ООО «Просис»


тел:+7 (495) 787-98-21
Адрес:107207 Москва, Щелковское шоссе, 77
e-mail: ps@pr-sys.ru

Аккумуляторные батареи

Электрический аккумулятор — химический источник тока многоразового действия, основная специфика которого заключается в обратимости внутренних химических процессов, что обеспечивает его многократное циклическое использование (через заряд-разряд) для накопления энергии и автономного электропитания различных электротехнических устройств и оборудования.

Принцип действия аккумулятора основан на обратимости химической реакции. Работоспособность аккумулятора может быть восстановлена путём заряда, то есть пропусканием электрического тока в направлении, обратном направлению тока при разряде.

Несколько электрических аккумуляторов, объединенных в одну электрическую цепь, составляют аккумуляторную батарею.

Электрические и эксплуатационные характеристики аккумулятора зависят от материала электродов и состава электролита.

Сейчас наиболее распространены следующие аккумуляторы:

Тип

ЭДС (В)

Область применения

Свинцово-кислотные (Lead Acid)

2,1

троллейбусы, трамваи, автомобили, мотоциклы, электропогрузчики, штабелеры, электротягачи, аварийное электроснабжение, источники бесперебойного питания

Никель-кадмиевые (NiCd)

1,2

замена стандартного гальванического элемента, строительные электроинструменты, троллейбусы.

Никель-металл-гидридные (NiMH)

1,2

замена стандартного гальванического элемента, электромобили

Литий-ионные (Li ion)

3,7

мобильные устройства, строительные электроинструменты, электромобили

Литий-полимерные (Li pol)

3,7

мобильные устройства, электромобили

Никель-цинковые (NiZn)

1,6

замена стандартного гальванического элемента

По мере исчерпания химической энергии напряжение и ток падают, аккумулятор перестаёт действовать. Зарядить аккумулятор (батарею аккумуляторов) можно от любого источника постоянного тока с бо́льшим напряжением при ограничении тока. Стандартным считается зарядный ток (в амперах) в 1/10 номинальной ёмкости аккумулятора (в ампер⋅часах). Многие типы аккумуляторов имеют различные ограничения, которые необходимо учитывать при зарядке и последующей эксплуатации, например NiMH-аккумуляторы чувствительны к перезаряду, литиевые — к переразряду, напряжению и температуре. NiCd- и NiMH-аккумуляторы имеют так называемый эффект памяти, заключающийся в снижении ёмкости, в случае когда зарядка осуществляется при не полностью разряженном аккумуляторе. Также эти типы аккумуляторов обладают заметным саморазрядом, то есть, они постепенно теряют заряд, даже не будучи подключенными к нагрузке. Для борьбы с этим эффектом может применяться капельная подзарядка.

Сегодня в промышленности, строительстве, связи, на транспорте и т. д. применяется огромное количество различных типов аккумуляторных батарей, различающихся типом, номиналами, эксплуатационными характеристиками и т. д. Они характеризуются не только плотностью энергии, но также сроком службы, требованиями по установке, степенью саморазряда и эксплуатационными расходами.

Никель-кадмиевые аккумуляторные батареи (NiCd) используются достаточно давно, но имеют относительно низкую энергетическую плотность. Они обеспечивают длительный срок службы, высокие значения тока разряда и, что немаловажно, разумные цены. Основная область их применения — радиостанции, биологическое и медицинское оборудование, профессиональные видеокамеры и электроинструмент. Никель-кадмиевые батареи содержат токсичные вещества и представляют собой опасность для окружающей среды.

Никель-металлгидридные аккумуляторные батареи (NiMH) имеют более высокую по сравнению с никель-кадмиевыми батареями энергетическую плотность, но и меньший срок службы. Они не содержат токсичных веществ. Применяются в мобильных телефонах и ноутбуках.

Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи (SLA, VRLA, SLI) наиболее выгодны при использовании в энергоемких приложениях, где вопрос их веса существенного значения не имеет. Они наилучшим образом подходят для использования в больничном оборудовании, креслах-каталках, в системах аварийного освещения и источниках бесперебойного питания, в автомобильной технике.

Литий-ионные аккумуляторные батареи (Li-Ion) наилучшим образом подходят для тех приложений, в которых необходима высокая емкость батарей и одновременно предъявляются жесткие требования к их весу. Они обладают очень высокой энергетической плотностью и малым весом — наиболее важными достоинствами любых аккумуляторных батарей. Однако при этом требуют строгого соблюдения правил эксплуатации и техники безопасности. Применяются в ноутбуках и мобильных телефонах.

Литий-полимерные аккумуляторные батареи представляют более дешевую версию литий-ионных батарей: принцип их действия основан на тех же процессах. Они могут иметь тонкий корпус и чаще всего применяются в мобильных телефонах.

Перезаряжаемые алкалиновые батареи заменяют некоторые типы аккумуляторных батарей для бытовых электронных устройств. Их ограниченный срок службы компенсируется пониженным саморазрядом, что позволяет считать идеальным их применение в портативных устройствах, фотоаппаратах, вспышках.

В таблице приведены сравнительные характеристики шести основных типов аккумуляторных батарей:

Характеристики

Типы аккумуляторных батарей

NiCd

NiMH

Кислотные

Li-Ion

Li-Ion полимерные

Перезаряжаемые алкалиновые

Энергетическая плотность, Вт/кг

45...80

60...120

30...50

110...160

100...130

80

Внутреннее сопротивление, мОм

100...200 (батарея на 6 В)

200...300 (батарея на 6 В)

менее

100

(батарея на 6 В)

150...250 (батарея на 7,2 В)

200...300 (батарея на 7,2 В)

200...2000 (батарея на 6 В)

Число циклов заряд/разряд до снижения емкости на 80 %

1500

300...500

200... 300

500...100 0

300...500

50(при сниж емк. на 50%)

Время быстрого заряда, час.

1

2...4

8...16

2...4

2...4

2...3

Допустимый перезаряд

средний

низкий

высокий

очень низкий

низкий

средний

Саморазряд за месяц при комнатной температуре, %

20

30

5

10

10

0,3

Напряжение на элементе, В

1,25

1,25

2

3,6

3,6

1,5

Диапазон рабочих температур, "С

-40...6О

-20...60

-20...60

-20...60

0...60

0...65

Обслуживание, через

З0...60дн.

60...90дн.

3...6 м-цев

не регл.

не регл.

не регл.

Примечание:

• внутреннее сопротивление батареи зависит от внутреннего сопротивления каждого ее элемента, типа схемы защиты и количества элементов в батарее. Схема защиты литий-ионных и литий-полимерных батарей увеличивает их внутреннее сопротивление в среднем на 100 мОм (0,1 Ом);

• срок службы аккумуляторной батареи зависит от регулярности ее обслуживания. Полный периодический разряд может привести к его уменьшению почти в три раза за короткий срок;

• срок службы зависит также и от степени разряда — при частичных разрядах он больше, чем при полных;

• наибольший ток разряда никель-кадмиевых и никель-металлгидридных батарей допустим сразу же после заряда, затем его значение уменьшается. Никель-кадмиевые батареи теряют 10 % своей емкости в течение первых 24 ч после заряда, затем снижение емкости составляет около 10 % каждые 30 дней. Саморазряд увеличивается с ростом температуры;

• схема или цепь защиты, устанавливаемая внутри литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторных батарей, потребляет около 3 % их энергии в месяц;

• типовое значение напряжения на элементе никель-кадмиевых и никель-металлгидридных батарей составляет 1,25 В в режиме холостого хода, а под нагрузкой — 1,2 В. Это справедливо для любых элементов таких батарей;

• допускается заряд кислотных аккумуляторных батарей им пульсами сильного тока.

• никель-кадмиевые аккумуляторные батареи имеют наименьшее время заряда, допускают наибольший ток нагрузки и обладают наименьшим соотношением цена/срок службы, но в то же время они наиболее критичны к точному соблюдению требований по правильной эксплуатации.

Наряду с рассмотренными выше наиболее известными аккумуляторными батареями, существуют и другие типы батарей.

Компания «Просис» может предложить клиентам различные типы аккумуляторных батарей и, в частности, батареи SONNENSCHEIN, СOSLIGHT и VENTURA.