgākajām sadzīves ierīces: vadības paneļi, portatīvie radioaparāti, lukturīši, portatīvie datori, telefoni un beidzot ar finanšu iestāžu drošības sistēmām, rezerves barošanas avoti datu uzglabāšanas un pārraides centriem, kosmosa rūpniecība, kodolenerģija, sakari utt.

Jaunattīstības valstīm elektriskā enerģija ir vajadzīga tikpat daudz, cik cilvēkiem ir nepieciešams skābeklis, lai dzīvotu. Tāpēc dizaineri un inženieri katru dienu strādā, lai optimizētu esošos bateriju veidus un periodiski izstrādātu jaunus veidus un apakštipus.

Galvenie bateriju veidi ir parādīti tabulā Nr.1.

	Pieteikums	Apzīmējums	Darba temperatūra, ºC	Elementa spriegums, V	Īpatnējā enerģija, Wh/kg
Litija joni (litija polimērs, litija mangāns, litija dzelzs sulfīds, litija dzelzs fosfāts, litija dzelzs itrija fosfāts, litija titanāts, litija hlors, litija sērs)	Transports, telekomunikācijas, saules enerģijas sistēmas, autonomā un rezerves barošana, Hi-Tech, mobilie barošanas avoti, elektroinstrumenti, elektriskie transportlīdzekļi utt.	Li-Ion (Li-Co, Li-pol, Li-Mn, LiFeP, LFP, Li-Ti, Li-Cl, Li-S)
niķeļa sāls	Autotransports, Dzelzceļa transports, Telekomunikācijas, Enerģētika, tostarp alternatīvā enerģija, Enerģijas uzglabāšanas sistēmas
niķelis-kadmijs	Elektriskās automašīnas, upju un jūras kuģi, aviācija
dzelzs-niķelis	Rezerves barošanas avots, vilce elektriskajiem transportlīdzekļiem, vadības ķēdes
niķelis-ūdeņradis
niķeļa metāla hidrīds	elektriskie transportlīdzekļi, defibrilatori, raķešu un kosmosa tehnoloģijas, autonomās barošanas sistēmas, radioiekārtas, apgaismes iekārtas.
niķelis-cinks	Kameras
svina skābe	Rezerves barošanas sistēmas, Ierīces, UPS, alternatīvie barošanas avoti, transports, rūpniecība utt.
sudrabs-cinks	Militārā sfēra
sudraba-kadmija	Kosmoss, sakari, militārās tehnoloģijas
cinks-broms
cinka hlorīds

Tabula Nr.1. Uzlādējamo bateriju klasifikācija.

Pamatojoties uz tabulā Nr.1 ​​sniegtajiem datiem, varam secināt, ka ir diezgan daudz dažādu pēc raksturlielumu akumulatoru veidu, kas ir optimizēti lietošanai dažādos apstākļos un ar dažādu intensitāti. Izmantojot ražošanā jaunas tehnoloģijas un komponentus, zinātniekiem izdodas sasniegt nepieciešamās īpašības Niķeļa-ūdeņraža baterijas ir izstrādātas īpašiem lietojumiem, piemēram, kosmosa pavadoņiem, kosmosa stacijām un citām kosmosa iekārtām. Protams, tabulā nav norādīti visi veidi, bet tikai galvenie, kas ir kļuvuši plaši izplatīti.

Mūsdienu rezerves un autonomās barošanas sistēmas rūpnieciskajiem un mājsaimniecības segmentiem ir balstītas uz svina-skābes, niķeļa-kadmija (retāk izmantotā dzelzs-niķeļa tipa) un litija jonu akumulatoriem, jo ​​šie ķīmiskie barošanas avoti ir droši un tiem ir pieņemami. specifikācijas un izmaksas.

Svina skābes akumulatori

Šis veids ir vispopulārākais mūsdienu pasaulē, jo universālas īpašības un zemas izmaksas. Pateicoties lielam šķirņu skaitam, svina-skābes akumulatori tiek izmantoti rezerves energosistēmās, autonomās barošanas sistēmās, saules elektrostacijās, UPS, dažādi veidi transporta, sakaru, drošības sistēmu, dažāda veida portatīvo ierīču, rotaļlietu u.c.

Svina-skābes akumulatoru darbības princips

Ķīmisko barošanas avotu darbības pamatā ir metālu un šķidruma mijiedarbība - atgriezeniska reakcija, kas notiek, kad tiek aizvērti pozitīvās un negatīvās plāksnes kontakti. Svina-skābes akumulatori, kā norāda nosaukums, ir izgatavoti no svina un skābes, un pozitīvi lādētās plāksnes ir svins, bet negatīvi lādētās plāksnes ir svina oksīds. Ja pievienojat spuldzi divām plāksnēm, ķēde tiek aizvērta un notiek elektriskā strāva (elektronu kustība), un elementa iekšpusē notiek ķīmiska reakcija. Jo īpaši akumulatora plāksnes korozējas un svins tiek pārklāts ar svina sulfātu. Tādējādi, akumulatoram izlādējoties, uz visām plāksnēm veidosies svina sulfāta pārklājums. Kad akumulators ir pilnībā izlādējies, tā plāksnes ir pārklātas ar to pašu metālu - svina sulfātu, un tām ir gandrīz vienāds lādiņš attiecībā pret šķidrumu, attiecīgi akumulatora spriegums būs ļoti zems.

Ja pievienosiet akumulatoram lādētāju pie atbilstošajiem spailēm un ieslēdzat, strāva plūdīs skābē pretējā virzienā. Strāva izraisīs ķīmisku reakciju, skābes molekulas sadalīsies, un šīs reakcijas dēļ no pozitīvajām un negatīvajām plastilīna baterijām tiks noņemts svina sulfāts. Uzlādes procesa beigu posmā plāksnēm būs oriģinālais izskats: svins un svina oksīds, kas ļaus tām atkal saņemt citu lādiņu, t.i., akumulators būs pilnībā uzlādēts.

Tomēr praksē viss izskatās nedaudz savādāk un elektrodu plāksnes nav pilnībā iztīrītas, tāpēc akumulatoriem ir noteikts resurss, pēc kura jauda tiek samazināta līdz 80-70% no oriģināla.

Attēls Nr.3. Svina skābes akumulatora (VRLA) elektroķīmiskā ķēde.

Svina skābes akumulatoru veidi

Svins-skābe, apkalpots – 6, 12V akumulatori. Klasiskie startera akumulatori iekšdedzes dzinējiem un citiem. Viņiem nepieciešama regulāra apkope un ventilācija. Pakļauts lielai pašizlādei.

Vārstu regulētā svina skābe (VRLA), bez apkopes – 2, 4, 6 un 12V akumulatori. Lētiem akumulatoriem noslēgtā korpusā, ko var izmantot dzīvojamos rajonos, nav nepieciešama papildu ventilācija un apkope. Ieteicams lietošanai bufera režīmā.

Absorbējoša stikla paklāja vārsta regulēta svina-skābe (AGM VRLA), bez apkopes – 4, 6 un 12V akumulatori. Mūsdienu svina-skābes akumulatoros ir absorbēti elektrolītu (nevis šķidrumu) un stikla šķiedras separatori, kas daudz labāk saglabā svina plāksnes, novēršot to bojāšanos. Šis risinājums ļāva ievērojami samazināt AGM akumulatoru uzlādes laiku, kopš uzlādes strāva var sasniegt 20-25, retāk 30% no nominālās jaudas.

AGM VRLA akumulatoriem ir daudz modifikāciju ar optimizētiem raksturlielumiem cikliskajiem un bufera darbības režīmiem: Dziļi - biežai dziļai izlādei, priekšējais terminālis - ērtai ievietošanai telekomunikāciju plauktos, Standarta - vispārējai lietošanai, High Rate - nodrošina labākus izlādes raksturlielumus līdz pat 30% un piemērots jaudīgiem nepārtrauktās barošanas avotiem, Modulārais - ļauj izveidot jaudīgus akumulatoru skapjus utt.



Attēls Nr.4.

GEL vārsta regulēts svins-skābe (GEL VRLA), bez apkopes – 2, 4, 6 un 12V akumulatori. Viena no jaunākajām svina-skābes akumulatoru modifikācijām. Tehnoloģijas pamatā ir želejveida elektrolīta izmantošana, kas nodrošina maksimālu kontaktu ar elementu negatīvajām un pozitīvajām plāksnēm un saglabā vienmērīgu konsistenci visā tilpumā. Šāda veida akumulatoriem nepieciešams “pareizs” lādētājs, kas nodrošinās nepieciešamo strāvas un sprieguma līmeni, tikai tādā gadījumā var iegūt visas priekšrocības salīdzinājumā ar AGM VRLA tipu.

GEL VRLA ķīmiskajiem barošanas avotiem, piemēram, AGM, ir daudz apakštipu, kas ir vislabāk piemēroti noteiktiem darbības režīmiem. Visizplatītākās ir Solar sērija - izmanto saules enerģijas sistēmām, Marine - jūras un upju transportam, Deep Cycle - biežām dziļi izlādēm, priekšējais terminālis - samontēts speciālos korpusos telekomunikāciju sistēmām, GOLF - golfa ratiņiem, kā arī kas attiecas uz skrubera žāvētājiem, Micro – mazas baterijas biežai lietošanai in mobilās lietojumprogrammas, Modular ir īpašs risinājums jaudīgu akumulatoru banku izveidei enerģijas uzkrāšanai utt.



Attēls Nr.5.

OPzV, bez apkopes – 2V akumulatori. Īpašs svina skābes šūnas tipa OPZV tiek ražoti, izmantojot cauruļveida anoda plāksnes un sērskābes gēla elektrolītu. Elementu anods un katods satur papildu metālu - kalciju, kas palielina elektrodu izturību pret koroziju un palielina to kalpošanas laiku. Negatīvās plāksnes ir klājamas, šī tehnoloģija nodrošina labāku kontaktu ar elektrolītu.

OPzV akumulatori ir izturīgi pret dziļu izlādi, un tiem ir ilgs kalpošanas laiks līdz 22 gadiem. Parasti tikai šādu bateriju ražošanai labākie materiāli lai nodrošinātu augstu efektivitāti cikliskā darbībā.

OPzV akumulatoru izmantošana ir pieprasīta telekomunikāciju instalācijās, avārijas apgaismojuma sistēmās, nepārtrauktās barošanas avotos, navigācijas sistēmās, sadzīves un rūpnieciskās enerģijas uzkrāšanas sistēmās un saules enerģijas ražošanā.


Attēls Nr.6. EverExceed OPzV akumulatora uzbūve.

OPzS, zema apkope - 2, 6, 12V akumulatori. Stacionāri appludināti svina-skābes akumulatori OPzS tiek ražoti ar cauruļveida anoda plāksnēm ar antimona piedevu. Katods satur arī nelielu daudzumu antimona un ir klājama režģa tips. Anods un katods ir atdalīti ar mikroporainiem separatoriem, kas novērš īssavienojumus. Akumulatora korpuss ir izgatavots no īpašas triecienizturīgas, ķīmiski un ugunsdrošas caurspīdīgas plastmasas, un ventilācijas vārsti ir ugunsdroša tipa un nodrošina aizsardzību pret iespējamu liesmu un dzirksteļu iekļūšanu.

Caurspīdīgās sienas ļauj ērti kontrolēt elektrolīta līmeni, izmantojot minimālās un maksimālās vērtības atzīmes. Vārstu īpašā struktūra ļauj pievienot destilētu ūdeni un izmērīt elektrolīta blīvumu, tos nenoņemot. Atkarībā no slodzes ūdeni pievieno reizi divos gados.

Uzlādējamas baterijas tipa OPzS ir visvairāk augsta veiktspēja starp visiem citiem svina-skābes akumulatoru veidiem. Kalpošanas laiks var sasniegt 20–25 gadus un nodrošināt līdz pat 1800 dziļas 80% izlādes cikliem.

Šādu akumulatoru izmantošana ir nepieciešama sistēmās ar vidējas un dziļas izlādes prasībām, t.sk. kur tiek novērotas vidēja lieluma ieplūdes strāvas.



Attēls Nr.7.

Svina-skābes akumulatoru raksturojums

Analizējot 2. tabulā sniegtos datus, varam secināt, ka svina-skābes akumulatoriem ir plaša izvēle modeļi, kas piemēroti dažādiem darbības režīmiem un darbības apstākļiem.

			AGM VRLA	GEL VRLA
Jauda, ​​Ampere/st
Spriegums, volts
Optimālais izplūdes dziļums, %
Pieļaujamais izplūdes dziļums, %
Cikliskais mūžs, D.O.D.=50%
Optimālā temperatūra, °C
Darba temperatūras diapazons, °C
Kalpošanas laiks, gadi pie +20°С
Pašizlāde, %
Maks. uzlādes strāva, % no jaudas
Minimālais uzlādes laiks, h
Apkopes prasības						1-2 gadi
Vidējās izmaksas, $, 12V/100Ah.

Tabula Nr.2. Salīdzinošie raksturlielumi pēc svina-skābes akumulatoru veidiem.

Analīzei izmantojām vidējos datus no vairāk nekā 10 akumulatoru ražotājiem, kuru produkti Ukrainas tirgū ir bijuši jau ilgu laiku un tiek veiksmīgi izmantoti daudzās jomās (EverExceed, B.B. Battery, CSB, Leoch, Ventura, Challenger, C&D Technologies). , Victron Energy, SunLight, Troian un citi).

Litija jonu (litija) akumulatori

Izcelšanās vēsture aizsākās 1912. gadā, kad Gilberts Ņūtons Lūiss strādāja pie spēcīgu elektrolītu jonu aktivitātes aprēķināšanas un veica vairāku elementu, tostarp litija, elektrodu potenciālu pētījumus. Kopš 1973. gada darbs tika atsākts un rezultātā parādījās pirmie litija bāzes akumulatori, kas nodrošināja tikai vienu izlādes ciklu. Mēģinājumus izveidot litija akumulatoru apgrūtināja litija aktīvās īpašības, kas nepareizos izlādes vai uzlādes apstākļos izraisīja vardarbīgu reakciju ar atbrīvošanu. paaugstināta temperatūra un pat liesmas. Sony izlaida pirmos mobilos tālruņus ar šādiem akumulatoriem, taču pēc vairākiem nepatīkamiem incidentiem bija spiests atsaukt produktus. Attīstība neapstājās un 1992. gadā parādījās pirmie “drošie” akumulatori, kuru pamatā ir litija joni.

Litija jonu akumulatoriem ir augsts enerģijas blīvums, un, pateicoties tam, ar kompakto izmēru un vieglo svaru, tie nodrošina 2-4 reizes liela ietilpība salīdzinot ar svina skābes akumulatori. Bez šaubām, liela cieņa litija jonu akumulatori ir liels ātrums Pilna 100% uzlāde 1-2 stundu laikā.

Litija jonu baterijas tiek plaši izmantotas mūsdienu elektroniskajās tehnoloģijās, automobiļu rūpniecībā, enerģijas uzglabāšanas sistēmās un saules enerģijas ražošanā. Tie ir ārkārtīgi pieprasīti augsto tehnoloģiju multivides un sakaru ierīcēs: tālruņos, planšetdatoros, klēpjdatoros, radiostacijās utt. Mūsdienu pasauli ir grūti iedomāties bez litija jonu barošanas avotiem.

Litija (litija jonu) akumulatoru darbības princips

Darbības princips ir izmantot litija jonus, kurus saista papildu metālu molekulas. Parasti papildus litijam tiek izmantots litija kobalta oksīds un grafīts. Kad litija jonu akumulators ir izlādējies, lādēšanas laikā joni pārvietojas no negatīvā elektroda (katoda) uz pozitīvo elektrodu (anodu) un otrādi. Akumulatora ķēde pieņem, ka starp abām elementa daļām ir atdalīšanas separators, tas ir nepieciešams, lai novērstu litija jonu spontānu kustību. Kad akumulatora ķēde ir aizvērta un notiek uzlādes vai izlādes process, joni pārvar atdalīšanas separatoru, tiecoties uz pretēji uzlādētu elektrodu.

Attēls Nr.8. Litija jonu akumulatora elektroķīmiskā ķēde.

Pateicoties augstajai efektivitātei, litija jonu akumulatori ir saņēmuši strauju attīstību un daudzus apakštipus, piemēram, litija dzelzs fosfāta akumulatorus (LiFePO4). Zemāk ir šī apakštipa darbības grafiskā diagramma.

Attēls Nr.9. LiFePO4 akumulatora izlādes un izlādes procesa elektroķīmiskā diagramma.

Litija jonu akumulatoru veidi

Mūsdienu litija jonu akumulatoriem ir daudz apakštipu, galvenā atšķirība ir katoda (negatīvi uzlādēta elektroda) sastāvs. Var mainīt arī anoda sastāvu pilnīga nomaiņa grafīts vai grafīta izmantošana, pievienojot citus materiālus.

Dažādu veidu litija jonu akumulatori tiek apzīmēti pēc to ķīmiskās noārdīšanās. Tas var būt nedaudz mulsinošs vidusmēra lietotājam, tāpēc katrs veids tiks aprakstīts pēc iespējas detalizētāk, tostarp tā pilns nosaukums, ķīmiskā definīcija, saīsinājums un īsais apzīmējums. Apraksta ērtībai tiks izmantots saīsināts nosaukums.

Litija kobalta oksīds (LiCoO2)– Tam ir augsts enerģijas blīvums, kas padara litija-kobalta akumulatorus populārus kompaktajās augsto tehnoloģiju ierīcēs. Akumulatora katods ir izgatavots no kobalta oksīda, bet anods ir izgatavots no grafīta. Katodam ir slāņaina struktūra un izlādes laikā litija joni pārvietojas no anoda uz katodu. Šāda veida trūkums ir relatīvs īstermiņa serviss, zema termiskā stabilitāte un ierobežota elementa jauda.

Litija-kobalta akumulatorus nevar izlādēt vai uzlādēt ar strāvu, kas pārsniedz to nominālo jaudu, tāpēc akumulators ar jaudu 2,4Ah var darboties ar strāvu 2,4A. Ja uzlādēšanai tiek izmantota liela strāva, tas izraisīs pārkaršanu. Optimālā uzlādes strāva ir 0,8C, šajā gadījumā 1,92A. Katrs litija-kobalta akumulators ir aprīkots ar aizsardzības ķēdi, kas ierobežo uzlādes un izlādes ātrumu un ierobežo strāvu līdz 1C.

Grafikā (10. att.) parādītas litija-kobalta akumulatoru galvenās īpašības īpatnējās enerģijas vai jaudas, īpatnējās jaudas vai spējas nodrošināt liela strāva, drošību vai aizdegšanās iespējamību pie lielas slodzes, darba temperatūra vidi, kalpošanas laiks un cikliskais resurss, izmaksas.



Attēls Nr.10.

Litija mangāna oksīds (LiMn2O4, LMO)– Pirmā informācija par litija izmantošanu ar mangāna spineļiem tika publicēta zinātniskos ziņojumos 1983. gadā. 1996. gadā Moli Energy izlaida pirmās bateriju partijas, kuru pamatā bija litija mangāna oksīds kā katoda materiāls. Šī arhitektūra veido trīsdimensiju spineļa struktūras, kas uzlabo jonu plūsmu uz elektrodu, tādējādi samazinot iekšējo pretestību un palielinot iespējamās uzlādes strāvas. Tāpat spinela priekšrocība ir termiskā stabilitāte un paaugstināta drošība tomēr cikliskais resurss un kalpošanas laiks ir ierobežoti.

Zemā pretestība ļauj ātri uzlādēt un izlādēt litija-mangāna akumulatoru ar lielu strāvu līdz 30A un īslaicīgi līdz 50A. Piemērots lieljaudas elektroinstrumentiem, medicīnas iekārtām un hibrīdiem un elektriskiem transportlīdzekļiem.

Litija-mangāna akumulatoru potenciāls ir aptuveni par 30% zemāks nekā litija-kobalta akumulatoriem, taču tehnoloģija ir aptuveni par 50% labāka nekā baterijām, kuru pamatā ir niķeļa ķīmija.

Dizaina elastība ļauj inženieriem optimizēt akumulatora īpašības un sasniegt ilgu kalpošanas laiku, lielu jaudu (enerģijas blīvumu) un spēju nodrošināt maksimālo strāvu (jaudas blīvumu). Piemēram, 18650 izmēra ilgmūžīgo elementu kapacitāte ir 1,1Ah, bet lielai kapacitātei optimizēto šūnu ietilpība ir 1,5Ah, taču tām ir īsāks kalpošanas laiks.

Grafikā (12. att.) nav redzami iespaidīgākie litija-mangāna akumulatoru raksturlielumi, tomēr mūsdienu attīstība ļāvusi būtiski palielināt ekspluatācijas īpašības un padarīt šo veidu konkurētspējīgu un plaši izmantotu.



Attēls Nr.11.

Mūsdienu litija-mangāna akumulatorus var ražot, pievienojot citus elementus - litija-niķeļa-mangāna-kobalta oksīdu (NMC), šī tehnoloģija ievērojami pagarina kalpošanas laiku un palielina enerģijas blīvumu. Šis sastāvs nes katras sistēmas labākās īpašības, tā sauktais LMO (NMC) tiek izmantots lielākajai daļai elektrisko transportlīdzekļu, piemēram, Nissan, Chevrolet, BMW utt.

Litija-niķeļa-mangāna-kobalta oksīds (LiNiMnCoO2 vai NMC)– Vadošie litija jonu akumulatoru ražotāji ir koncentrējušies uz niķeļa-mangāna-kobalta kombinācijām kā katoda materiāliem (NMC). Līdzīgi kā litija-mangāna tipa baterijas var pielāgot, lai sasniegtu vai nu augstu enerģijas blīvumu, vai lielu jaudas blīvumu, bet ne tajā pašā laikā. Piemēram, NMC tipa 18650 šūnai ar mērenu slodzi ir 2,8Ah jauda un tā var nodrošināt maksimālo strāvu 4-5A; Lieljaudas parametriem optimizētajam NMC elementam ir tikai 2Wh, bet tas spēj nodrošināt nepārtrauktu izlādes strāvu līdz 20A. NMC īpatnība ir niķeļa un mangāna kombinācija, piemēram, galda sāls, kurā galvenās sastāvdaļas ir nātrijs un hlorīds, kas atsevišķi ir toksiskas vielas.

Niķelis ir pazīstams ar savu lielo enerģijas blīvumu, bet zemo stabilitāti. Mangānam ir tāda priekšrocība, ka tas veido spinela struktūru un nodrošina zemu iekšējo pretestību, taču tam ir arī zema īpatnējā enerģija. Apvienojot šos divus metālus, jūs varat iegūt optimālas īpašības NMC akumulatori dažādiem darbības režīmiem.

NMC akumulatori ir ideāli piemēroti elektroinstrumentiem, elektriskajiem velosipēdiem un citiem jaudas lietojumiem. Katoda materiālu kombinācija: trešdaļa niķeļa, mangāna un kobalta nodrošina unikālas īpašības, kā arī samazina produkta izmaksas, jo samazinās kobalta saturs. Citiem apakštipiem, piemēram, NCM, CMN, CNM, MNC un MCN, ir dažādas metāla triādes attiecības, sākot no 1/3-1/3-1/3. Parasti precīzu attiecību ražotājs patur noslēpumā.



Attēls Nr.12.

Litija dzelzs fosfāts (LiFePO4)– 1996. gadā Teksasas Universitātē (un citos) fosfātu izmantoja kā katoda materiālu litija akumulatoriem. Litija fosfāts nodrošina labu elektroķīmisko veiktspēju ar zemu pretestību. Tas ir iespējams, izmantojot nanofosfāta katoda materiālu. Galvenās priekšrocības ir liela strāvas plūsma un ilgs kalpošanas laiks, turklāt laba termiskā stabilitāte un paaugstināta drošība.

Litija dzelzs fosfāta akumulatori ir izturīgāki pret pilnīgu izlādi un ir mazāk pakļauti novecošanai nekā citas litija jonu sistēmas. LFP ir arī izturīgāki pret pārlādēšanu, taču tāpat kā citi litija jonu akumulatori, pārlādēšana var izraisīt bojājumus. LiFePO4 nodrošina ļoti stabilu 3,2V izlādes spriegumu, kas arī ļauj izmantot tikai 4 elementus, lai izveidotu 12V standarta akumulatoru, kas savukārt ļauj efektīvi nomainīt svina-skābes akumulatorus. Litija dzelzs fosfāta akumulatori nesatur kobaltu, kas ievērojami samazina produkta izmaksas un padara to videi draudzīgāku. Nodrošina lielu strāvu izlādes procesā, un to var arī uzlādēt ar nominālo strāvu tikai vienas stundas laikā līdz pilnai jaudai. Darbība zemā apkārtējās vides temperatūrā samazina veiktspēju, un temperatūra virs 35ºC nedaudz samazina kalpošanas laiku, taču veiktspēja ir daudz labāka nekā svina-skābes, niķeļa-kadmija vai niķeļa-metāla hidrīda akumulatoriem. Litija fosfātam ir lielāka pašizlāde nekā citiem litija jonu akumulatoriem, tādēļ var būt nepieciešams balansēt akumulatoru skapjus.



Attēls Nr.13.

Litija-niķeļa-kobalta-alumīnija oksīds (LiNiCoAlO2)– Litija niķeļa kobalta oksīda alumīnija (NCA) akumulatori tika prezentēti 1999. gadā. Šis tips nodrošina augstu enerģijas blīvumu un pietiekamu jaudas blīvumu, kā arī ilgu kalpošanas laiku. Tomēr pastāv aizdegšanās riski, kā rezultātā tika pievienots alumīnijs, kas nodrošina lielāku akumulatorā notiekošo elektroķīmisko procesu stabilitāti pie lielām izlādes un uzlādes strāvām.



Attēls Nr.14.

Litija titanāts (Li4Ti5O12)– Baterijas ar litija titanāta anodiem ir zināmas kopš pagājušā gadsimta astoņdesmitajiem gadiem. Katods ir izgatavots no grafīta, un tam ir līdzība ar tipiska litija metāla akumulatora arhitektūru. Litija titanāta elementa spriegums ir 2,4 V, to var ātri uzlādēt un nodrošina augstu izlādes strāvu 10 C, kas ir 10 reizes lielāka par akumulatora nominālo ietilpību.

Litija titanāta akumulatoriem ir pagarināts cikls, salīdzinot ar citiem litija jonu akumulatoru veidiem. Tiem ir augsta drošība, un tie spēj darboties arī zemā temperatūrā (līdz –30ºC) bez ievērojama veiktspējas samazināšanās.

Trūkums ir diezgan augstās izmaksas, kā arī neliels īpatnējās enerģijas rādītājs, aptuveni 60-80Wh/kg, kas ir diezgan pielīdzināms niķeļa-kadmija akumulatoriem. Pielietojums: elektriskā spēka agregāti un nepārtrauktās barošanas avoti.



Attēls Nr.15.

Litija polimēru akumulatori (Li-pol, Li-polymer, LiPo, LIP, Li-poly)– Litija polimēru akumulatori atšķiras no litija jonu akumulatoriem ar to, ka izmanto īpašu polimēru elektrolītu. Aizraušanās ar šāda veida akumulatoriem kopš 2000. gadiem ilgst līdz mūsdienām. Tas ir balstīts ne bez pamata, jo ar īpašu polimēru palīdzību bija iespējams izveidot akumulatoru bez šķidruma vai želejveida elektrolīta, tas ļauj izveidot gandrīz jebkuras formas baterijas. Bet galvenā problēma ir tā, ka cietais polimēra elektrolīts nodrošina sliktu vadītspēju istabas temperatūrā un uzrāda labākas īpašības, ja to sasilda līdz 60 ° C. Visi zinātnieku mēģinājumi atrast šīs problēmas risinājumu bija veltīgi.

Mūsdienu litija polimēru akumulatori izmanto nelielu daudzumu gēla elektrolīta labākai vadītspējai normālā temperatūrā. Un darbības princips ir balstīts uz vienu no iepriekš aprakstītajiem veidiem. Visizplatītākais ir litija-kobalta tips ar polimēra gēla elektrolītu, ko izmanto vairumā gadījumu.

Galvenā atšķirība starp litija jonu akumulatoriem un litija polimēru baterijām ir tāda, ka mikroporaino polimēru elektrolītu aizstāj ar tradicionālo separatoru. Litija polimēram ir nedaudz lielāks enerģijas blīvums un tas ļauj izveidot plānākas šūnas, taču izmaksas ir par 10-30% augstākas nekā litija jonu. Būtiska atšķirība ir arī ķermeņa struktūrā. Ja litija polimēru akumulatoriem izmanto plānu foliju, tas ļauj izveidot tik plānas baterijas, ka tās izskatās kā kredītkartes, tad litija jonu tie tiek salikti stingrā metāla korpusā elektrodu stingrai fiksācijai.

Attēls Nr.17. Izskats Li-polimēra akumulators mobilajam tālrunim.

Litija jonu akumulatoru raksturojums

Tabulā nav norādīta maksimālā elementa jauda, ​​jo litija jonu akumulatoru tehnoloģija neļauj ražot lielas jaudas atsevišķas šūnas. Ja nepieciešama liela jauda vai pastāvīga strāva, baterijas tiek savienotas paralēli un sērijveidā, izmantojot džemperus. Stāvoklis jāuzrauga ar akumulatora uzraudzības sistēmu. Mūsdienu akumulatoru skapji UPS un saules elektrostacijām, kuru pamatā ir litija elementi, var sasniegt 500-700V līdzstrāvas spriegumu ar jaudu aptuveni 400A/h, kā arī 2000-3000Ah jaudu ar 48 vai 96V spriegumu.

Parametrs\Tips
Elementa spriegums, volti;
Optimālā temperatūra, °C;
Kalpošanas laiks, gadi pie +20°C;
Pašizlāde mēnesī, %
Maks. izlādes strāva
Maks. uzlādes strāva
Minimālais uzlādes laiks, h
Apkopes prasības
Izmaksu līmenis

Niķeļa-kadmija baterijas

Izgudrotājs ir zviedru zinātnieks Valdemārs Jungners, kurš 1899. gadā patentēja niķeļa-kadmija tipa ražošanas tehnoloģiju. 1990. gadā ar Edisonu izcēlās patentu strīds, kuru Jungners zaudēja tāpēc, ka viņam nepiederēja tādi paši līdzekļi kā pretiniekam. Valdemāra dibinātais uzņēmums "Ackumulator Aktiebolaget Jungner" bija uz bankrota sliekšņa, taču, mainījis nosaukumu uz "Svenska Ackumulator Aktiebolaget Jungner", uzņēmums tomēr turpināja savu attīstību. Šobrīd izstrādātāja dibinātais uzņēmums saucas “SAFT AB” un ražo vienus no pasaulē uzticamākajiem niķeļa-kadmija akumulatoriem.

Niķeļa-kadmija baterijas ir ļoti izturīgas un uzticamas. Ir apkopti un bez apkopes modeļi ar ietilpību no 5 līdz 1500Ah. Parasti tiek piegādāts sausi uzlādētu kārbu veidā bez elektrolīta ar nominālo spriegumu 1,2 V. Neskatoties uz konstrukcijas līdzību svina-skābes akumulatoriem, niķeļa-kadmija akumulatoriem ir vairākas būtiskas priekšrocības, piemēram, stabila darbība temperatūrā no –40°C, spēja izturēt lielas ieslēgšanas strāvas, kā arī optimizēti modeļi ātrai darbībai. izlāde. Ni-Cd akumulatori ir izturīgi pret dziļu izlādi, pārlādēšanu un nav nepieciešama tūlītēja uzlāde, kā svina skābes tips. Strukturāli tie ir izgatavoti no triecienizturīgas plastmasas un ir labi panesami mehāniski bojājumi, nebaidās no vibrācijas utt.

Niķeļa-kadmija akumulatoru darbības princips

Sārma baterijas, kuru elektrodi sastāv no niķeļa oksīda hidrāta, kam pievienots grafīts, bārija oksīds un kadmija pulveris. Parasti elektrolīts ir šķīdums ar 20% kālija saturu un litija monohidrāta pievienošanu. Plāksnes ir atdalītas ar izolējošiem separatoriem, lai izvairītos no īssavienojumiem, viena negatīvi lādēta plāksne atrodas starp divām pozitīvi lādētām.

Niķeļa-kadmija akumulatora izlādes procesā notiek mijiedarbība starp anodu ar niķeļa oksīda hidrātu un elektrolīta joniem, veidojot niķeļa oksīda hidrātu. Tajā pašā laikā kadmija katods veido kadmija oksīda hidrātu, tādējādi radot potenciālu starpību līdz 1,45 V, nodrošinot spriegumu akumulatora iekšpusē un ārējā slēgtajā ķēdē.

Niķeļa-kadmija akumulatoru uzlādes procesu pavada anodu aktīvās masas oksidēšana un niķeļa oksīda hidrāta pāreja niķeļa oksīda hidrātā. Tajā pašā laikā katods tiek reducēts, veidojot kadmiju.

Niķeļa-kadmija akumulatora darbības principa priekšrocība ir tāda, ka visi komponenti, kas veidojas izlādes un uzlādes ciklos, gandrīz nešķīst elektrolītā, kā arī neieplūst nekādās blakusreakcijās.

Attēls Nr.16. Ni-Cd akumulatora uzbūve.

Niķeļa-kadmija bateriju veidi

Mūsdienās Ni-Cd akumulatorus visbiežāk izmanto rūpnieciskos lietojumos, kam nepieciešama dažādu lietojumu barošana. Daži ražotāji piedāvā vairākus niķeļa-kadmija bateriju apakštipus, kas nodrošina vislabāko veiktspēju noteiktos režīmos:

izlādes laiks 1,5 – 5 stundas vai vairāk – darbināmi akumulatori;

izlādes laiks 1,5 – 5 stundas vai vairāk – akumulatori bez apkopes;

izlādes laiks 30 – 150 minūtes – darbināmi akumulatori;

izlādes laiks 20 – 45 minūtes – darbināmi akumulatori;

izlādes laiks 3 – 25 minūtes – darbināmi akumulatori.

Niķeļa-kadmija akumulatoru raksturojums

Parametrs\Tips	Niķelis-kadmijs / Ni-Cd
Jauda, ​​Ampere/stunda;
Elementa spriegums, volti;
Optimālais izplūdes dziļums, %;
Pieļaujamais izplūdes dziļums, %;
Cikliskais mūžs, D.O.D.=80%;
Optimālā temperatūra, °C;
Darba temperatūras diapazons, °C;
Kalpošanas laiks, gadi pie +20°C;
Pašizlāde mēnesī, %
Maks. izlādes strāva
Maks. uzlādes strāva
Minimālais uzlādes laiks, h
Apkopes prasības	Zema apkope vai bez tās
Izmaksu līmenis	vidēji (300–400 $ 100 Ah)

Augsti tehniskie parametri padara šāda veida akumulatorus ļoti pievilcīgus rūpniecisku problēmu risināšanai, kad ir nepieciešams ļoti uzticams rezerves barošanas avots ar ilgu kalpošanas laiku.

Niķeļa-dzelzs akumulatori

Pirmo reizi tos izveidoja Valdemārs Jungners 1899. gadā, kad viņš mēģināja atrast lētāku kadmija analogu niķeļa-kadmija akumulatoros. Pēc ilgām pārbaudēm Jungners atteicās no dzelzs lietošanas, jo uzlāde tika veikta pārāk lēni. Dažus gadus vēlāk Tomass Edisons izveidoja niķeļa-dzelzs akumulatoru, kas darbināja Baker Electric un Detroit Electric elektriskos transportlīdzekļus.

Zemās ražošanas izmaksas ir ļāvušas niķeļa-dzelzs akumulatoriem kļūt pieprasītiem elektriskajos transportlīdzekļos kā vilces akumulatoriem, tos izmanto arī vieglo automobiļu elektrifikācijai un vadības ķēžu barošanai. IN pēdējie gadi mēs sākām runāt par niķeļa-dzelzs akumulatoriem ar jauns spēks, jo tie nesatur toksiskus elementus, piemēram, svinu, kadmiju, kobaltu utt. Pašlaik daži ražotāji tos reklamē atjaunojamās enerģijas sistēmās.

Niķeļa-dzelzs akumulatoru darbības princips

Elektroenerģija tiek uzglabāta, izmantojot niķeļa oksīda hidroksīdu, ko izmanto kā pozitīvās plāksnes, dzelzi kā negatīvās plāksnes un šķidru elektrolītu kālija hidroksīda veidā. Niķeļa stabilās caurules jeb "kabatas" satur aktīvo vielu

Niķeļa-dzelzs tips ir ļoti uzticams, jo... iztur dziļu izlādi, biežu uzlādi un var būt arī nepietiekami uzlādētā stāvoklī, kas ļoti kaitē svina-skābes akumulatoriem.

Niķeļa-dzelzs akumulatoru raksturojums

Parametrs\Tips	Niķelis-kadmijs / Ni-Cd
Jauda, ​​Ampere/stunda;
Elementa spriegums, volti;
Optimālais izplūdes dziļums, %;
Pieļaujamais izplūdes dziļums, %;
Cikliskais mūžs, D.O.D.=80%;
Optimālā temperatūra, °C;
Darba temperatūras diapazons, °C;
Kalpošanas laiks, gadi pie +20°C;
Pašizlāde mēnesī, %
Maks. izlādes strāva
Maks. uzlādes strāva
Minimālais uzlādes laiks, h
Apkopes prasības	Zema apkope
Izmaksu līmenis	vidējs, zems

Izmantotie materiāli

Boston Consulting Group pētījums

Tehniskā dokumentācija TM Bosch, Panasonic, EverExceed, Victron Energy, Varta, Leclanché, Envia, Kokam, Samsung, Valence un citi.

Akumulators jāsaprot kā elektriskās strāvas avots, kas sastāv no vairākām baterijām. Šī elementu kombinācija ļauj iegūt daudz lielāku strāvu vai spriegumu atkarībā no paralēlā vai seriālā savienojuma metodes.

Mūsdienās ir vairāki uzlādējamo bateriju veidi, kas atšķiras viens no otra ar elektrolīta sastāvu un elektrodu materiālu. Lielākā daļa cilvēku jau ir dzirdējuši un zina, ka ir visu veidu niķeļa-metāla hidrīda, niķeļa-kadmija, litija jonu, svina-skābes akumulatori. Tomēr no visas šīs dažādības kā startera akumulatori automašīnās tiek izmantoti tikai svina akumulatori. Šāda izvēle tika izdarīta iemesla dēļ, jo šīs baterijas spēj nodrošināt lielu strāvu īsā laika periodā, savukārt citi akumulatori ar to netiek galā. Bet kopā ar to ir vērts teikt, ka gan svins, gan skābe ir ārkārtīgi kaitīgās vielas, tāpēc auto entuziastiem ir jāsamierinās. Kas attiecas uz akumulatoru korpusiem, tie ir izgatavoti no skābes izturīgas plastmasas.

Auto akumulatoru veidi

Mūsdienu akumulatoru ražošanā elektrodiem tie neizmanto tīru svinu, bet gan ar dažādām piedevām, kuras iedala vairākos veidos.

· Antimona vai tradicionālās baterijas;

· Zema antimona akumulatori;

· Kalcija baterijas;

· Hibrīdakumulatori;

Gēls vai AGM akumulatori ;

· Sārma baterijas;

· Litija jonu akumulatori.

Antimona baterijas

Šāda veida baterijas plākšņu sastāvā satur ≥5% antimona. Bieži vien šādas baterijas sauc par tradicionālajām vai klasiskajām. Taču šis nosaukums vairs nav tik aktuāls, jo modernās klasiskās baterijas satur daudz mazāk antimona.

Svinam pievieno antimonu, lai palielinātu plākšņu izturību. Šī piedeva arī veicina strauju elektrolīzes procesa pieaugumu un paātrinājumu, kas sākas jau pie 12 voltiem. Izdalītās gāzes (skābeklis un ūdeņradis) rada verdoša ūdens iespaidu. Sakarā ar ūdens iztvaikošanu lielos daudzumos mainās elektrolītu koncentrācija un tiek atklāti elektrodi (to augšējās malas). Kā kompensāciju akumulatorā ielej destilētu ūdeni.

Ar augstu antimona saturu tie ir bieži apkopti akumulatori, jo ir nepieciešams vismaz reizi mēnesī pārbaudīt elektrolīta blīvumu akumulatorā, kā arī pievienot ūdeni.

Mūsdienās šāda veida akumulatori automašīnām netiek uzstādīti, jo jau sen ir izstrādāti un tiek izmantoti citi, inovatīvāki veidi. Antimona akumulatori joprojām darbojas stacionārās iekārtās, kur enerģijas avota nepretenciozitāte ir svarīgāka par citiem jautājumiem. Automašīnu akumulatori tiek ražoti bez antimona vai ar zemu tā saturu.

Zema antimona akumulatori

Mēģinot panākt mazāku ūdens “vārīšanu”, izstrādātāji sāka ražot baterijas ar samazinātu antimona daudzumu (mazāk nekā 5%). Šis faktors novērsa nepieciešamību pastāvīgi uzraudzīt elektrolīta līmeni. Būtiski samazinājies arī akumulatora pašizlādes līmenis uzglabāšanas laikā.

Šo tipu sauc bez apkopes, apgalvojot, ka tiem nav nepieciešama īpaša aprūpe. Protams, jēdziens “bez apkopes” drīzāk ir mārketinga jēdziens, jo no ūdens “pārvārīšanās” problēmas nebija iespējams pilnībā atbrīvoties. Ūdens no elektrolīta tik un tā pamazām “izvārās”, kaut arī mazākos daudzumos.

Bet šādām baterijām ir milzīga priekšrocība. Tie ir absolūti mazprasīgi pret mašīnas elektroiekārtām. Pat sprieguma kritumi borta elektrotīklā neizraisa izmaiņas šī akumulatora īpašībās, atšķirībā, teiksim, no gēla vai kalcija akumulatoriem.

Uzstādīšanai bieži izmanto zema antimona saturu vietējās automašīnas, kas šodien nevar nodrošināt stabilu spriegumu borta tīklā. Ir arī vērts teikt, ka šāda veida baterijas ir daudz lētākas nekā tās pašas gēla baterijas.

Kalcija baterijas

Vēl viens risinājums, kas ļāvis samazināt ūdens “vārīšanu”, ir cita materiāla, nevis antimona izmantošana elektrodu režģī. Labākais risinājums bija kalcijs. Parasti šis tips ir apzīmēts ar “Ca/Ca”, kas nozīmē kalcija saturu abu polu plāksnēs. Tāpat plāksnēm bieži tiek pievienots neliels daudzums sudraba - tas samazina akumulatora iekšējo pretestību un palielina akumulatora enerģijas ietilpību un efektivitāti.

Kalcija izmantošana ļāva ievērojami samazināt gāzu emisiju un ūdens zudumus. Faktiski ūdens zudumi ir kļuvuši tik niecīgi, ka blīvuma pārbaude vairs nav nepieciešama. Šīs baterijas pamatoti sauc par bezapkopi.

Arī kalcija akumulatoriem papildus vājai ūdens “vārīšanai” ir samazināts pašizlādes līmenis, kas ļauj šīm baterijām ilgstoši saglabāt savas īpašības.

Kalcija izmantošana antimona vietā ļāva ievērojami palielināt ūdens elektrolīzes spriegumu līdz 16 voltiem. Bet, neskatoties uz visām norādītajām šī akumulatora priekšrocībām, tam ir arī trūkumi:

· Kaprīzums saistībā ar pārmērīgu izlādi. Pietiek vairākas reizes nopietni izlādēt akumulatoru, un enerģijas intensitātes līmenis tiek neatgriezeniski samazināts, tas ir, strāvas daudzums strauji samazinās. Parasti pēc šāda incidenta akumulators vairs nevar pildīt savas funkcijas, un tas tiek nomainīts. Šis trūkums ir jāsauc par vissvarīgāko šāda veida akumulatora trūkumu.

· Kalcija akumulatori ir ārkārtīgi jutīgi pret automašīnas borta barošanas avotu – tie nepanes pēkšņas sprieguma izmaiņas. Pirms akumulatora iegādes ir vērts apsvērt šo niansi.

· Tāpat akumulatora trūkums ir ļoti augstās izmaksas, lai gan tas, visticamāk, nav trūkums, bet gan piespiedu maksājums par kvalitāti.

Bieži vien kalcija akumulatori tiek uzstādīti vidējās klases ārzemju automašīnām, tas ir, automašīnām ar augstas kvalitātes elektroiekārtām, kur tiek garantēta stabilitāte. Pirkšana kalcija akumulators, jāņem vērā, ka tas ir daudz prasīgāks par zemu antimona saturu, taču pareiza šāda veida darbība būs panākumu atslēga, un jūs saņemsiet uzticamu barošanas avotu.

Hibrīda akumulatori

Parasti šādas baterijas tiek apzīmētas ar “Ca+”. Šādu bateriju elektrodu plāksnes ir izgatavotas, izmantojot dažādas tehnoloģijas: pozitīvās plāksnes ir ar zemu antimona saturu, negatīvās ir kalcija. Šī kombinācija ļauj kombinēt pozitīvas iezīmesšīs baterijas. Ūdens “uzvārīšanās” šādās baterijās ir daudz mazāka nekā baterijās ar zemu antimona saturu, bet vairāk nekā kalcija baterijās. Bet izturība pret pārlādēšanu un pārlādēšanu ir daudz lielāka.

Hibrīda akumulatoru īpašības ļauj tām ieņemt vietu starp zema antimona akumulatoriem un kalcija akumulatoriem.

Gēla un AGM akumulatori

Un AGM akumulatori satur elektrolītu saistītā stāvoklī, nevis “klasiskā” šķidrā veidā. Šis želejveida elektrolīta stāvoklis noveda pie akumulatora tipa nosaukuma noteikšanas.

Inženieri gadiem ilgi ir meklējuši risinājumus daudzām akumulatoru problēmām. Būtiskākā problēma vienmēr ir bijusi aktīvās vielas izdalīšanās no elektrodu plāksnēm, un tā tika atrisināta, pievienojot svinam piedevu - antimonu vai kalciju. Svarīgs uzdevums bija arī akumulatoru drošības nodrošināšana, jo elektrolīts, sērskābes šķīdums, bojājuma gadījumā varēja viegli izplūst no akumulatora korpusa. Ikviens zina, cik agresīva ir sērskābe. Bija jāatrod veids, kā novērst skābes noplūdes iespēju noteiktu korpusa bojājumu dēļ. Izstrādātāji šo problēmu atrisināja, pārvēršot šķidro elektrolītu gēla stāvoklī. Gēls ir blīva un mazāk šķidra viela, kas uzreiz atrisināja divas problēmas - plāksnes nesadrupa, jo blīvais gēls noturēja tās vietā, un pats elektrolīts neizplūda.

Abām AGM baterijām ir želejveida elektrolīts. To vienīgā atšķirība ir tā, ka AGM starp plāksnēm ir arī porains materiāls, kas papildus aiztur elektrolītu un pasargā plāksnes no izliešanas. Saīsinājums “AGM” apzīmē Absorbent Glass Mat (absorbējošs stikla materiāls). Un AGM akumulators ir līdzīgas īpašības, tāpēc ar gēla akumulatoriem mēs domāsim arī AGM.

Pateicoties gēla fiksācijai akumulatorā, akumulators nebaidās no sasvēršanās. Turklāt ražotāji saka, ka šādu akumulatoru var viegli izmantot jebkurā pozīcijā. Bet, neskatoties uz tik skaļiem paziņojumiem, jums nevajadzētu izmantot šāda veida akumulatoru, piemēram, apgrieztā stāvoklī.

Ievērojama vibrācijas izturība nebūt nav vienīgā gēla akumulatoru priekšrocība. Šādām baterijām ir zems pašizlādes ātrums, kas ļauj tos uzglabāt ļoti ilgu laiku. Šāda veida akumulators jāuzglabā uzlādētā stāvoklī. Gēla baterijas ir lieliskas spējas - tie var piegādāt lielu strāvu līdz izlādes vietai un absolūti nebaidās no pārslodzes.

Ja šādu akumulatoru izlāde tiem nav bīstama, tad šādu akumulatoru uzlāde ir kaprīzāks faktors. Šādas baterijas nedrīkst uzlādēt ar paātrinātu ātrumu. Uzlādes process jāveic ar zemu strāvu, izmantojot īpašus lādētājus, kas piemēroti tikai gēla akumulatoriem. Tagad tirgū varat iegādāties universālu lādētāju, kas, pēc ražotāja domām, var uzlādēt jebkura veida akumulatoru, taču priekšroka joprojām būtu jādod īpašai ierīcei.

Bet diemžēl, gēla automašīnu akumulatori zemas temperatūras apstākļos tie uzvedas daudz sliktāk. Temperatūrai pazeminoties, gēls daļēji zaudē elektrisko vadītspēju.

Absolūtā necaurlaidība, relatīvā vibrācijas pretestība un praktiski bezapkopes raksturs ļauj izmantot gēla akumulatorus iekārtās, kurām klasisks akumulators nevar instalēt:

· motocikli (motocikli bieži novirzās no vertikālās plaknes);

· jūras un upju transports (pastāvīga kustība);

· nepārtrauktās barošanas avoti;

· un automašīnas. Bieži vien šādas baterijas tiek izmantotas ārzemju automašīnās, tāpēc šādu akumulatoru cena ir diezgan augsta.

Sārma baterijas

Baterijas var saturēt ne tikai skābi, bet arī sārmu kā elektrolītu. Tur ir daudz dažādi veidi sārma baterijas, bet ņemiet vērā tos, ko izmanto automašīnās.

Sārma auto akumulators var būt divu veidu:

· niķelis-kadmijs;

· niķeļa-dzelzs.

Niķeļa-kadmija akumulatoram ir pozitīvās plāksnes, kas pārklātas ar niķeļa hidroksīda NiO(OH), un negatīvās plāksnes ir pārklātas ar dzelzs un kadmija maisījumu. Niķeļa-dzelzs akumulatoram ir tādas pašas pozitīvās plāksnes (tas ir, tās ir pārklātas ar tādu pašu sastāvu kā niķeļa-kadmija akumulatorā) - niķeļa hidroksīds. Vienīgā atšķirība ir negatīvais elektrods - šajā akumulatorā tas ir izgatavots no tīra dzelzs. Abu veidu elektrolīts ir kaustiskā kālija šķīdums.

Sārma bateriju plāksnes ir iepakotas “aploksnēs”, kas izgatavotas no plānas perforētas metāla plāksnes. Tajā tiek iespiesta arī aktīvā viela, kas ievērojami palielina akumulatora vibrācijas pretestību.

Sārmiem ir interesanta iezīme: niķeļa-kadmija baterijas tiem ir par vienu pozitīvo elektrodu vairāk nekā negatīvajiem. Niķeļa-dzelzs akumulatori savukārt tiem ir vairāk negatīvu elektrodu. Vēl viena šādu bateriju iezīme ir noplūde ķīmiskās reakcijas neprasa elektrolīta patēriņu, tāpēc nav nepieciešams to papildināt.

Sārma bateriju priekšrocības un trūkumi

Sārma baterijām ir vairākas priekšrocības salīdzinājumā ar skābes baterijām:

• ideāla pārlādēšanas tolerance, turklāt pastāv uzskats, ka šādu akumulatoru labāk ir pārlādēt, nekā, gluži pretēji, par zemu uzlādi;
• akumulatoru var uzglabāt pilnībā izlādētā stāvoklī, nezaudējot tā īpašības;
• lieliska veiktspēja zemas temperatūras apstākļos, kas ļauj bez problēmām iedarbināt dzinēju ziemā;
• Šādu akumulatoru pašizlāde ir zemāka nekā skābes;
• Sārma baterijas atšķirībā no skābēm neizdala kaitīgus izgarojumus;
• Sārma baterijas var uzglabāt daudz vairāk enerģijas uz masas vienību, kas ļauj tiem nodrošināt strāvu ilgāk.

Bet līdzās tam ir arī trūkumi:

• Sārma baterijas rada zemāku spriegumu nekā skābes akumulatori, kas nozīmē, ka, lai sasniegtu vēlamo spriegumu, ir jāapvieno daudzas “kannas”. Šī iemesla dēļ sārma akumulatora izmēri ir daudz lielāki nekā skābes akumulatora izmēriem.
• Sārma baterijas ir daudz dārgākas nekā skābes baterijas.

Mūsdienās sārma baterijas parasti tiek izmantotas kā vilces baterijas. Kas attiecas uz startera akumulatoriem, to milzīgie izmēri ļauj izmantot šādus akumulatorus tikai kravas automašīnās.

Litija jonu akumulatori

Litija jonu akumulatori (un to apakštipi) ir visdaudzsološākie elementi kā elektriskās strāvas avots.

Šī strāvas nesēja ķīmiskie elementi ir litija joni. Mūsdienās nav iespējams ticami aprakstīt materiālu, no kura izgatavoti elektrodi, jo tehnoloģija tiek pastāvīgi uzlabota. Protams, var teikt, ka sākumā litijs tika izmantots kā negatīvās plāksnes, taču tās izrādījās pārāk sprādzienbīstamas. Pēc kāda laika izstrādātāji sāka izmantot grafītu elektrodu ražošanā. Agrāk pozitīvās plāksnes veidoja no litija oksīdiem ar mangānu vai kobaltu, taču tagad tās tiek aizstātas ar litija ferofosfātu, jo šis materiāls ir mazāk toksisks, lēts un videi draudzīgs.

Svarīgākās litija jonu akumulatoru priekšrocības ir:

• liela jauda uz masas vienību;
• augsts spriegums (viens elements var radīt apmēram 4 voltus);
• zems pašizlādes līmenis.

Šim akumulatora veidam ir arī daži trūkumi:

• paaugstināta jutība pret temperatūru. Zemas temperatūras pasliktina šo akumulatoru kvalitāti. Tas droši vien ir galvenā problēma tādas baterijas, pie kurām strādā izstrādātāji.
• neliels ciklu skaits (apmēram 500);
• šie "noveco". Laika gaitā akumulatora jauda samazinās. Tas nav “atmiņas efekts” vai pašizlāde, nejauciet to. Tomēr darbs pie šīs problēmas turpinās;
• paaugstināta jutība pret dziļiem izdalījumiem;
• zema jauda, ​​kas nav pietiekama izmantošanai kā startera akumulators. Pievadītā strāva ir pietiekama, lai darbinātu dažādas ierīces, bet ārkārtīgi maza, lai iedarbinātu dzinēju.

Kad inženieri beidzot atrisinās problēmu ar trūkumiem, litija jonu akumulatori aizstās klasisko skābes akumulatoru.

Katru dienu simtiem zinātnieku strādā, lai uzlabotu visu veidu akumulatorus. Pētniecības centri pastāvīgi uzdod jautājumu: kā samazināt izmēru, kā izveidot sala izturīgu akumulatoru un citus.

Ļoti nopietna joma ir videi draudzīguma nodrošināšana, jo modernās tehnoloģijas nevar iztikt bez toksisku vielu izmantošanas savā darbā (piemēram, svina vai sērskābes).

Maz ticams, ka tradicionālajai svina skābei būs nākotne. AGM akumulatori ir evolūcijas starpposms. Akumulatoram nākotnē nebūs šķidruma, tas izskatīsies jebkurā formā, kā arī tam būs daudz citu parametru, kas ļaus automašīnu īpašniekiem pilnā apmērā izbaudi ceļojumu un neuztraucies par to, ka jebkurā brīdī vari atteikties.

Automašīnas akumulators ir rezerves enerģijas avots, bez kura nevar iztikt neviena automašīna. Tās darbības princips ir diezgan vienkāršs. Braukšanas laikā daļa no dzinēja radītās enerģijas tiek uzkrāta akumulatoros. Tiklīdz dzinējs tiek izslēgts, borta tīkls sāk darboties no akumulatora.

Svarīgs! Bez akumulatora jūs vienkārši nevarētu iedarbināt savu automašīnu.

Tāpat kā jebkura cita daļa, akumulators laika gaitā pasliktinās. Tas parasti izpaužas kā tā kapacitātes samazināšanās. Ja akumulatoru lietojat ļoti neuzmanīgi, tas var pilnībā izlādēties.

Protams, ir īpaši paņēmieni, kas ļauj uzlādēt akumulatoru, taču jāņem vērā, ka dažas baterijas vienkārši nevar atjaunot. Šajā situācijā jums būs jāiegādājas jauna ierīce, un šim nolūkam jums jāzina, kura ierīce ir piemērota jums.

Akumulatoru klasifikācija

Tirgū ir milzīgs skaits dažādu akumulatoru. Automobiļu uzņēmumi izmanto visdažādākos trikus, lai panāktu lielāku efektivitāti, palielinātu savu ierīču apjomu un kalpošanas laiku. Tāpēc, pirms pāriet uz detalizētāku klasifikāciju, visas ierīces sadalīsim apkalpojamās un nederīgās.

Bezapkopes akumulatori ietver tos, kas izslēdz iespēju ieliet ūdeni iekšā. Viena no šādu ierīču priekšrocībām ir tā, ka gandrīz visām tām ir indikators, kas ir atbildīgs par akumulatora stāvokli.

Apkoptajiem akumulatoriem nepieciešama pastāvīga aprūpe. Vadītājam periodiski jāielej iekšā destilēts ūdens. Tas kompensēs elektrolītu, kas ir iztvaikojis darbības laikā.

Detalizētāka akumulatoru klasifikācija sastāv no sadalīšanas pēc plākšņu veida:

• svina antimons,
• svina kalcijs,
• hibrīds.

Katram veidam ir savas priekšrocības un trūkumi.

Vispārīgās marķēšanas prasības

Automašīnu akumulatorus ražo daudzi mašīnbūves uzņēmumi, nav pārsteidzoši, ka no šī tirgus segmenta nevar izvairīties bez kopīgas marķējuma.

Joprojām savādāks automašīnu uzņēmumi ražotajām baterijām tiek uzlikti dažādi marķējumi. Turklāt pašas baterijas atšķiras pēc vairākiem parametriem un klasēm.

Turklāt iekšā Katrai valstij ir savas prasības attiecībā uz akumulatoru marķēšanu.Ņemot vērā to, ka mūsdienu globalizētajā pasaulē automašīnas tiek komplektētas, sadarbojoties dažādu valstu un kontinentu uzņēmumiem, pastāv virkne starptautisko standartu, pēc kuriem vadās ražotāji.

Saskaņā ar pašreizējiem starptautiskajiem standartiem bateriju marķējumā jāiekļauj šādi dati:

• ražotāja zīme,
• Kompānijas nosaukums,
• nominālā sprieguma vērtība,
• jaudas vērtība,
• polaritāte pie spailēm,
• Baterijas Tips,
• ražošanas datums,
• kārbu skaits.

Arī akumulatora marķējumā jāiekļauj darbības ierobežojošas zīmes un brīdinājumi par transportēšanas standartiem. Kopumā atkarībā no reģiona var atšķirt četrus marķējuma veidus:

• krievu,
• Eiropas,
• Āzijas,
• Amerikānis

Svarīgs! Ir vērts atzīt, ka daži marķējumi ļoti atšķiras viens no otra. Tāpēc, zinot atšifrēšanas nianses, tas jums nekaitēs.

Marķējuma veidi atkarībā no reģiona

Krievijā akumulatoru marķēšanu regulē GOST 959-91. To sauc arī par "AB C D". Šie burti apzīmē šādus jēdzienus:

• “A” - šis burts marķējumā norāda, cik kannu ir akumulatorā. Viens elements - divi volti
• "B" - akumulatora tips. “ST” marķējums norāda, ka šis ir startera tipa akumulators.
• “C” ir ierīces jauda. Mērvienība ir ampērstundas.
• “D” - norāda materiālu, no kura iekārta ir izgatavota.

Šie ir galvenie parametri, kas lielā mērā nosaka, vai konkrētais akumulators jums ir piemērots. Izpildes varianti ir detalizēti aprakstīti attēlā iepriekš.

Eiropas marķējums

Ir vērts atzīt, ka Eiropā prasības akumulatoriem, īpaši to videi draudzīgumam, ir daudz augstākas. Nav pārsteidzoši, ka Eiropas marķējumam ir arī būtiskas atšķirības.

Eiropā automašīnu akumulatoru ražotāji, veidojot savus produktus, galvenokārt koncentrējas uz DIN standartu. Tas ietver piecu pamatciparu izmantošanu marķējumā.

Svarīgs! Ir arī ETN standarts, kas ietver deviņus ciparus.

Tiek noteikts piecu ciparu marķējums šādus parametrus:

• Pirmie trīs cipari norāda akumulatora jaudu. Lai precīzi noteiktu dotie parametri No uzrakstītā skaitļa ir jāatņem 500.
• Divi cipari beigās norāda akumulatora veidu.

Šeit ir jāveic viens svarīgs precizējums. Neskatoties uz oficiālā standarta vienkāršību, katrs ražotājs cenšas norādīt maksimumu noderīga informācija. Tāpēc, izpētot Eiropas akumulatora marķējumu, varat uzzināt šādus datus:

• izpilde,
• termināļa specifikācija,
• gāzes noņemšanas iezīmes,
• vibrācijas stipruma indikators.

ETN akumulatora marķējums sastāv no šādiem indikatoriem:

• Pirmais cipars norāda jaudu.
• Otrais un trešais ir jaudas diapazons. Skaitlis seši šajā marķējumā nozīmē, ka, aprēķinot, jums jāpievieno 100 Ah, septiņi - 200 Ah.
• Nākamie trīs skaitļi ir dizaina risinājums un izmantotie materiāli.
• Beigās ir trīs cipari, kas norāda vienas desmitdaļas aukstā ritinājuma vērtību.

Pētot Eiropas akumulatora marķējumus, jums vajadzētu saprast, ka uz tā var būt daudz papildu simbolu, ko ražotājs piemēro pēc saviem ieskatiem.

Āzijas marķējums

Āzijas tirgū tiek izmantoti JIS standarta bateriju marķējumi. Ir vērts atzīt, ka tas ir ļoti mulsinoši, un būs vajadzīgs laiks, lai to saprastu. Protams, neiztikt bez īpašiem galdiem.

Āzijas bateriju marķējumi sastāv no sešām rakstzīmēm:

• Pirmie divi cipari tradicionāli norāda ietilpību. Bet jāņem vērā, ka nominālais parametrs tiek reizināts ar korekcijas koeficientu.
• Trešā rakstzīme ir burts. Tas norāda akumulatora formu un tā izmēra attiecību.
• Nākamās divas rakstzīmes ir izmērs centimetros (garums).
• Pēdējam simbolam ir tikai divas nozīmes – R b L. Tas norāda negatīvā termināļa atrašanās vietu.

Āzijas akumulatora jauda, ​​kas norādīta marķējumā, ir ievērojami zemāka nekā Eiropas.

Amerikāņu numerācijas sistēma

Amerikā bateriju apzīmēšanai izmanto standartu SAE, taču ir iespējamas arī citas iespējas. Šajā kontekstā ASV likumdošana paredz diezgan plašas iespējas uzņēmēju darbībai.

Amerikāņu marķējumi akumulatori tiek veikti saskaņā ar SAE standartu. Tomēr var izmantot cita veida marķējumus. Tradicionāli nomenklatūrā rakstzīmju skaits ir sešas (viens burts un pieci cipari). Šiem simboliem ir šāda nozīme:

• Pirmais burts norāda akumulatora veidu.
• Pirmie divi cipari nosaka ierīces izmēru.
• Pēdējie cipari nomenklatūrā ir pašreizējā vērtība aukstās pagriešanas laikā.

Ļoti bieži ražotāji savās ierīcēs atzīmē rezerves jaudas indikatoru. Uz korpusa varat arī uzzināt, cik ilgs laiks nepieciešams, lai samazinātu spriegumu līdz 10 V. Fiksēts strāvas indikators 25 ampēri tiek uzskatīts par konstanti.

Rezultāti

Pamatā akumulatorus iedala ekspluatējamos un bez apkopes. Plākšņu dizaina īpatnību dēļ tos var arī iedalīt tipos. Ierīču marķēšana ir atkarīga no reģiona, kurā produkts tika ražots, un ražotāja rūpnīcas standartiem.