Vrste avtomobilskih akumulatorjev. Označevanje in razvrščanje avtomobilskih akumulatorjev

Svinec akumulatorji. V teh baterijah je reagent svinčev dioksid in sam svinec, elektrolit pa je raztopina žveplove kisline. Imenujemo jih tudi svinčena kislina. Razdeljeni so v štiri skupine: stacionarne, zaganjalne, prenosne (zaprte) in vlečne. Najbolj razširjene so zagonske baterije, uporabljajo se za zagon motorjev z notranjim zgorevanjem in zagotavljajo energijo napravam v avtomobilu. Njihova pomanjkljivost so nizke specifične energijske vrednosti, ne preveč dobro zadrževanje naboja in razvoj vodika.
Nikelj-kadmij akumulatorji. Tu so reagenti nikljev hidroksid oziroma kadmij, elektrolit pa je raztopina kalijevega hidroksida, zato jih imenujemo tudi alkalne baterije. Razdeljeni so na lamelarne, lamelarne in nepredušne. Lamelne nikelj-kadmijeve baterije so precej poceni, za njih je značilna ravna krivulja praznjenja, dolga življenjska doba in trajnost. Uporabljajo se za napajanje električnih lokomotiv, dvigal, komunikacijskih naprav, elektronskih naprav, stacionarne opreme, za zagon dizelskih motorjev in letalskih motorjev.
Zapečateno za baterije je značilna vodoravna krivulja praznjenja, visoka stopnja praznjenja in sposobnost delovanja pri nizkih temperaturah, vendar so dražje in imajo spominski učinek. Uporabljajo se za napajanje prenosne opreme, gospodinjskih aparatov, otroških igrač. Velika pomanjkljivost teh baterij je toksičnost uporabljenega kadmija.
Nikelj-železo akumulatorji. Zgoraj opisani problem je bil odpravljen z uporabo železa namesto kadmija. Baterije ne vsebujejo strupenega kadmija, so cenejše, imajo dolgo življenjsko dobo in visoko trdnost, vendar se zaradi sproščanja vodika na začetku polnjenja proizvajajo le v puščajoči različici. Zanje je značilen visok samopraznjenje, nizka energetska učinkovitost, praktično ne delujejo pri temperaturah pod -10 stopinj. Uporabljajo se predvsem kot vlečni viri energije v električnih lokomotivah in industrijskih dvigalih.
Kovinski hidrid niklja akumulatorji. Tu je aktivni material elektrode intermetalna spojina, ki adsorbira vodik, t.j. pravzaprav gre za reducirano vodikovo elektrodo v absorbiranem stanju. Baterija ima enako krivuljo praznjenja kot nikelj-kadmijeve baterije, vendar sta energija in specifična zmogljivost 1,5-2 krat večja, poleg tega pa ne vsebujejo strupenega kadmija! Izdelano v zaprti izvedbi različne oblike (valj, prizma, disk). Uporabljajo se za napajanje opreme in prenosnih naprav.
Nikelj-cink akumulatorji. to alkalne baterije s cinkovo \u200b\u200belektrodo. Njihova specifična energija je dvakrat večja od energije nikelj-kadmija. Zanje je značilna vodoravna krivulja praznjenja, velika gostota moči in precej nizka cena, vendar je njihov vir precej majhen, zato niso vstopili v množično uporabo. Uporablja se za prenosno opremo.
Srebro-cink in srebro-kadmij akumulatorji. V njih so srebrni oksid, cink in kadmij aktivni materiali, alkalije pa elektrolit. Zanje so značilne visoke energije in moči, nizek samopraznjenje, vendar so zaradi tega drage. Srebro-cink ima majhen vir, izdelujejo se v obliki prizme ali diska, uporabljajo se za napajanje prenosnih naprav in vojaške opreme.
Nikelj-vodik akumulatorji. V takih baterijah porozna difuzijska elektroda s platinskim katalizatorjem deluje kot negativna elektroda. Zanje je značilna visoka specifična energija, visoki viri, vendar se hitro izpraznijo in so dragi. Najdeno je v vesoljski industriji.
Li-ion akumulatorji. Anoda je ogljikov material, v katerega so vgrajeni litijevi ioni. Kobalt, v katerega so vdelani tudi litijevi ioni, je najpogosteje pozitivna elektroda. Elektrolit je litijeva sol v nevodnem topilu. Zanje je značilna visoka specifična energija, viri in sposobnost dela pri nizkih temperaturah. Zato se je njihova proizvodnja v zadnjem času močno povečala. Uporablja se v mobilnih telefonih, prenosnih računalnikih in drugih napravah
Litij-polimerna akumulatorji. Tu negativno elektrodo predstavlja ogljikov material z vgrajenimi litijevimi ioni, pozitivno elektrodo pa kobaltov ali manganov oksid. Elektrolit je raztopina litijeve soli v nevodnem topilu, zaprta v majhni polimerni matrici. V primerjavi z zgoraj opisano baterijo ima še višjo specifično energijo in vir ter je varnejša. Uporablja se za napajanje elektronskih prenosnih naprav.
Polnilna viri energije mangan-cink. To so takšni viri energije z alkalnim elektrolitom, ki se lahko električno polnijo. Visoka specifična energija, nizko samopraznjenje, nizki stroški. Hermetično zaprta oblika, vendar zelo majhen vir, le 20-50 ciklov.

Akumulator je elektronsko srce avtomobila, brez katerega vaš avto ne more niti zagnati. Pametna izbira, polnjenje in vzdrževanje baterije je eden od dejavnikov za udobno vožnjo.

Vrste baterij za avtomobile

V zadnjih letih sta na policah ruskih avtohiš predstavljena dva glavna tipa avtomobilskih akumulatorjev: servisirani in brez nadzora. Baterije, ki jih je mogoče in jih je treba servisirati, so monoblok z eno ali več kapicami. Pomembna pomanjkljivost te vrste baterij je, da antimon, ki ga vsebuje zlitina na pozitivnem polu, zaradi delovanja raztopine postopoma prehaja na negativni pol. Takšne reakcije vodijo do postopnega upadanja elektrod, to pa vodi do razgradnje molekul vode na sestavne dele - vodik in kisik. Lastniki takih baterij to opazijo pri polnjenju baterij zaradi obsežnega plina. Druga pomembna pomanjkljivost servisiranih baterij je uhajanje elektrolita v ohišje akumulatorja med vožnjo po neravnih cestah. V večini primerov ta okoliščina povzroči močno samopraznjenje baterije.

Baterije, ki jih ni treba vzdrževati, pa so razdeljene na gel in AGM. V gelskih baterijah elektrolitsko kislino nadomestimo s posebnim gelom, ki skoraj ne izhlapi in ne zahteva ponovnega polnjenja. Poleg tega je v gelskih baterijah bistvenega pomena nizka stopnja samopraznjenja in število ciklov polnjenja-praznjenja se povečata v primerjavi z servisiranimi baterijami. Druga vrsta akumulatorja, ki ga ni treba vzdrževati, AGM, je akumulator, v katerem je kislina zgoščena s posebnimi steklenimi vlakni. Toda takšne baterije so odvisne od zdravja električnih sistemov vozila. Električne težave sicer vplivajo na stanje akumulatorja.

Naslednje vrste baterij delimo tudi glede na vrsto vsebine:

Nizek antimon. V tej vrsti baterij svinčene plošče vsebujejo majhno količino antimona za povečanje trdnosti. Takšna sestava vodi do "vrenja" vode, ki jo vsebuje elektrolit, kar zahteva stalno spremljanje in po potrebi dolivanje destilirane vode.
Kalcij. Plošče takih baterij vsebujejo kalcij, ki zmanjšuje "vrenje" vode v elektrolitu. Toda takšne baterije so opazno občutljive na močne praznjenja. 3-4-kratnik kritičnega praznjenja baterije zadostuje, da se poraba energije baterije bistveno zmanjša.
Hibridna. Te baterije uspešno kombinirajo značilnosti kalcijevih in nizko antimon baterij, saj uporabljajo elektrode, izdelane z uporabo obeh tehnologij. Negativno - nizka količina antimona in pozitivna kalcija.

Ali je vseeno, kako napolniti baterijo?

Tako kot druge baterije se tudi v avtomobilskih baterijah čas, pogoji uporabe, vreme in druge okoliščine izpraznijo. Občasno se vsak avtomobilist sooča z vprašanjem polnjenja akumulatorja, zato je pomembno pravilno določiti, kako polniti akumulator. Glede na vrsto baterije glede na kemijsko sestavo elektrolita in plošč so baterije razdeljene na naslednji način. Ugotovimo, kako polniti avtomobilsko baterijo doma.

Kako polniti svinčeve baterije... Ta vrsta baterij je nezahtevna v vzdrževanju in odporna na postopek praznjenja. A tudi te baterije se polnijo dolgo - vsaj en dan. Postopek polnjenja se izvaja s konstantno napetostjo 14,5 voltov (za 12-voltno baterijo) ali konstantnim tokom, ki bo 0,1-0,2 kapacitete (praviloma je navedeno na ohišju akumulatorja. Pomembno je upoštevati, da pri polnjenju svinčeve baterije možen razvoj eksplozivnih plinov. Zato je postopek polnjenja priporočljivo izvesti v dobro prezračevanem prostoru in po možnosti pri temperaturi približno 20 ° C.
Polnjenje nikelj-kadmijevih baterij... Nikelj-kadmijeve in nikelj-kovinsko-hidridne akumulatorske baterije so med polnjenjem muhaste, saj imajo "spomin". Če se baterija ne izprazni v celoti, se bo po polnjenju spet izpraznila na prejšnjo raven, tj. ne popolnoma.
Litijeve baterije za avtomobile... Še ena muhasta pri polnjenju, a zelo priljubljena vrsta baterije. Teh baterij ni priporočljivo polniti v ledih ali vročih pogojih. Prav tako ne smemo dovoliti močnega praznjenja takih baterij, čeprav nimajo "spominskega" učinka.

Polnjenje avtomobilske baterije zahteva nekaj priprav. Priporočljivo je polnjenje v dobro prezračevanem prostoru z normalno temperaturo in nizko vlažnostjo. Med pripravo potrebujete hidrometer in destilirano vodo za servisirane baterije. Po namestitvi baterije na ravno površino se s hidrometrom preveri gostota elektrolita. Po potrebi dolijte vodo. Potem je treba odviti vse vtiče baterijskih pločevink, da bi izboljšali odtok plina. Prekrijte same odprtine, da preprečite brizganje elektrolita med polnjenjem.

Kako polniti avtomobilsko baterijo s polnilnikom

Ko ste pravilno pripravili baterijo za polnjenje, nadaljujte s samim postopkom. Polnilnik priključimo na električno omrežje, polnilne sponke pa na baterijo, pri tem pazimo na polariteto. Nato nastavimo najvišjo možno napetost polnjenja. Vendar napetosti ne smete preseči za več kot 10% kapacitete baterije. Da se ohranijo lastnosti akumulatorja in tudi najgloblje napolnjenosti, največja napetost ne sme biti presežena niti za 5%.

Napolnite hitrost

Sposobnost pravilnega polnjenja baterije dobite v prostem času. Če pa se baterija izprazni in morate nujno iti, uporabite metode "hitrega polnjenja". V takih primerih nekateri vozniki bodisi "zasvetijo" iz drugega avtomobila bodisi začnejo "v vleko". To so seveda nujni ukrepi za polnjenje akumulatorja z avtomobilskim generatorjem v gibanju. Ne pozabite, da se med tem postopkom polnjenja akumulatorja uničijo elektrodne plošče, zaradi česar je baterija neuporabna.

Če imate nekaj časa, priporočamo uporabo načina hitrega polnjenja s polnilnikom. Ne da bi odstranili baterijo iz avtomobila, se priključki polnilnika namestijo na akumulator in šele nato se polnilnik priključi na električno omrežje. V takih primerih je regulator moči polnjenja nastavljen na največ in čas polnjenja ne presega 15-20 minut. Potem bo med vožnjo generator vozila napolnil akumulator.

Previdnostni ukrepi

Pri vsakem načinu polnjenja baterije je pomembno vedeti, da je baterija najprej posoda s kislinskimi in kemičnimi reakcijami. To pomeni, da previdnost ne bo odveč.

Preverite polnilnik - brez okvar ali poškodb.
Pri preverjanju gostote elektrolita vedno uporabljajte rokavice, da se izognete kemičnim opeklinam.
Baterijo polnite samo v prezračevanem prostoru ali na prostem.
Baterije ne smete polniti v bližini odprtega ognja.

Kako polniti avtomobilsko baterijo brez polnilca (video)

Izid

Katero vrsto akumulatorja izbrati za avto, je odvisno od vas. Servisirane baterije osvajajo s sorazmerno nizkimi stroški, zanesljivostjo gela in enostavnostjo uporabe. Kako dolgo bo ta ali ona baterija služila avtomobilu, je odvisno samo od tega, kako kompetentno in kako pravočasno ste pozorni na polnjenje akumulatorja

Vrste sodobnih baterij za avtomobile in razvojne možnosti

Danes je na voljo veliko različnih vrst baterij. Uporabljajo se na različnih področjih človeškega življenja. Primeri vključujejo baterije v različni prenosni elektroniki, UPS itd. Toda najpogostejša vrsta akumulatorjev danes je avtomobilska. Vsak lastnik avtomobila ve, kaj je akumulator za zagon avtomobila. Te naprave delujejo pod pokrovom milijonov avtomobilov po vsem svetu. Toda vse te baterije za polnjenje niso enake. Danes bomo govorili o vrstah avtomobilskih baterij.

Baterija je kemični vir toka, ki vključuje več baterij. Zato se imenuje tudi shranjevalna baterija. Kombinacija več elementov hkrati daje višji posledični tok in napetost. V avtomobilih je najpogostejša vrsta baterij s 6 celic (imenovane tudi banke), ki oddajajo napetost približno 2,1 volta. Posledično baterija proizvaja napetost približno 12,6 voltov.

Prvo tovrstno baterijo je razvil francoski znanstvenik Gaston Planté, ki je živel pred več kot 150 leti. Od takrat so se baterije izboljšale, a zasnova in načelo delovanja baterije sta pri nas nespremenjena. Danes lahko najdete različne vrste baterij, ki se razlikujejo po sestavi elektrolita in elektrodnih materialov. Zagotovo so vsi že slišali za nikelj-kadmijeve baterije, Ni-MH, Li-ion in številne druge.

Toda danes se kot zagonske avtomobilske baterije uporabljajo samo svinčene kisline. To je razloženo z dejstvom, da ima ta vrsta akumulatorja visoko energetsko zmogljivost. Svinčene kislinske baterije lahko za kratek čas oddajajo močne električne tokove. To je točno tisto, kar je potrebno za zaganjalnik, ki se pomika ročična gred pri zagonu motorja. In teh baterij še ni mogoče nadomestiti, kljub temu da sta svinec in žveplova kislina (v elektrolitu) škodljivi in \u200b\u200bnevarni snovi.

Ohišje svinčeve baterije je narejeno iz kisline odporne plastike. lahko iz članka izveste na povezavi. Svinec se uporablja za izdelavo elektrod, kot prej. Toda že od časa Gaston Plante so se proizvajalci naučili zlitine svinca z vsemi vrstami dodatkov, da bi dosegli določene značilnosti baterij. Danes obstaja več vrst avtomobilskih akumulatorjev, ki so obravnavani v nadaljevanju.

Glavne vrste avtomobilskih baterij

Antimonove baterije

To je zastarela vrsta avtomobilske baterije z več kot 5 odstotki antimona v svinčenih ploščah. Sodobni modeli baterij vsebujejo bistveno manj antimona (Sb) v ploščah. Vloga antimona v baterijskih ploščah je povečati njihovo trdnost. Čisti svinec je zelo mehak in ne v čisti obliki ni primeren za uporabo v baterijah. Antimon povzroči ostro aktivacijo procesa elektrolize, ki se začne v akumulatorju pri napetosti 12 voltov. Tako nastane vodik s kisikom. Videti je, da elektrolit vre.

V antimonovih baterijah se iz elektrolita ustvari veliko vode. Zaradi znižanja nivoja elektrolita so plošče elektrod izpostavljene. Da se to ne bi zgodilo, morate redno v kozarce dodajati destilirano vodo. Zaradi tega videz antimona v avtomobilskih baterijah pogosto imenujemo uporaben. Čeprav imajo sodobne sorte avtomobilskih baterij tudi strukturne elemente, potrebne za vzdrževanje.

Zdaj se antimonske baterije ne uporabljajo več kot zagonske baterije. Nadomestile so jih druge, bolj napredne modifikacije baterije. Ta vrsta akumulatorja je še vedno ohranjena v različnih stacionarnih virih toka, kjer je potrebna nezahtevnost baterije. Sodobni avtomobilski akumulatorji se proizvajajo z bistveno nižjo vsebnostjo antimona.

Nizke antimonove baterije

Plošče z zmanjšano vsebnostjo antimona so začeli uporabljati, da bi zmanjšali hitrost izhlapevanja vode iz elektrolita. Med tipe baterij z malo antimona spadajo tiste, ki imajo v ploščah manj kot 5 odstotkov antimona. Kot rezultat njihove uporabe se je bilo mogoče izogniti problemu pogostega dolivanja destilirane vode. A to še ne pomeni, da takšne baterije popolnoma ne potrebujejo vzdrževanja.

Druga prednost te vrste avtomobilskih baterij je nižja stopnja samopraznjenja akumulatorja med shranjevanjem kot starejši modeli antimona. Te baterije pogosto imenujemo brez vzdrževanja, vendar bi bilo pravilneje, če bi jih poimenovali brez vzdrževanja. Navsezadnje je izjava, da ne potrebujejo storitve, oglaševalski slogan. Izgube vode zaradi elektrolita so še vedno prisotne. Zato morate še vedno preveriti nivo in dolivati \u200b\u200bdestilirano vodo.

Prednosti nizko antimonovih baterij vključujejo toleranco do električnih parametrov omrežja na vozilu. Če pride do padcev napetosti v omrežju, potem parametri baterije zaradi tega ne trpijo veliko. Tega ne moremo trditi za sodobnejše vrste avtomobilskih baterij: kalcij, AGM, gel. Strokovnjaki menijo, da so baterije z nizkim nivojem antimona najbolj primerne za uporabo v osebnih avtomobilih. domača proizvodnja... To je posledica dejstva, da vsi ruski avtomobili še niso zagotovili napetostne stabilnosti v omrežju na vozilu. Poleg tega ima ta vrsta baterij dostopno ceno.

Kalcijeve baterije

Dodajanje kalcija v svinčene mreže namesto antimona je bila rešitev za zmanjšanje izhlapevanja vode v bateriji. Na akumulatorjih te vrste lahko pogosto najdete oznake tipa Ca / Ca. Ta oznaka pomeni, da je kalcij vsebovan v mrežah pozitivnih in negativnih elektrod. Nekateri proizvajalci dodajo tudi majhno količino srebra. To vam omogoča zmanjšanje notranjega upora baterije, povečanje učinkovitosti in zmogljivosti. Toda glavna značilnost kalcijevih baterij je bilo zmanjšanje intenzivnosti elektrolize in s tem padec ravni elektrolita.

Dandanes se izdelujejo modeli kalcijevih baterij, v katerih praktično ni izhlapevanja vode v celotni življenjski dobi. Posledično lastniku avtomobila ni treba preverjati ravni elektrolita in njegove gostote. V tem primeru bo ime baterij, ki ne zahtevajo vzdrževanja, pravilno. Poleg majhne porabe vode imajo kalcijeve baterije nizko stopnjo samopraznjenja. V primerjavi z antimonovimi baterijami je samopraznjenja približno 70 odstotkov manjša. Zaradi tega lahko Ca / Ca baterije bistveno dlje ohranijo zmogljivosti shranjevanja. Dejansko je zamenjava antimona s kalcijem povečala napetost, potrebno za začetek procesa elektrolize, z 12 na 16 voltov. Zato polnjenje ni bilo tako kritično.

Toda vsaka naprava ima tako prednosti kot slabosti. Kalcijeve baterije so veliko bolj občutljive na močno praznjenje kot druge vrste avtomobilskih baterij. Dovolj 3-4 močnih praznjenj in zmogljivost baterije nepovratno pade. To pomeni, da se količina akumulatorja, ki se akumulira, močno zmanjša. V tem primeru bo treba zamenjati baterijo.

Omeniti velja tudi, da je kalcijev akumulator občutljiv na stabilnost električnih lastnosti avtomobilskega omrežja. Ne marajo močnih nihanj napetosti. Zato pred namestitvijo takšne baterije preverite, ali generator, regulator napetosti in druge naprave v avtomobilskem omrežju delujejo.

Poleg tega je cena baterij kalcijevega tipa nekoliko višja od baterij z nizko vsebnostjo antimona. Običajno so baterije Ca / Ca nameščene na tujih avtomobilih s standardni komplet opcije. Takšni avtomobili so opremljeni z visokokakovostno električno opremo in zagotovljena je stabilnost električnih lastnosti. Pri izbiri te vrste baterij ne pozabite, da med njihovo uporabo ne smete dovoliti globokega praznjenja akumulatorja.

Hibridne baterije

V primeru takih baterij lahko najdete oznako Ca + ali Ca / Sb. Elektronske mreže v takih baterijah so izdelane z različnimi tehnologijami. Pozitivni so narejeni z dodatkom antimona, negativni pa s kalcijevo tehnologijo. Hibridne avtomobilske baterije poskušajo združiti prednosti teh vrst baterij. Posledično so bile značilnosti povprečne.

Poraba vode v hibridnih baterijah je manjša kot pri nizko antimonskih baterijah, vendar večja Ca / Ca. Toda ta vrsta akumulatorja je bolj odporna na globoko praznjenje in padce napetosti v električnem podsistemu avtomobila. Več o tem v ločenem članku.

AGM in gel baterije

Baterije, izdelane s tehnologijo AMG in GEL (običajno imenovane tudi gel tehnologija), so vezane na elektrolit. Ta vrsta akumulatorja je bila poskus rešitve problema varnega delovanja akumulatorja. V klasičnih baterijah lahko pri prevrnitvi ali poškodbi ohišja izteče elektrolit. Žveplova kislina je agresivna snov in predstavlja nevarnost za človeško telo. Zato smo težavo rešili tako, da smo elektrolit postavili v vezano stanje in zmanjšali njegovo fluidnost. Poleg izboljšanja varnosti gelskih baterij je bilo mogoče zmanjšati odvajanje aktivne mase plošč.

Razlika med tehnologijama AMG in GEL je v načinu vezave elektrolitov. V baterijah tipa AGM je porozna steklena vlakna impregnirana z elektrolitom, ki se nahaja med ploščami. AGM pomeni Absorbent Glass Mat ali v ruskem jeziku "vpojni stekleni material". Z uporabo tehnologije GEL se elektrolit pretvori v gelasto stanje z dodatkom silicijevih spojin. Baterije, izdelane s pomočjo teh tehnologij, pogosto imenujemo gel baterije. si lahko ogledate v pregledu po povezavi.

Ker ta vrsta akumulatorja ne vsebuje tekočega elektrolita, se je ne bo treba namestiti v nagnjenem položaju. Toda kljub trditvam tržnikov teh baterij ne smemo uporabljati v obrnjenem položaju. Prednosti obeh vrst gelskih baterij vključujejo nizko samopraznjenje in visoko odpornost na vibracije. Prednosti gela polnilne baterije treba je pripisati še eno lastnost. Lahko oddajo visok zagonski tok ne glede na napolnjenost akumulatorja in dokler se baterija skoraj popolnoma ne izprazni. Po globokem praznjenju popolnoma obnovijo svojo zmogljivost in prenesejo veliko število ciklov polnjenja-praznjenja (približno 200).

Toda gelne baterije so zelo občutljive na postopek polnjenja baterij. Ta vrsta akumulatorja se polni z nižjimi vrednostmi toka kot pri klasičnih svinčeno-kislinskih modelih. Zahtevajo uporabo polnilca dodatne opreme.

Danes prodajalci ponujajo univerzalne modele polnilcev, vendar morate biti previdni pri njihovi izbiri. Tu je članek o zahtevah za. Svetujemo vam tudi, da si preberete gradivo o. Poleg tega so gelske baterije zahtevne glede stabilnosti električnih parametrov v omrežju avtomobila.

V mrazu so lahko gelirane baterije, pa tudi baterije s tekočim elektrolitom, muhaste. Pri negativnih temperaturah se prevodnost gelu podobnega elektrolita zmanjša. Idealno bi bilo, da bi ta vrsta baterij trajala deset let. Toda v praksi bi morali računati na 6-7 let. V nekaterih primerih je te baterije mogoče obnoviti. O tem preberite v članku na povezavi. V avtomobilih se uporabljajo manj kot druge vrste baterij. Njihova distribucija je omejena z visokimi stroški. Veliko pogosteje jih najdemo v UPS (neprekinjeni napajalniki), v motorni opremi in vodnih vozilih. Gel baterije v avtomobilih najdete na dragi tuji avtomobili premium razreda in športnih terencev, kjer je veliko število porabnikov električne energije. Preberite več o.

Avtomobilski akumulator (okrajšan kot akumulator) je eden najpomembnejših elementov vozila. Akumulator je vrsta električne baterije, ki se uporablja v avtomobilih ali moto vozilih. Uporablja se za zagon motorja, pa tudi v omrežju na vozilu kot pomožni vir energije, ko motor ne deluje. Pozimi je zanesljivost baterije ključnega pomena. V hladni sezoni je enostavnost zagona motorja odvisna od stanja akumulatorja. In če je baterija stara, poleg tega pa je na dvorišču vse zelo hladno - lastnik avtomobila ima stabilne težave z zagonom motorja. Neskončno domače polnjenje baterije in s tem zaprtje in odlaganje plošč. Vse to je preveč težavno za vsakogar, tudi najbolj odpornega voznika. Zato večina lastnikov avtomobilov raje pravočasno poskrbi za novo baterijo. Obstaja več vrst avtomobilskih baterij. Vsi so precej različni in ni tako enostavno izbrati tistega, ki najbolj ustreza vašemu avtomobilu. Več o tem kasneje v članku.

Na žalost večina lastnikov avtomobilov ob nakupu nove baterije verjame, da dražja je, bolj zanesljiva in boljša je. Do neke mere je ta trditev pravilna, vendar ne stoodstotna. Celotna težava je v tem, da obstajajo različni avtomobili in različne vrste baterij. Seveda je vsak od njih zasnovan za določene pogoje delovanja. In če tega ne upoštevate, boste verjetno, ko ste kupili tudi najdražjo baterijo, spet morali kupiti nov vir energije za svoj avto.

Glavni značilnosti avtomobilskega akumulatorja sta nazivna napetost in nazivna zmogljivost. Nazivna napetost je indikator napetosti na sponkah napolnjene baterije po polnjenju. Za avtomobilske akumulatorje znaša šest ali dvanajst voltov. Drugi indikator označuje količino električne energije, ki bi jo morala imeti baterija v določenem času. Izmeri se v amperskih urah, njegova vrednost pa je navedena, ko je baterija označena.

Vsak proizvodni obrat nujno opravi označevanje avtomobilskih baterij, ki vsebuje vse potrebne podatke o akumulatorju. Torej, prva številka v vsakem primeru označuje število baterijskih celic, ki je lahko tri ali šest. Odvisno od tega bo nazivna napetost akumulatorja 6 ali 12 voltov. Potem so tu črke ST, ki jih razberemo kot zaganjalnike. Naslednja številka označuje nazivno prostornino vozila.

Poleg tega nalepka baterije vsebuje dodatne podatke. "A" označuje prisotnost skupnega pokrova. "Z" pravi, da je baterija poplavljena, če takšna črka v oznaki ni, je to suho napolnjena baterija. Naslednje črke dajejo podatke o materialu, iz katerega je telo izdelano: "T" - termoplastika, "E" - ebonit. Če vidite "M", je ločevalnik izdelan iz polivinilklorida, črka "P" pa označuje prisotnost tega elementa iz polietilena.

vrste baterij

Avtomobilske baterije lahko razdelimo v tri glavne kategorije: brez vzdrževanja, delno vzdrževanje in vzdrževanje.

Slednje so izjemno redke. Ohišje takšnih baterij je narejeno iz ebonita, zunanja stran pa je na primer zaprta z mastikom. V servisiranih baterijah lahko zamenjate poljubne elemente.

Najpogostejše so baterije z nizkim vzdrževanjem. Ne potrebujejo posebnega vzdrževanja in nege. Treba je le vzdrževati zahtevano raven elektrolita in nadzorovati njegovo gostoto. Vse je odvisno od tega, iz katerih materialov so izdelane baterijske elektrode. Običajno so narejeni iz svinca z minimalno primesjo antimona.

Baterije, ki ne zahtevajo vzdrževanja, v celotni življenjski dobi ne zahtevajo človeškega posredovanja. Uporabljajo posebno zasnovo kondenzacijskega sistema in plošč. Do danes te baterije veljajo za najbolj kakovostne, zato so cene zanje precej visoke.

Baterije, ki jih ni treba vzdrževati, lahko razdelimo na dve vrsti - kalcijeve in hibridne.

Kalcijeve baterije so najdražje; elektrode so narejene iz svinčeve in kalcijeve zlitine z dodatkom kositra, aluminija in v nekaterih primerih celo srebra.

Hibridne baterije so bolj primitivne - negativne elektrode vsebujejo kalij, pozitivne plošče pa so narejene iz svinca z majhnim delom antimona.

Uporaba kalcija je znatno zmanjšala izhlapevanje elektrolita, prav tako pa je podaljšala življenjsko dobo baterij - hibridnih na pet let, kalcija na sedem let. Samopraznjenje v primerjavi z nizko vzdrževalnimi baterijami se je upočasnilo za enkrat in pol.

Vendar kalcijeva baterija z dolgo življenjsko dobo ne prenese absolutnega praznjenja. Če se večkrat popolnoma izprazni, na pozitivnih ploščah nastane kalcijev sulfat, kar povzroči avtomobilski akumulator bodo izgubili sposobnost.

Zato se v hibridnih baterijah kalcij uporablja samo v negativnih elektrodah, ki se ne bojijo praznjenja. Hibridna baterija se ponaša z dolgo življenjsko dobo, nizkim zagonskim tokom in visoko zmogljivostjo.

Poleg tega se baterije razlikujejo po tehnologijah, ki se uporabljajo v proizvodnji:

Baterijska naprava

Baterija z nazivno napetostjo 12 voltov je praviloma sestavljena iz šestih celic, neodvisno druga od druge, ki imajo nižjo napetost (dva volta). Sestavljeni so v enem ohišju in zaporedno povezani.

Načelo baterije je precej preprosto. Ko je obremenitev priključena, se napolnjeni delci začnejo premikati v akumulatorju, zaradi česar se pojavi tok. Ko se polni iz polnilnika ali generatorja, je polnilna napetost bistveno višja od napetosti akumulatorja, zaradi česar se delci premikajo v nasprotno smer.

Pregledi baterij

Večina lastnikov avtomobilov pred nakupom želenega modela baterije nujno poišče mnenja o tem na internetu. Nedvomno je to pravilno, saj omogoča pridobivanje podatkov o izdelku neposredno od potrošnika. Vendar pa obstaja pomemben odtenek! V sodobnem svetu nikomur ni več skrivnost, da kupuje ocene za denar, zato te informacije niso vedno objektivne.

Na podlagi podatkov o potrošnikih, pridobljenih z različnih forumov, in osebnih mnenj mnogih strokovnjakov je mogoče sprejeti naslednje sklepe:

Bateriji Varta in Bosch sta enake in dokaj kakovostne. Oprema, na kateri so izdelani, je izdelana v Italiji, ZDA, Nemčiji. Sodobna proizvodnja akumulatorjev poteka brez človekovega posredovanja, zaradi česar lahko sklepamo, da je kakovost izdelave polnilnih, montažnih plošč v vseh tovarnah enaka.
Vrhunski bateriji Varta Silver in Bosch S 5 imata v povprečju življenjsko dobo od šest do osem let. In povprečna življenjska doba modelov, kot so Varta Black, Varta Blue, Bosch S3, Bosch S4, je približno pet let.
Baterije znamke A-Mega lahko zdržijo do šest do sedem let.
IN ta seznam je treba izpostaviti baterije, ki spadajo v premium linije po vsem svetu znanih podjetij - Delkor, Varta Silver, Bosch S5. Menijo, da lahko zdržijo več kot sedem let.
Življenjska doba baterij v srednjem cenovnem segmentu (Mutlu, Westa, Ista) je od tri do pet let.
Baterije neznanih proizvajalcev običajno zdržijo približno eno do dve leti. Ocene o njih so najbolj negativne, zato se je bolje rešiti takšnih nakupov.

Večina sodobnih baterij znanih proizvajalcev, tudi v poceni cenovnih kategorijah, zdrži približno štiri leta. Vrhunske baterije zdržijo še dlje. Na življenjsko dobo baterije seveda vplivajo tudi pogoji delovanja baterije in skrb zanjo.

Kako izbrati baterijo, najboljše baterije

Ko izbirate baterijo za svoj avto, morate poznati več pomembnih parametrov, ki jih mora imeti baterija:

Majhen padec napetosti.
Majhen samopraznjenje med delovanjem.
Sposobnost oddajanja visokega toka.
Majhna velikost.
Minimalno vzdrževanje.

Pred nakupom baterije je sedem osnovnih korakov, ki vam bodo pomagali, da se pravilno odločite:

Nemogoče je nedvoumno odgovoriti na vprašanje, katera baterija je najboljša, saj ima katera koli baterija pozitivne in negativne strani.

Nekaj \u200b\u200bnasvetov za vzdrževanje in upravljanje baterije:

Akumulatorska baterija je stalni vir toka za shranjevanje in shranjevanje energije. Velika večina vrst polnilnih baterij temelji na ciklični pretvorbi kemične energije v električno energijo, kar vam omogoča večkratno polnjenje in praznjenje baterije.

Leta 1800 je Alessandro Volta presenetljivo odkril, ko je dve kovinski plošči - baker in cink - potopil v kozarec, napolnjen s kislino, nato pa dokazal, da skozi žico, ki ju povezuje, teče električni tok. Več kot 200 let kasneje na podlagi Voltinega odkritja še naprej proizvajajo sodobne akumulatorje.

Vrste polnilnih baterij

Od izuma prve baterije ni minilo več kot 140 let, zdaj pa si težko predstavljamo sodobni svet brez rezervnih napajalnikov, ki temeljijo na baterijah. Baterije se uporabljajo v vseh, od najbolj neškodljivih gospodinjskih naprav: nadzorne plošče, prenosni radijski sprejemniki, svetilke, prenosniki, telefoni, varnostni sistemi za finančne institucije, rezervni napajalniki za podatkovne centre, vesoljska industrija, jedrska energija, komunikacije itd. .

Svet v razvoju potrebuje električno energijo tako kot človek za življenje potrebuje kisik. Zato si oblikovalci in inženirji vsak dan prizadevajo optimizirati obstoječe vrste baterij in občasno razvijati nove vrste in podvrste.

Glavne vrste baterij so prikazane v tabeli 1.

	Uporaba	Oznaka	Delovna temperatura, ºC	Napetost celice, V	Specifična energija, W ∙ h / kg
Litij-ionski (litij-polimer, litij-mangan, litij-želez-sulfid, litij-želez-fosfat, litij-železo-itrij-fosfat, litij-titanat, litij-klor, litij-žveplo)	Transport, telekomunikacije, sistemi sončne energije, avtonomno in rezervno napajanje, Hi-Tech, mobilni viri električne energije, električno orodje, električna vozila itd.	Li-Ion (Li-Co, Li-pol, Li-Mn, LiFeP, LFP, Li-Ti, Li-Cl, Li-S)
nikljeva sol	Avtomobilski prevoz, Železniški promet, Telekomunikacije, Energija, vključno z alternativo, Sistemi za shranjevanje energije
nikelj-kadmij	Električni avtomobili, rečna in morska plovila, letalstvo
železo-nikelj	Rezervno napajanje, vlečna sila za električna vozila, krmilna vezja
nikelj-vodik
kovinski hidrid niklja	električna vozila, defibrilatorji, raketna in vesoljska tehnologija, avtonomni napajalniki, radijska oprema, svetlobna oprema.
nikelj-cink	Kamere
svinčeva kislina	Rezervni napajalni sistemi, gospodinjski aparati, UPS, nadomestni napajalniki, promet, industrija itd.
srebro-cink	Vojaška sfera
srebro-kadmij	Vesolje, komunikacije, vojaška tehnologija
cinkov brom
cink-klor

Tabela # 1. Razvrstitev shranjevalnih baterij.

Na podlagi podatkov iz tabele 1 lahko ugotovimo, da obstaja veliko vrst baterij, ki se razlikujejo po svojih značilnostih in so optimizirane za uporabo v različnih pogojih in z različno intenzivnostjo. Z uporabo novih tehnologij in komponent za proizvodnjo znanstvenikom uspe doseči potrebne lastnosti za določeno področje uporabe, na primer razvite so bile nikelj-vodikove baterije za vesoljske satelite, vesoljske postaje in drugo vesoljsko opremo. V tabeli seveda niso prikazane vse vrste, ampak le glavne, ki so razširjene.

Sodobni sistemi rezervnega in avtonomnega napajanja za industrijski in gospodinjski segment temeljijo na sortah svinčeve kisline, nikelj-kadmija (železo-nikelj se uporablja manj pogosto) in litij-ionskih baterijah, saj so ti kemični napajalniki varni in imajo sprejemljive tehnične lastnosti in stroške.

Svinčeve baterije

Ta vrsta je v sodobnem svetu najbolj zahtevana iz tega razloga univerzalne lastnosti in nizki stroški. Zaradi velikega števila sort se svinčeve baterije uporabljajo na področjih rezervnih elektroenergetskih sistemov, avtonomnih sistemov za oskrbo z električno energijo, sončnih elektrarn, UPS, različnih vrst transporta, komunikacij, varnostnih sistemov, različnih vrst prenosnih naprav, igrač itd.

Načelo delovanja svinčevih baterij

Osnova delovanja kemičnih napajalnikov temelji na medsebojnem delovanju kovin in tekočin - reverzibilna reakcija, ki se pojavi, ko so kontakti pozitivne in negativne plošče zaprti. Svinčeve baterije, kot že ime pove, so sestavljene iz svinca in kisline, kjer so pozitivno napolnjene plošče svinec, negativno nabite plošče pa svinčev oksid. Če žarnico priključite na dve plošči, se vezje zapre in nastane električni tok (gibanje elektronov), znotraj elementa pa pride do kemične reakcije. Zlasti so akumulatorske plošče korodirane in svinec prevlečen s svinčevim sulfatom. Tako se bodo v procesu praznjenja baterij na vseh ploščah tvorile usedline svinčevega sulfata. Ko se baterija popolnoma izprazni, so njene plošče prekrite z istim kovinskim svinčevim sulfatom in imajo skoraj enak naboj glede na tekočino, zato bo napetost akumulatorja zelo nizka.

Če polnilnik priključite na ustrezne sponke in ga vklopite, bo tok tekel v kislini v nasprotni smeri. Tok bo povzročil kemično reakcijo, molekule kisline se bodo razcepile in zaradi te reakcije bo svinčev sulfat odstranjen iz pozitivnih in negativnih plastelinov akumulatorja. V zadnji fazi postopka polnjenja bodo imele plošče prvotni videz: svinec in svinčev oksid, kar jim bo omogočilo, da bodo spet dobili drugačen naboj, to pomeni, da bo baterija popolnoma napolnjena.

Vendar je v praksi vse videti nekoliko drugače in plošče elektrod niso popolnoma očiščene, zato imajo baterije določen vir, po doseganju katerega se zmogljivost zmanjša na 80-70% prvotne.

Slika №3. Elektrokemijski diagram svinčeve baterije (VRLA).

Vrste svinčevih baterij

Svinec - kislinaslužijo 6, 12V baterije. Klasične zagonske baterije za motorje z notranjim zgorevanjem in še več. Potreba redno vzdrževanje in prezračevanje. Odvisno od velikega samopraznjenja.

Ventil reguliran svinec - kislina (VRLA), brez vzdrževanja - 2, 4, 6 in 12V baterije. Poceni baterije v zaprtem ohišju, ki jih lahko uporabljate v stanovanjskih naseljih, ne zahtevajo dodatnega prezračevanja in vzdrževanja. Priporočljivo za uporabo v medpomnilniku.

Vpojni stekleni mat ventil - regulirani svinec - kislina (AGM VRLA), brez vzdrževanja - 4, 6 in 12V baterije. Sodobne svinčeve baterije z absorbiranim elektrolitom (ne tekočino) in steklenimi vlakni ločevalniki veliko bolje zadržijo svinčene plošče, ne da bi jih zlomili. Ta rešitev je bistveno skrajšala čas polnjenja. AGM baterije, v kolikor polnilni tok lahko doseže 20-25, redkeje 30% nazivne zmogljivosti.

AGM VRLA baterije imajo številne modifikacije z optimiziranimi lastnostmi za ciklične in medpomnilniške načine delovanja: globoke - za pogoste globoke praznjenja, sprednji terminal - za priročno namestitev v telekomunikacijskih regalih, standardne - za splošne namene, visoke hitrosti - zagotavljajo najboljšo karakteristiko praznjenja do 30% in primeren za močne neprekinjene napajalnike, Modular - omogoča ustvarjanje zmogljivih baterijskih omaric itd.

Slika №4.

GEL ventil reguliran svinec - kislina (GEL VRLA), brez vzdrževanja - 2, 4, 6 in 12V baterije. Ena najnovejših sprememb vrste svinčeve baterije. Tehnologija temelji na uporabi gelu podobnega elektrolita, ki zagotavlja maksimalen stik z negativnimi in pozitivnimi ploščami elementov ter ohranja enakomerno konsistenco v celotnem volumnu. Ta vrsta baterije potrebujejo "pravilen" polnilnik, ki bo zagotavljal zahtevano raven toka in napetosti, le v tem primeru lahko dobite vse prednosti pred tipom AGM VRLA.

Kemični napajalniki GEL VRLA, tako kot AGM, imajo veliko podtipov, ki so najbolj primerni za določene pogoje delovanja. Najpogostejše so serije Solar - uporabljajo se za sisteme sončne energije, Marine - za pomorski in rečni promet, Deep Cycle - za pogoste globoke izpuste, sprednji terminal - sestavljeni v posebnih primerih za telekomunikacijske sisteme, GOLF - za vozičke za golf, pa tudi kot pri pralnih sušilcih, mikro majhne baterije za pogosto uporabo v mobilne aplikacije, Modular je posebna rešitev za ustvarjanje zmogljivih baterij za shranjevanje energije itd.

Slika №5.

OPzV, brez vzdrževanja - 2V baterije. Poseben celice svinčeve kisline Tip OPZV se proizvaja z uporabo cevastih anodnih plošč in gelnega elektrolita žveplove kisline. Anoda in katoda celic vsebujeta dodatno kovino - kalcij, zaradi česar se odpornost proti koroziji elektrod poveča in življenjska doba poveča. Negativne plošče so namazane z maslom, ta tehnologija zagotavlja boljši stik z elektrolitom.

OPzV baterije so odporne na globoke praznjenja in imajo dolgo življenjsko dobo do 22 let. Za izdelavo takih baterij se praviloma uporabljajo samo najboljši materiali, ki zagotavljajo visoko učinkovitost v cikličnem načinu.

Uporaba baterij OPzV je povpraševana v telekomunikacijskih instalacijah, sistemih za zasilno razsvetljavo, neprekinjenih napajalnikih, navigacijskih sistemih, gospodinjskih in industrijskih sistemih za shranjevanje energije in sončni proizvodnji.

Slika 6. Struktura baterije OPzV EverExceed.

OPzS, nizko vzdrževanje - 2, 6, 12V baterije. Stacionarne poplavljene svinčeno-kislinske baterije OPzS so izdelane s cevnimi anodnimi ploščami z dodatkom antimona. Katoda vsebuje tudi majhno količino antimona in je vrste trosilne mreže. Anoda in katoda sta ločeni z mikroporoznimi ločevalniki, ki preprečujejo kratke stike. Ohišje akumulatorja je narejeno iz posebne prozorne plastike, odporne proti udarcem, odporno proti kemičnim napadom in ognju, prezračevalni ventili pa so ognjevarni in zagotavljajo zaščito pred morebitnim vdorom plamenov in isker.

Prozorne stene vam omogočajo udoben nadzor nivoja elektrolita z uporabo najmanjših in največjih oznak. Posebna struktura ventilov omogoča dodajanje destilirane vode in merjenje gostote elektrolita, ne da bi jih odstranili. Odvisno od obremenitve se voda doliva vsake eno do dve leti.

Največ je baterij OPzS visokozmogljivo med vsemi drugimi vrstami svinčevih baterij. Življenjska doba lahko doseže od 20 do 25 let in zagotavlja življenjsko dobo do 1800 globokih 80% izpraznjevalnih ciklov.

Uporaba takšnih baterij je potrebna v sistemih s srednjim in globokim praznjenjem, vključno z kjer opazimo srednje sprožitvene tokove.

Slika №7.

Značilnosti svinčevih akumulatorjev

Z analizo podatkov iz tabele 2 lahko ugotovimo, da imajo svinčeno-kislinske baterije širok izbor modelov, ki so primerni za različne načine delovanja in pogoje delovanja.

	AGM VRLA	GEL VRLA
Kapaciteta, amper / uro
Napetost, volt
Optimalna globina praznjenja,%
Dovoljena globina praznjenja,%
Ciklični vir, D.O.D. \u003d 50%
Optimalna temperatura, ° С
Območje delovne temperature, ° С
Življenjska doba, leta pri + 20 ° С
Samopraznjenje,%
Maks. polnilni tok,% zmogljivosti
Najmanjši čas polnjenja, h
Zahteve glede storitev			1 - 2 leti
Povprečni stroški, $, 12V / 100Ah.

Preglednica 2 Primerjalne značilnosti po vrstah svinčevih baterij.

Za analizo smo uporabili povprečne podatke več kot 10 proizvajalcev baterij, katerih izdelki so že dolgo predstavljeni na ukrajinskem trgu in se uspešno uporabljajo na številnih področjih (EverExceed, BB Battery, CSB, Leoch, Ventura, Challenger, C&D Tehologije, Victron Energy, SunLight, Troian in drugi).

Litij-ionske (litijeve) baterije

Zgodba o nastanku sega v leto 1912, ko je Gilbert Newton Lewis delal na izračunu aktivnosti močnih elektrolitnih ionov in raziskoval raziskave potencialov elektrod številnih elementov, vključno z litijem. Od leta 1973 se je delo nadaljevalo in posledično so se pojavile prve litijeve baterije, ki so zagotavljale le en cikel praznjenja. Poskuse ustvarjanja litijeve baterije je ovirala aktivnost lastnosti litija, ki je ob nepravilnem načinu praznjenja ali polnjenja povzročila burno reakcijo s sproščanjem visokih temperatur in celo plamena. Sony je izdal prve mobilne telefone s podobnimi baterijami, vendar je bil po več neprijetnih dogodkih prisiljen izdelke odpoklicati nazaj. Razvoj se ni ustavil in leta 1992 so se pojavile prve "varne" baterije na osnovi litijevih ionov.

Litij-ionske baterije imajo visoko gostoto energije, zato s kompaktno velikostjo in majhno težo zagotavljajo 2-4 krat velika zmogljivost v primerjavi s svinčenimi baterijami. Nedvomno je velika prednost litij-ionskih baterij velika hitrost polnega 100% polnjenja v 1-2 urah.

Li-ionske baterije se pogosto uporabljajo v sodobni elektronski tehnologiji, avtomobilizmu, sistemih za shranjevanje energije, proizvodnji sončne energije. Zelo jih zahtevajo visokotehnološke multimedijske in komunikacijske naprave: telefoni, tablični računalniki, prenosniki, radijske postaje itd. Sodobni svet Težko si je predstavljati brez litij-ionskih napajalnikov.

Kako delujejo litijeve (litij-ionske) baterije

Načelo delovanja je uporaba litijevih ionov, ki so vezani na molekule dodatnih kovin. Običajno se poleg litija uporabljata litijev kobaltov oksid in grafit. Ko se litij-ionska baterija izprazni, se med polnjenjem ioni iz negativne elektrode (katode) premaknejo na pozitivno (anoda) in obratno. Baterijsko vezje predpostavlja prisotnost ločevalnega ločevalnika med obema deloma celice, kar je potrebno za preprečitev spontanega gibanja litijevih ionov. Ko je akumulatorski krog zaprt in poteka postopek polnjenja ali praznjenja, ioni premagajo separator in se nagibajo k nasprotno napolnjeni elektrodi.

Slika №8. Elektrokemijski diagram litij-ionske baterije.

Zaradi svoje visoke učinkovitosti so se litij-ionske baterije hitro razvijale in številne podvrste, na primer litijeve železove fosfatne baterije (LiFePO4). Spodaj je grafični diagram, kako deluje ta podtip.

Slika №9. Elektrokemijski diagram postopka praznjenja in praznjenja baterije LiFePO4.

Vrste litij-ionskih baterij

Sodobne litij-ionske baterije imajo veliko podtipov, glavna razlika je v sestavi katode (negativno nabita elektroda). Sestava anode za popolna zamenjava grafita ali uporaba grafita z dodatkom drugih materialov.

Različne vrste litij-ionskih baterij prepoznamo po njihovi kemični razgradnji. Za navadnega uporabnika je to lahko nekoliko težko, zato bo vsaka vrsta opisana čim podrobneje, vključno s polnim imenom, kemijsko definicijo, okrajšavo in kratko oznako. Za lažji opis bo uporabljen skrajšani naslov.

Litijev kobaltov oksid (LiCoO2) - Ima visoko specifično energijo, zaradi česar je litij-kobaltova baterija priljubljena v kompaktnih visokotehnoloških napravah. Akumulatorska katoda je narejena iz kobaltovega oksida, anoda pa iz grafita. Katoda ima večplastno strukturo in med praznjenjem se litijevi ioni premikajo od anode do katode. Pomanjkljivost te vrste je relativno kratkoročno življenjska doba, nizka toplotna stabilnost in omejena moč elementa.

Litij-kobaltovih baterij ni mogoče prazniti ali polniti s tokom, ki presega nazivno zmogljivost, zato lahko baterija 2,4 Ah deluje pri 2,4 A. Če za polnjenje uporabljate visoko jakost toka, bo to povzročilo pregrevanje. Optimalni polnilni tok je 0,8C, v tem primeru 1,92A. Vsaka litij-kobaltova baterija je opremljena z zaščitnim krogom, ki omejuje hitrost polnjenja in praznjenja ter omejuje tok na 1C.

Graf (slika 10) prikazuje glavne lastnosti litij-kobaltovih baterij v smislu specifične energije ali moči, specifične moči ali zmožnosti zagotavljanja visokega toka, varnosti ali možnosti vžiga pri visoki obremenitvi, delovne temperature okolje, življenjska doba in življenjska doba, stroški.

Slika №10.

Litijev manganov oksid (LiMn2O4, LMO) - Prve informacije o uporabi litija z manganovimi špineli so bile objavljene v znanstvenih poročilih leta 1983. Moli Energy je leta 1996 izdal prve serije baterij na osnovi litijevega manganovega oksida kot katodnega materiala. Ta arhitektura tvori tridimenzionalne strukture spinela, ki izboljšajo pretok ionov na elektrodo in s tem zmanjšajo notranji upor in povečajo možne nabojne tokove. Tudi prednost spinela v toplotni stabilnosti in povečana varnostvendar sta življenjska doba in življenjska doba omejena.

Nizka odpornost omogoča hitro polnjenje in praznjenje litij-manganove baterije z visokim tokom do 30A in kratkotrajnim do 50A. Primerno za električno orodje, medicinsko opremo ter hibridna in električna vozila.

Potencial litij-manganovih baterij je približno 30% manjši od potenciala litij-kobaltovih baterij, vendar ima ta tehnologija približno 50% boljše lastnosti kot baterije na osnovi nikljevih kemičnih komponent.

Prilagodljivost zasnove omogoča inženirjem, da optimizirajo lastnosti akumulatorja in dosežejo dolgo življenjsko dobo akumulatorja, visoko zmogljivost (gostota energije), največjo zmogljivost toka (gostota moči). Na primer, z dolgo življenjsko dobo ima velikost celice 18650 zmogljivost 1,1Ah, medtem ko imajo celice, optimizirane za večje kapacitete, zmogljivost 1,5Ah, vendar imajo tudi krajšo življenjsko dobo.

Graf (slika 12) odraža ne najbolj impresivne značilnosti litij-manganovih baterij, vendar se je sodobni razvoj znatno izboljšal lastnosti delovanja in narediti to vrsto konkurenčno in razširjeno.

Slika 11.

Sodobne baterije litij-manganovega tipa je mogoče proizvajati z dodatkom drugih elementov - litij-nikelj-mangan-kobaltov oksid (NMC), ta tehnologija znatno podaljša življenjsko dobo in poveča specifične energijske kazalnike. Ta spojina prinaša najboljše lastnosti vsakega sistema, tako imenovani LMO (NMC) se uporablja za večino električnih vozil, kot so Nissan, Chevrolet, BMW itd.

Litijev nikelj manganov kobaltov oksid (LiNiMnCoO2 ali NMC) - Vodilni proizvajalci litij-ionskih baterij so se osredotočili na materiale s kombinirano katodo nikelj-mangan-kobalt (NMC). Podobno kot pri litij-manganovem tipu je tudi te baterije mogoče prilagoditi, da dosežejo visoko energijsko gostoto ali veliko gostoto moči, vendar ne hkrati. Na primer, celica NMC 18650 pri zmerni obremenitvi ima zmogljivost 2,8 Ah in lahko zagotavlja največji tok 4-5A; Celica NMC, optimizirana za parametre visoke moči, ima le 2Wh, vendar lahko zagotavlja neprekinjen tok praznjenja do 20A. Posebnost NMC je v kombinaciji niklja in mangana, na primer namizne soli, v kateri sta glavni sestavini natrij in klorid, ki sta ločeno strupeni snovi.

Nikelj je znan po visoki specifični energiji, a nizki stabilnosti. Prednost mangana je, da tvori strukturo spinela in zagotavlja nizko notranjo odpornost, hkrati pa ima še vedno nizko specifično energijo. S kombiniranjem teh dveh kovin lahko dobite optimalno delovanje NMC baterija za različne načine delovanja.

NMC baterije so kot nalašč za električna orodja, e-kolesa in druge pogonske sklope. Kombinacija katodnih materialov: tretjina niklja, mangana in kobalta zagotavlja edinstvene lastnosti in znižuje tudi stroške izdelka zaradi zmanjšanja vsebnosti kobalta. Drugi podtipi, kot so NCM, CMN, CNM, MNC in MCN, imajo odlična razmerja trojnih kovin od 1 / 3-1 / 3-1 / 3. Običajno natančno razmerje proizvajalec zavaruje.

Slika 12.

Litijev železov fosfat (LiFePO4) - Leta 1996 se je na univerzi v Teksasu (in drugih sodelujočih) fosfat uporabljal kot katodni material za litijeve baterije. Litijev fosfat ponuja dobre elektrokemične lastnosti z nizko odpornostjo. To je mogoče z nanofosfatnim katodnim materialom. Glavni prednosti sta velik pretok toka in dolga življenjska doba, poleg tega pa dobra toplotna stabilnost in večja varnost.

Litijeve železo-fosfatne baterije so bolj strpne do popolnega praznjenja in manj nagnjene k "staranju" kot drugi litij-ionski sistemi. LFP-ji so tudi bolj odporni na prekomerno polnjenje, toda tako kot pri drugih litij-ionskih baterijah lahko prekomerno polnjenje povzroči škodo. LiFePO4 zagotavlja zelo stabilno napetost praznjenja 3,2 V, kar omogoča tudi uporabo samo 4 celic za ustvarjanje 12V standardne baterije, kar pa omogoča učinkovito zamenjavo svinčevih baterij. Litijeve železove fosfatne baterije ne vsebujejo kobalta, kar bistveno zmanjša stroške izdelka in je okolju prijaznejše. Zagotavlja visok tok med praznjenjem in ga lahko v samo eni uri napolnite z nazivnim tokom do polne zmogljivosti. Delovanje pri nizkih temperaturah okolice bo zmanjšalo zmogljivost, temperature nad 35 ° C pa bodo nekoliko skrajšale življenjsko dobo, vendar so zmogljivosti veliko boljše od svinčevih kislin, nikelj-kadmijevih ali nikelj-metal-hidridnih baterij. Litijev fosfat ima višjo stopnjo samopraznjenja kot druge litij-ionske baterije, zato bo morda treba uravnotežiti omare za baterije.

Slika 13.

Litijev nikelj-kobaltov aluminijev oksid (LiNiCoAlO2) - Litij-nikelj-kobaltov oksid-aluminij (NCA) baterije so bile predstavljene leta 1999. Ta vrsta zagotavlja visoko specifično energijo in zadostno specifično moč ter dolgo življenjsko dobo. Vendar obstajajo nevarnosti vžiga, zaradi česar je bil dodan aluminij, ki zagotavlja večjo stabilnost elektrokemičnih procesov, ki se pojavljajo v akumulatorju, ko visoki tokovi praznjenje in polnjenje.

Slika 14.

Litijev titanat (Li4Ti5O12) - Baterije z anodami litijevega titanata so znane že od osemdesetih let prejšnjega stoletja. Katoda je sestavljena iz grafita in je podobna arhitekturi tipične litijeve kovinske baterije. Litijev titanat ima celično napetost 2,4 V, ga je mogoče hitro napolniti in zagotavlja visok izpustni tok 10C, kar je 10-krat več od nazivne kapacitete akumulatorja.

Litij-titanatne baterije imajo podaljšano življenjsko dobo v primerjavi z drugimi li-ionskimi baterijami. Imajo visoko varnost in so sposobni delati tudi pri nizkih temperaturah (do –30 ° C) brez bistvenega zmanjšanja zmogljivosti.

Pomanjkljivost je v precej visokih stroških, pa tudi v majhnem kazalniku specifične energije, ki znaša približno 60-80Wh / kg, kar je povsem primerljivo z nikelj-kadmijevimi baterijami. Uporaba: električne napajalne enote in neprekinjeni napajalniki.

Slika 15.

Litij-polimerne baterije (Li-pol, Li-polimer, LiPo, LIP, Li-poly) - litij-polimerne baterije se od litij-ionskih baterij razlikujejo po tem, da uporabljajo poseben polimerni elektrolit. Navdušenje nad tovrstnimi baterijami, ki se je pojavilo od leta 2000, se nadaljuje vse do danes. Ustanovljena je bila ne brez razloga, saj je bilo s pomočjo posebnih polimerov mogoče ustvariti baterijo brez tekočega ali gelastega elektrolita, kar omogoča ustvarjanje baterij skoraj vseh oblik. Toda glavna težava je v tem, da trdni polimerni elektrolit zagotavlja slabo prevodnost pri sobni temperaturi, najboljše lastnosti pa se razstavijo pri segrevanju do 60 ° C. Vsi poskusi znanstvenikov, da bi našli rešitev za ta problem, so bili zaman.

Sodobne litij-polimerne baterije uporabljajo majhno količino gelnega elektrolita za boljšo prevodnost pri normalnih temperaturah. Načelo delovanja temelji na eni od zgoraj opisanih vrst. Najpogostejši je litij-kobaltov tip s polimernim gelnim elektrolitom, ki se uporablja v večini primerov.

Glavna razlika med litij-ionskimi baterijami in litij-polimernimi baterijami je v tem, da je mikroporozni polimerni elektrolit nadomeščen s tradicionalnim separatorjem. Litijev polimer ima nekoliko višjo specifično energijo in omogoča ustvarjanje tankih elementov, vendar so stroški 10–30% višji od litij-ionskih. Pomembna razlika je tudi v strukturi primera. Če za litijev polimer uporabimo tanko folijo, ki omogoča ustvarjanje tako tankih baterij, da so videti kot kreditne kartice, se litij-ionske baterije zberejo v trdnem kovinskem ohišju za tesno pritrditev elektrod.

Slika 17. Videz Li-polimerne baterije za mobilni telefon.

Specifikacije litij-ionske baterije

Tabela ne vključuje največje kapacitete celic, saj tehnologija litij-ionskih baterij ne omogoča proizvodnje močnih posameznih celic. Kadar je potrebna velika zmogljivost ali enosmerni tok, so baterije povezane vzporedno in zaporedno s pomočjo mostičkov. Stanje mora spremljati sistem za nadzor akumulatorja. Sodobne baterijske omare za UPS in sončne elektrarne na osnovi litijevih celic lahko dosežejo napetost 500-700V enosmernega toka s kapaciteto približno 400A / h, pa tudi zmogljivost 2000-3000Ah z napetostjo 48 ali 96V.

Parameter \\ Type
Napetost elementa, Volt;



Optimalna temperatura, ° С;

Življenjska doba, leta pri + 20 ° С;
Samopraznjenje na mesec,%
Maks. izpustni tok
Maks. polnilni tok
Najmanjši čas polnjenja, h
Zahteve glede storitev
Raven stroškov

Nikelj-kadmijeve baterije

Izumitelj je švedski znanstvenik Waldemar Jungner, ki je leta 1899 patentiral tehnologijo za proizvodnjo kadmijevega niklja. Leta 1990 je z Edisonom nastal patentni spor, ki pa ga je Jungner izgubil zaradi dejstva, da ni imel takih sredstev kot njegov nasprotnik. Podjetje "Ackumulator Aktiebolaget Jungner", ki ga je ustanovil Waldemar, je bilo tik pred bankrotom, vendar je podjetje, ki se je preimenovalo v "Svenska Ackumulator Aktiebolaget Jungner", nadaljevalo z razvojem. Trenutno se podjetje, ki ga je ustanovil razvijalec, imenuje "SAFT AB" in proizvaja nekatere najbolj zanesljive nikelj-kadmijeve baterije na svetu.

Nikelj-kadmijeve baterije so zelo trpežne in zanesljive. Obstajajo servisirani in neoskrbljeni modeli s kapaciteto od 5 do 1500Ah. Običajno so dobavljene kot pločevinke s suhim polnjenjem brez elektrolita z nazivno napetostjo 1,2 V. Kljub podobnosti zasnove s svinčenimi kislinami imajo nikelj-kadmijeve baterije številne pomembne prednosti v obliki stabilnega delovanja pri temperaturah od –40 ° C, zmožnosti prenašanja visokih vhodnih tokov in so optimizirane tudi z modeli za hitro praznjenje. Ni-Cd baterije so odporne na globoko praznjenje, prekomerno polnjenje in ne zahtevajo takojšnjega polnjenja vrsta svinčeve kisline... Strukturno so narejeni iz plastike, odporne proti udarcem, in dobro prenašajo mehanske poškodbe, se ne bojijo vibracij itd.

Načelo delovanja nikelj-kadmijevih baterij

Alkalne baterije, katerih elektrode so sestavljene iz hidrata nikljevega oksida z dodatki grafita, barijevega oksida in kadmijevega prahu. Elektrolit je praviloma raztopina z 20-odstotno vsebnostjo kalija in dodatkom litijevega monohidrata. Plošče so ločene z izolacijskimi ločevalniki, da se izognemo kratkim stikom, ena negativno nabita plošča je nameščena med dvema pozitivno nabitima.

Med praznjenjem nikelj-kadmijeve baterije pride do interakcije med anodo z nikljevim oksid hidratom in elektrolitnimi ioni, ki tvorijo nikelj oksid hidrat. Hkrati kadmijeva katoda tvori kadmijev oksid hidrat in tako ustvarja potencialno razliko do 1,45 V, ki zagotavlja napetost v bateriji in v zunanjem zaprtem krogu.

Postopek polnjenja nikelj-kadmijevih baterij spremlja oksidacija aktivne mase anod in prehod hidrata nikljevega oksida v hidrat nikljevega oksida. Hkrati se katoda reducira in tvori kadmij.

Prednost načela delovanja nikelj-kadmijeve baterije je, da se vse komponente, ki nastanejo med praznjenjem in polnjenjem, skoraj ne raztopijo v elektrolitu in tudi ne vstopijo v stranske reakcije.

Slika 16. Struktura Ni-Cd baterije.

Vrste nikljevih kadmijevih baterij

Ni-Cd baterije se danes najpogosteje uporabljajo v industriji, kjer je potrebna najrazličnejša uporaba moči. Številni proizvajalci ponujajo več podtipov nikelj-kadmijevih baterij, ki zagotavljajo najboljše zmogljivosti v določenih načinih:

čas praznjenja 1,5 - 5 ur ali več - baterije na servisu;

čas praznjenja 1,5 - 5 ur ali več - baterije brez vzdrževanja;

čas praznjenja 30 - 150 minut - servisirane baterije;

čas praznjenja 20 - 45 minut - servisirane baterije;

čas praznjenja 3 - 25 minut - servisirane baterije.

Značilnosti nikeljevih kadmijevih baterij

Parameter \\ Type	Nikelj Kadmij / Ni-Cd
Kapaciteta, amper / uro;
Napetost elementa, Volt;
Optimalna globina praznjenja,%;
Dovoljena globina izpusta,%;
Ciklični vir, D.O.D. \u003d 80%;
Optimalna temperatura, ° С;
Območje delovne temperature, ° С;
Življenjska doba, leta pri + 20 ° С;
Samopraznjenje na mesec,%
Maks. izpustni tok
Maks. polnilni tok
Najmanjši čas polnjenja, h
Zahteve glede storitev	Brez vzdrževanja ali brez nadzora
Raven stroškov	srednje (300 - 400 $ 100Ah)

Zaradi visokih tehničnih lastnosti je ta vrsta baterij zelo privlačna za reševanje industrijskih problemov, kadar je potrebno zelo zanesljivo rezervno napajanje z dolgo življenjsko dobo.

Nikeljeve železne baterije

Prvič jih je ustvaril Waldemar Jungner leta 1899, ko je poskušal najti cenejši analog kadmija v nikelj-kadmijevih baterijah. Po dolgih preizkušnjah je Jungner opustil uporabo železa, saj je bilo polnjenje prepočasi. Nekaj \u200b\u200blet kasneje je Thomas Edison ustvaril nikelj-železno baterijo za pogon vozil Baker Electric in Detroit Electric.

Nizki stroški proizvodnje so omogočili, da se nikelj-železove baterije v električnem prometu povprašujejo kot vlečne baterije, uporabljajo pa se tudi za elektrifikacijo osebnih avtomobilov, napajanje krmilnih vezij. V zadnjih letih se govori o nikelj-železnih baterijah nova močsaj ne vsebujejo strupenih elementov, kot so svinec, kadmij, kobalt itd. Nekateri proizvajalci jih trenutno promovirajo za sisteme obnovljive energije.

Načelo delovanja nikelj-železnih baterij

Elektrika se shranjuje z uporabo nikljevega oksid hidroksida kot pozitivne plošče, železa kot negativne plošče in tekočega elektrolita v obliki kavstičnega kalija. Nikelj stabilne cevi ali "žepki" vsebujejo aktivno snov

Tip nikelj-železo je zelo zanesljiv. vzdrži globoke praznjenja, pogoste polnjenja in je lahko tudi v premalo napolnjenem stanju, kar je zelo škodljivo za svinčeve baterije.

Značilnosti baterij iz nikljevega železa

Parameter \\ Type	Nikelj Kadmij / Ni-Cd
Kapaciteta, amper / uro;
Napetost elementa, Volt;
Optimalna globina praznjenja,%;
Dovoljena globina izpusta,%;
Ciklični vir, D.O.D. \u003d 80%;
Optimalna temperatura, ° С;
Območje delovne temperature, ° С;
Življenjska doba, leta pri + 20 ° С;
Samopraznjenje na mesec,%
Maks. izpustni tok
Maks. polnilni tok
Najmanjši čas polnjenja, h
Zahteve glede storitev	Nizki stroški vzdrževanja
Raven stroškov	srednje, nizko