Різновиди акумуляторних батарей. Різноманітність видів акумуляторів

Акумулятор - це багаторазове джерело струму, яке призначене для накопичення та зберігання енергії. Його робота заснована на оборотних окисно-відновних реакціях, що дає можливість використовувати батарею багаторазово. Для створення акумуляторної батареї кілька акумуляторів з'єднують в один ланцюг.

Види акумуляторів

Для побутових приладів та інструментів використовується кілька типів акумуляторних батарей, які відрізняються за матеріалами, що використовуються для їх виготовлення.

Нікель-кадмієві (NiCd)

Цей акумулятор витримує велику кількість розрядів і зарядів, стійкий до низьких температур і має великий допустимий струм розряду. Одними з основних його переваг є низька ціна і великий термін служби. Недоліки цього виду в тому, що він швидко саморозряджається і має низьку щільність енергії.

Основним недоліком такого обладнання є ефект пам'яті, що призводить до зниження корисної ємності при неповному розряді батареї. Для відновлення номінальної потужності треба повністю розрядити, а потім знову зарядити цей пристрій. Щоб збільшити термін служби такого обладнання, необхідно його повністю розряджати і тільки потім ставити на зарядку. Для заряду треба використовувати тільки той пристрій, який йшов у комплекті, або таким, що відповідає вимогам виробника батареї.

Нікель-металогідридні (NiMh)

Такі батареї з'явилися пізніше, і вони перспективніші. Зараз вони масово використовуються для різної побутової техніки, але для телефонів та ноутбуків застосовуються ще прогресивніші види.

Літій-іонні (LiIon)

Такий акумулятор найчастіше використовується для живлення ноутбуків, фотоапаратів та іншої техніки, але в сучасних телефонах він уже використовується рідко, оскільки витісняється прогресивнішим типом батарей. Їхній основний недолік у високій чутливості до перезаряду, тому в пристроях, де використовуються такі батареї, обов'язково встановлюють контролер, який обмежує заряд.

Літій-полімерні (LiPol)

Найсучасніші пристрої, основною їх відмінністю є те, що гелеподібний електроліт, тому такі акумулятори можуть бути дуже тонкими. Вони найчастіше застосовуються в мобільних телефонах, плеєрах та іншій техніці, що має невеликі розміри. Так як такі батареї також чутливі до перезаряду, не можна використовувати їх у пристроях з несправним контролером заряду. Якщо порушується герметичність, також не можна експлуатувати таку батарею.

Пристрій

Раніше акумуляторні батареї для побутової техніки та телефонів за своєю будовою були точною копією тих, що використовуються в автомобілях. Сучасні технології дозволили розробити літій-іонні батареї, які мають катод покритий алюмінієвою, а анод мідною фольгою. У літій-полімерних моделях як банки використовуються м'які пакети, які заповнюються гелеподібним розчином літію в полімері.

Щоб контролювати заряд, така акумуляторна батарея обов'язково має пристрій, виконаний у вигляді електронної плати. Замість звичних двох контактів такі батареї з платою телефону з'єднуються за допомогою конвектора — багатополюсного з'єднання.

Принцип роботи

Незалежно від типу, будь-який акумулятор працює завдяки наявності різниці напруги між пластинами з металу, зануреними в електроліт.

Хімічні процеси, що відбуваються в батареї, є оборотними, тому після її розрядження є можливість за допомогою заряду відновити працездатність. Під час заряду струм пропускають у протилежному напрямку, який буде при розряді акумулятора.

Основною характеристикою є ємність, тобто величина заряду, що повністю заряджена батарея може віддати при розряді до найменшого допустимого значення. Для її виміру зазвичай використовуються Ач.

Області застосування

Акумулятор використовується у різних галузях та має широке застосування. Акумуляторні батареї застосовують для освітлення вагонів, живлення різної апертури на автомобілях, мобільних телефонах, побутовій техніці та електроніці.

Для того, щоб убезпечити комп'ютер та наявну інформацію при раптовому зникненні живлення, використовуються . Основним його елементом є АКБ. Початковий запуск будь-якого автомобіля не можливий без зарядженої акумуляторної батареї.

Як вибрати акумулятор

Розглянемо особливості вибору АКБ для мобільного телефону. Спочатку потрібно розібратися, яка батарея встановлена ​​у вашому телефоні, оскільки вона може бути знімною або незнімною.

Якщо її можна зняти, то відкривають задню кришку телефону та уважно вивчають характеристики батареї:

• Місткість.
• Модель.
• напруга.

За наявності та незнімної АКБ, її дані можна дізнатися з паспорта телефону або на сайті виробника. Сучасний ринок пропонує оригінальні акумулятори, аналогічні та «ноунейм». На останній варіант краще взагалі не звертати уваги, тому що така батарея може не тільки вивести з ладу телефон, а навіть вибухнути.

Між собою оригінальні та аналогові вироби практично нічим не відрізняються за своїми характеристиками, але оригінальні батареї будуть набагато дорожчими. Зверніть увагу, що деякі виробники не роблять оригінальні запчастини, тому в такому випадку доведеться купувати аналогічне джерело живлення.

Акумулятор для автомобіля

У цьому випадку слід звертати увагу на такі характеристики як ємність, пусковий струм та габарити виробу. Важливо, щоб ємність і величина пускового струму не дуже відрізнялися від акумуляторної батареї, що була встановлена ​​на заводі-виробнику, так як генератор та інше обладнання розраховані на певні їх значення.

Крім описаних характеристик, звертають увагу на наявність додаткових елементів: ручка для зручного транспортування, захист клем, наявність вбудованого індикатора заряду.

Гідності й недоліки

Розглянемо, які є переваги та недоліки у різних типів батарей.

Переваги NiCd пристроїв:

• Швидка зарядка, можна використовувати струм, який дорівнює і навіть перевищує ємність батареї, зловживати часто великим зарядним струмом не можна і якщо потрібно швидкий заряд, використовують пристрої, що визначають повний заряд батареї, після чого вони повинні відключатися.
• Можуть давати навантаження струм великого значення.
• Якщо дотримуються правила експлуатації, то термін служби буде більшим.
• Можливість відновлення при зниженні ємності.
• Доступна вартість.

Недоліки будуть такі:

• Наявність ефекту пам'яті.
• Високий рівень саморозряду.
• Велика вага та розміри.
• Потрібна спеціальна утилізація через наявність кадмію.

Особливості NiMh батарей:

• Більше щільність електроенергії, тому вони мають меншу вагу та розміри.
• Термін служби залежить від глибини розряду, щоб батарея довше служила, краще експлуатувати її не з повним, а з поверхневим розрядом.
• Заряджання не може проводитися так швидко, як у попередньому варіанті.
• "Ефект пам'яті" виражений набагато менше.
• Вони мають невелику кількість робочих циклів.
• Високий саморозряд, що сягає 30% на місяць.

LiIon батареї мають такі переваги:

• Невелика вага і розміри досягається за рахунок високої щільності електроенергії.
• Незначний саморозряд.
• На протязі всього терміну служби не вимагають жодного обслуговування.

Недоліки таких АКБ такі:

• Висока ціна.
• Зберігати такі батареї треба лише зарядженими.
• Навіть якщо вони не використовуються, відбувається процес старіння вже через два роки, якщо ними не користуватися, вони зазвичай виходять з ладу.

LiPol пристрої є найсучаснішими, але поки що масово вони не застосовуються, тому об'єктивно оцінити їх переваги і недоліки поки не можна.

Якщо порівнювати їх з іншими типами, то в таких пристроях менше робочих циклів і вони розраховані на невеликий струм навантаження. Технологія виготовлення дозволяє створювати тонкі і пластичні геометричні форми, що нехарактерно для інших типів батарей. Як і у всього нового, вартість таких батарей поки що висока.

Зараз в електронних пристроях здебільшого використовуються NiMh та LiIon акумулятори. У перших буде більший термін служби при помірних навантаженнях і нижча вартість, у других просте обслуговування та великий термін служби при інтенсивних навантаженнях. Нікель-кадмієві пристрої вже практично не використовуються, а літій-полімерні лише завойовують ринок.

Акумуляторна батарея – це джерело постійного струму, яке призначене для накопичення та зберігання енергії. Переважна кількість типів акумуляторних батарей заснована на циклічному перетворенні хімічної енергії на електричну, це дозволяє багаторазово заряджати і розряджати батарею.

Ще в 1800 році Алессандро Вольта зробив разюче відкриття, коли опустив у банку, наповнену кислотою, дві металеві пластини - мідну і цинкову, після чого довів, що по дроту, що з'єднує їх, протікає електричний струм. Більш ніж через 200 років, сучасні акумуляторні батареї продовжують виробляти на основі відкриття Вольта.

Види акумуляторних батарей

З часу винаходу першого акумулятора минуло не більше 140 років і зараз важко уявити сучасний світ без резервних джерел живлення на основі батарей. Акумулятори застосовуються всюди, починаючи з найнешкідливіших побутових пристроїв: пульти керування, переносні радіоприймачі, ліхтарі, ноутбуки, телефони, і закінчуючи системами безпеки фінансових установ, резервними джерелами живлення для центрів зберігання та передачі даних, космічною галуззю, атомною енергетикою, зв'язком тощо. буд.

Світ, що розвивається, потребує електричної енергії настільки сильно, скільки людині потрібен кисень для життя. Тому конструктори та інженери щодня ведуть роботу з оптимізації наявних типів акумуляторів та періодично розробляють нові види та підвиди.

Основні види акумуляторів наведено у таблиці №1.

	Застосування	Позначення	Робоча температура, ºC	Напруга елемента,	Питома енергія, Вт∙ч/кг
Літій-іонний (Літій-полімерний, літій-марганцевий, літій-залізно-сульфідний, літій-залізно-фосфатний, літій-залізо-іттрій-фосфатний, літій-титанатний, літій-хлорний, літій-сірчаний)	Транспорт, телекомунікації, системи сонячної енергії, автономне та резервне електропостачання, Hi-Tech, мобільні джерела живлення, електроінструмент, електромобілі і т.д.	Li-Ion (Li-Co, Li-pol, Li-Mn, LiFeP, LFP, Li-Ti, Li-Cl, Li-S)
нікель-сольовий	Автомобільний транспорт, Ж\Д транспорт, Телекомунікації, Енергетика, в тому числі альтернативна, Системи накопичення енергії
нікель-кадмієвий	Електрокари, річкові та морські судна, авіація
залізо-нікелевий	Резервне електроживлення, тягові для електротранспорту, ланцюги керування
нікель-водневий
нікель-метал-гідридний	електромобілі, дефібрилятори, ракетно-космічна техніка, системи автономного енергопостачання, радіоапаратура, освітлювальна техніка.
нікель-цинковий	Фотоапарати
свинцево-кислотний	Системи резервного харчування, побутова техніка, ДБЖ, альтернативні джерела живлення, транспорт, промисловість та ін.
срібно-цинковий	Військова сфера
срібно-кадмієвий	Космос, зв'язок, військові технології
цинк-бромний
цинк-хлорний

Таблиця №1.Класифікація акумуляторних батарей.

Виходячи з наведених даних у таблиці №1, можна дійти висновку, що існує досить багато видів акумуляторів, відмінних за своїми характеристиками, які оптимізовані для застосування у різноманітних умовах та з різною інтенсивністю. Застосовуючи для виробництва нові технології та компоненти, вченим вдається досягати необхідних показників для конкретної галузі застосування, наприклад, для космічних супутників, космічних станцій та іншого космічного обладнання розробили нікель-водневі акумулятори. Звичайно, в таблиці наведено далеко не всі типи, а лише основні, які набули поширення.

Сучасні системи резервного та автономного електроживлення для промислового та побутового сегмента засновані на різновидах свинцево-кислотних, нікель-кадмієвих (рідше застосовуються залізо-нікелевий тип) та літій-іонних акумуляторах, оскільки ці хімічні джерела живлення безпечні та мають прийнятні технічні характеристики та вартість.

Свинцево-кислотні акумуляторні батареї

Цей тип є найбільш затребуваним у сучасному світі через універсальні особливості та невисоку вартість. Завдяки наявності великої кількості різновидів, свинцево-кислотні акумулятори застосовується в областях систем резервного живлення, системах автономного електропостачання, сонячних електростанцій, ДБЖ, різних видах транспорту, зв'язку, системах безпеки, різних видах портативних пристроїв, іграшках і т.д.

Принцип дії свинцево-кислотних батарей

Основа роботи хімічних джерел живлення заснована на взаємодії металів та рідини – оборотної реакції, що виникає при замиканні контактів позитивних та негативних пластин. Свинцево-кислотні акумулятори, як відомо з назви, складаються із свинцю та кислоти, де позитивно зарядженими пластинами є свинець, а негативно зарядженими – оксид свинцю. Якщо підключити до двох пластин лампочку, ланцюг замкнеться і виникне електричний струм (рух електронів), а всередині елемента виникне хімічна реакція. Зокрема відбувається корозія пластин батареї, свинець покривається сульфатом свинцю. Таким чином, у процесі розряду акумулятора на всіх пластинах утворюватиметься наліт із сульфату свинцю. Коли акумулятор повністю розряджений, його пластини покриті однаковим металом - сульфатом свинцю і мають практично однаковий заряд щодо рідини, відповідно, напруга батареї буде дуже низька.

Якщо до батареї підключити зарядний пристрій до відповідних клем і включити його, струм протікатиме в кислоті у зворотному напрямку. Струм викликатиме хімічну реакцію, молекули кислоти – розщеплюватись і за рахунок цієї реакції відбуватиметься видалення сульфату свинцю з позитивних та негативних пластилін батареї. У фінальній стадії зарядного процесу пластини матимуть первозданний вигляд: свинець та оксид свинцю, що дозволить їм знову отримати різний заряд, тобто батарея буде повністю заряджена.

Однак на практиці все виглядає трохи інакше і пластини електродів очищаються не повністю, тому акумулятори мають певний ресурс, по досягненні якого знижується ємність до 80-70% від початкової.

Малюнок №3.Електрохімічна схема свинцево-кислотного акумулятора (VRLA)

Типи свинцево-кислотних батарей

Lead-Acid, що обслуговуються – 6, 12В батареї. Класичні стартерні акумулятори для двигунів внутрішнього згоряння та не тільки. Потребують регулярного обслуговування та вентиляції. Схильні до високого саморозряду.

Valve Regulated Lead-Acid (VRLA), що не обслуговуються – 2, 4, 6 та 12В батареї. Недорогі акумулятори в герметизованому корпусі, які можна використовувати у житлових приміщеннях, не потребують додаткової вентиляції та обслуговування. Рекомендовані для використання у буферному режимі.

Absorbent Glass Mat Valve Regulated Lead-Acid (AGM VRLA), що не обслуговуються - 4, 6 і 12В батареї. Сучасні акумулятори свинцево-кислотного типу з абсорбованим електролітом (не рідкий) та скловолоконними роздільними сепараторами, які значно краще зберігають свинцеві пластини, не даючи їм руйнуватися. Таке рішення дозволило значно знизити час заряду батарей AGM, оскільки зарядний струм може досягати 20-25, рідше 30% від номінальної ємності.

Акумулятори AGM VRLA мають безліч модифікацій з оптимізованими характеристиками для циклічного та буферного режимів роботи: Deep – для частих глибоких розрядів, фронт-термінальні – для зручного розташування в телекомунікаційних стійках, Standard – загального призначення, High Rate – забезпечують кращу розрядну характеристику до 30% підходять для потужних джерел безперебійного живлення, Modular дозволяють створювати потужні батарейні кабінети і т.д.



Малюнок №4.

GEL Valve Regulated Lead-Acid (GEL VRLA), що не обслуговуються - 2, 4, 6 і 12В батареї. Одна із останніх модифікацій свинцево-кислотного типу акумуляторів. Технологія заснована на застосування гелеподібного електроліту, який забезпечує максимальний контакт з негативними та позитивними пластинами елементів та зберігає одноманітну консистенцію по всьому об'єму. Даний тип акумуляторів вимагає «правильного» зарядного пристрою, який забезпечить необхідний рівень струму та напруги, лише в цьому випадку можна отримати всі переваги порівняно з типом AGM VRLA.

Хімічні джерела живлення GEL VRLA, як і AGM, мають безліч підвидів, які найкраще підходять для певних режимів роботи. Найпоширенішими є серії Solar – використовуються для систем сонячної енергії, Marine – для морського та річкового транспорту, Deep Cycle – для частих глибоких розрядів, фронт-термінальні – зібрані у спеціальних корпусах для телекомунікаційних систем, GOLF – для гольф-карів, а також для підлогомийних машин, Micro - невеликі акумулятори для частого використання в мобільних додатках, Modular - спеціальне рішення щодо створення потужних акумуляторних банків для накопичення енергії і т.д.



Малюнок №5.

OPzV, що не обслуговуються – 2В батареї. Спеціальні свинцево-кислотні елементи типу OPZV виготовлені із застосуванням трубчастих пластин анода та сірчанокислотним гелеподібним електролітом. Анод та катод елементів містять додатковий метал – кальцій, завдяки якому підвищується стійкість електродів до корозії та збільшується термін служби. Негативні пластини – намазні, ця технологія забезпечує найкращий контакт із електролітом.

Акумулятори OPzV стійкі до глибоких розрядів і мають тривалий термін служби до 22 років. Як правило, для виготовлення подібних елементів живлення застосовують лише кращі матеріали, щоб забезпечити високу ефективність роботи в циклічному режимі.

Застосування OPzV акумуляторів затребуване в телекомунікаційних установках, системах аварійного освітлення, джерелах безперебійного живлення, системах навігації, побутових та промислових системах накопичення енергії та сонячної електрогенерації.


Малюнок №6.Будова OPzV акумулятора EverExceed.

OPzS, малообслуговуються - 2, 6, 12В батареї. Стаціонарні заливні свинцево-кислотні акумулятори OPzS виготовляються із трубчастими пластинами анода з додаванням сурми. Катод також містить невелику кількість сурми і являє собою намазний ґратчастий тип. Анод і катод розділені мікропористими сепараторами, які запобігають короткому замиканню. Корпус акумуляторів виконаний із спеціального удароміцного, стійкого до хімічного впливу та вогню прозорого пластику, а вентильовані клапани відносяться до пожежобезпечного типу та забезпечують захист від можливого попадання полум'я та іскор.

Прозорі стінки дозволяють зручно контролювати рівень електроліту за допомогою позначок мінімального та максимального значення. Спеціальна структура клапанів дає можливість без їх зняття доливати дистильовану воду та вимірювати щільність електроліту. Залежно від навантаження, доливання води здійснюється раз на один – два роки.

Акумуляторні батареї типу OPzS мають найвищі характеристики серед усіх інших видів свинцево-кислотних батарей. Термін служби може досягати 20 – 25 років та забезпечувати ресурс до 1800 циклів глибокого 80% розряду.

Застосування таких батарей необхідно в системах з вимогами середнього та глибокого розряду, в т.ч. де спостерігаються пускові струми середньої величини.



Малюнок №7.

Характеристики свинцево-кислотних акумуляторів

Аналізуючи наведені в таблиці №2 дані, можна дійти висновку, що свинцево-кислотні акумулятори мають широкий вибір моделей, які підходять для різних режимів роботи та умов експлуатації.

			AGM VRLA	GEL VRLA
Місткість, Ампер/година
Напруга, Вольт
Оптимальна глибина розряду, %
Допустима глибина розряду, %
Циклічний ресурс, D.O.D. = 50%
Оптимальна температура, °С
Діапазон робочих температур, °С
Термін служби, років при +20 ° С
Саморозряд, %
Макс. струм заряду, % від ємності
Мінімальний час заряду, год
Вимоги до обслуговування						1 – 2 роки
Середня вартість, $, 12В/100Ач.

Таблиця №2.Порівняльні характеристики за видами свинцево-кислотних батарей.

Для аналізу використовувалися середні дані більш ніж 10 виробників батарей, продукція яких представлена ​​на ринку України протягом тривалого часу і успішно застосовується в багатьох областях (EverExceed, B.B. Battery, CSB, Leoch, Ventura, Challenger, C&D Techologies, Victron Energy, SunLight , Troian та інші).

Літій-іонні (літієві) акумуляторні батареї

Історія проходження походження йде в 1912, коли Гілберт Ньютон Льюїс працював над обчисленням активностей іонів сильних електролітів і проводив дослідження електродних потенціалів цілого ряду елементів, включаючи літій. З 1973 року роботи було відновлено і в результаті з'явилися перші елементи живлення на основі літію, які забезпечували лише один цикл розряду. Спроби створити літієвий акумулятор ускладнювали активність властивостей літію, які при неправильних режимах розряду або заряду викликали бурхливу реакцію з виділенням високої температури і навіть полум'я. Компанія Sony випустила перші мобільні телефони з подібними акумуляторами, але змушена була відкликати продукцію назад після кількох неприємних інцидентів. Розробки не припинялися і в 1992 з'явилися перші «безпечні» акумулятори на основі іонів літію.

Акумулятори літій-іонного типу мають високу щільність енергії і завдяки цьому при компактному розмірі та легкій вазі забезпечують у 2-4 рази більшу ємність порівняно зі свинцево-кислотними акумуляторами. Безперечно, великою перевагою літій-іонних батарей є висока швидкість повної 100% перезаряджання протягом 1-2 годин.

Li-ion батареї набули широкого застосування в сучасній електронній техніці, автомобілебудуванні, системах накопичення енергії, сонячної генерації електроенергії. Вкрай потрібні у високотехнологічних пристроях мультимедіа та зв'язку: телефонах, планшетних комп'ютерах, ноутбуках, радіостанціях і т. д. Сучасний світ складно уявити без джерел живлення літій-іонного типу.

Принцип дії літієвих (літій-іонних) батарей

Принцип роботи полягає у використанні іонів літію, пов'язаних молекулами додаткових металів. Зазвичай, на додаток до літію застосовуються літійкобальтоксид та графіт. При розряді літій-іонного акумулятора відбувається перехід іонів від негативного електрода (катода) до позитивного (аноду) і при заряді. Схема акумулятора передбачає наявність роздільного сепаратора між двома частинами елемента, це необхідно для запобігання мимовільному переміщенню іонів літію. Коли ланцюг акумулятора замкнутий і відбувається процес заряду або розряду, іони долають розділовий сепаратор, прагнучи протилежно зарядженого електрода.

Малюнок №8.Електрохімічна схема літій-іонного акумулятора.

Завдяки своїй високій ефективності, літій-іонні акумулятори отримали бурхливий розвиток та безліч підвидів, наприклад, літій-залізо-фосфатні акумулятори (LiFePO4). Нижче наведено графічну схему роботи цього підтипу.

Малюнок №9.Електрохімічна схема процесу розряду та розряду LiFePO4 батареї.

Типи літій-іонних акумуляторів

Сучасні літій-іонні акумулятори мають багато підтипів, основна різниця яких полягає у складі катода (негативно зарядженого електрода). Також може змінюватися склад анода для заміни графіту або використання графіту з додаванням інших матеріалів.

Різні види літій-іонних акумуляторів позначаються за їх хімічним розкладанням. Для рядового користувача це може бути складно, тому кожен тип буде описаний максимально докладно, включаючи його повну назву, хімічне визначення, абревіатуру і коротке позначення. Для зручності опису використовуватиметься скорочена назва.

Літій кобальт оксид (LiCoO2)– Має високу питому енергію, що робить літій-кобальтовий акумулятор затребуваним у компактних високотехнологічних пристроях. Катод батареї складається з оксиду кобальту, а анод – з графіту. Катод має шарувату структуру і під час розряду іони літію переміщуються від анода до катода. Недоліком цього є відносно короткий термін служби, невисока термічна стабільність і лімітована потужність елемента.

Літій-кобальтові батареї не можуть розряджатися і заряджатися струмом, що перевищує номінальну ємність, тому акумулятор із ємністю 2,4Ач може працювати зі струмом 2,4А. Якщо для заряду застосовуватиметься велика сила струму, це викличе перегрів. Оптимальний зарядний струм становить 0,8 ° C, у цьому випадку 1,92 А. Кожен літій-кобальтовий акумулятор комплектується схемою захисту, яка обмежує заряд та швидкість розряду та лімітує струм на рівні 1C.

На графіці (Рис. 10) відображені основні властивості літій-кобальтових акумуляторів з точки зору питомої енергії або потужності, питома потужність або здатність забезпечувати високий струм, безпеки або шанси займання при високому навантаженні, робоча температура довкілля, термін служби та циклічний ресурс, вартість .



Малюнок №10.

Літій Оксид Марганця (LiMn2O4, LMO)– першу інформацію про використання літію з марганцевими шпинелями було опубліковано у наукових доповідях 1983 року. Компанія Moli Energy у 1996 році випустила перші партії акумуляторів на основі літій-оксид-марганцю як матеріал катода. Така архітектура формує тривимірні структури шпинелі, що покращує потік іонів до електрода, тим самим знижуючи внутрішній опір та підвищуючи можливі струми заряду. Також перевага шпинелі у термічній стабільності та підвищеній безпеці, проте циклічний ресурс та термін служби обмежений.

Низький опір забезпечує можливість швидкого заряду та розряду літій-марганцевого акумулятора з високим струмом до 30А та короткочасно до 50А. Застосовується для потужних електроінструментів, медичного обладнання, а також гібридних та електричних транспортних засобів.

Потенціал літій-марганцевих акумуляторів приблизно на 30% нижче порівняно з літій-кобальтовими батареями, проте ця технологія має приблизно на 50% кращі властивості, ніж акумулятори на основі нікелевих хімічних компонентів.

Гнучкість конструкції дозволяє інженерам оптимізувати властивості батареї та досягти тривалого терміну служби, високої ємності (питома енергія), можливості забезпечувати максимальний струм (питома потужність). Наприклад, з тривалим терміном експлуатації типорозмір елемента 18650 має ємність 1,1Ач, тоді як елементи, оптимізовані на підвищену ємність - 1,5Ач, але при цьому вони мають менший термін служби.

На графіці (Рис. 12) відображені не найвражаючі характеристики літій-марганцевих акумуляторів, проте сучасні розробки дозволили суттєво підвищити експлуатаційні характеристики та зробити цей тип конкурентним та широко застосовуваним.



Малюнок №11.

Сучасні акумулятори літій-марганцевого типу можуть вироблятися з додаваннями інших елементів – літій-нікель-марганець-кобальт оксид (NMC), подібна технологія суттєво продовжує термін служби та підвищує показники питомої енергії. Цей склад привносить кращі властивості кожної системи, так звані LMO (NMC) застосовуються для більшості електромобілів, таких як Nissan, Chevrolet, BMW і т.д.

Літій-Нікель-Марганець-Кобальт оксид (LiNiMnCoO2 або NMC)– провідні виробники літій-іонних батарей зосередилися на поєднанні нікелю-марганцю-кобальту як матеріали катоду (NMC). Подібний до літій-марганцевого типу, ці акумулятори можуть бути адаптовані для досягнення показників високої питомої енергії або високої питомої потужності, однак, не одночасно. Наприклад, елемент NMC типу 18650 може помірної навантаження має ємність 2,8Ач і може забезпечити максимальний струм 4-5А; NMC елемент, оптимізований до параметрів підвищеної потужності, має лише 2Втч, але може забезпечити безперервний струм розряду до 20А. Особливість NMC полягає у поєднанні нікелю та марганцю, як приклад можна навести кухонну сіль, в якій основні інгредієнти натрій та хлорид, які окремо є токсичними речовинами.

Нікель відомий своєю високою питомою енергією, але низькою стабільністю. Марганець має перевагу формування структури шпинелі і забезпечує низький внутрішній опір, але при цьому має низьку питому енергію. Комбінуючи ці два метали, можна отримувати оптимальні характеристики NMC акумулятора для різних режимів експлуатації.

NMC акумулятори чудово підходять для електроінструменту, електровелосипедів та інших силових агрегатів. Поєднання матеріалів катода: третина нікелю, марганцю та кобальту забезпечують унікальні властивості, а також знижують вартість продукту у зв'язку із зменшенням вмісту кобальту. Інші підтипи, як NCM, CMN, CNM, MNC та MCN мають відмінне співвідношення трійки металів від 1/3-1/3-1/3. Зазвичай, точне співвідношення тримається виробником у секреті.



Малюнок №12.

Літій-Залізо-Фосфатні (LiFePO4)– у 1996 році в університеті штату Техас (та іншими учасниками) був застосований фосфат як катодний матеріал для літієвих акумуляторів. Літій-фосфат пропонує хороші електрохімічні характеристики із низьким опором. Це стало можливим із нано-фосфатом матеріалу катода. Основними перевагами є високий струм, що протікає, і тривалий термін служби до того ж, хороша термічна стабільність і підвищена безпека.

Літій-залізо-фосфатні акумулятори терпимо до повного розряду і менш схильні до «старіння», ніж інші літій-іонні системи. Також LFP більш стійкі до перезаряду, але, як і в інших акумуляторах літій-іонного типу, перезаряд може спричинити пошкодження. LiFePO4 забезпечує дуже стабільну напругу розряду – 3,2В, це дозволяє використовувати всього 4 елементи для створення батареї стандарту 12В, що в свою чергу дозволяє ефективно замінювати свинцево-кислотні батареї. Літій-залізо-фосфатні акумулятори не містять кобальту, це суттєво знижує вартість продукту і робить його більш екологічно чистим. У процесі розряду забезпечує високий струм, а також може бути заряджений номінальним струмом за одну годину до повної ємності. Експлуатація при низьких температурах навколишнього середовища знижує продуктивність, а температура понад 35ºС – дещо скорочується термін служби, але показники набагато кращі, ніж у свинцево-кислотних, нікель-кадмієвих або нікель-металогідридних акумуляторів. Літій-фосфат має більший саморозряд, ніж інші літій-іонні акумулятори, які можуть спричинити потребу балансування батарейних кабінетів.



Малюнок №13.

Літій-Нікель-Кобальт-Оксид Алюмінію (LiNiCoAlO2)- літій-нікель-кобальто-оксид алюмінієві батареї (NCA) з'явилися у 1999 році. Цей тип забезпечує високу питому енергію та достатню питому потужність, а також тривалий термін служби. Однак існують ризики займання, внаслідок чого було додано алюміній, який забезпечує більш високу стабільність електрохімічних процесів, що протікають в акумуляторі при високих струмах розряду та заряду.



Малюнок №14.

Літій-титанат (Li4Ti5O12)- Акумулятори з анодами з літій-титанату були відомі з 1980-х років. Катод складається з графіту і має подібність до архітектури типової літій-металевої батареї. Літій-титанат має напругу елемента 2,4В, може бути швидко заряджений і забезпечує високий розрядний струм 10C, який у 10 разів перевищує номінальну ємність батареї.

Літій-титанатні акумулятори відрізняються підвищеним циклічним ресурсом у порівнянні з іншими Li-ion видами батарей. Мають високу безпеку, а також здатні працювати за низьких температур (до –30ºC) без відчутного зниження робочих характеристик.

Недолік полягає у досить високій вартості, а також у невеликому показнику питомої енергії, близько 60-80Втч/кг, що цілком можна порівняти з нікель-кадмієвими акумуляторами. Області застосування: електричні силові агрегати та джерела безперебійного живлення.



Малюнок №15.

Літій-полімерні акумулятори (Li-pol, Li-polymer, LiPo, LIP, Li-poly)– літій-полімерні акумулятори відрізняються від літій-іонних тим, що в них використовується спеціальний полімерний електроліт. Ажиотаж, що виник до цього виду батарей з 2000-х років, триває до сьогодні. Заснований він не безпідставно, тому що за допомогою спеціальних полімерів вдалося створити батарею без рідкого або гелеподібного електроліту, це дає можливість створювати батареї практично будь-якої форми. Але основна проблема полягає в тому, що полімерний твердий електроліт забезпечує погану провідність при кімнатній температурі, а кращі властивості демонтує в розігрітому стані до 60°С. Усі спроби вчених виявити вирішення цього завдання марні.

У сучасних літій-полімерних батареях застосовується невелика кількість гелевого електроліту для кращої провідності за нормальної температури. А принцип роботи побудовано одному з описаних вище типів. Найпоширенішим є літій-кобальтовий тип із полімерним гелеподібним електролітом, який застосовується в більшості випадків.

Основна різниця між літій-іонними акумуляторами та літій-полімерними полягає в тому, що мікропористий полімерний електроліт замінюється на традиційний розділовий сепаратор. Літій-полімер має трохи більший показник питомої енергії і дає можливість створювати тонкі елементи, але ціна на 10-30% вища, ніж літій-іонна. Істотна різниця є і у структурі корпусу. Якщо для літій-полімерних застосовується тонка фольга, яка дає можливість створювати настільки тонкі елементи живлення, що вони схожі на кредитні картки, то літій-іонні збираються в жорсткому металевому корпусі для фіксації електродів.

Малюнок №17.Зовнішній вигляд Li-Polymer акумулятора для мобільного телефону.

Характеристики літій-іонних акумуляторів

У таблиці відсутня максимальна ємність елементів, тому що технологія літій-іонних акумуляторів не дозволяє виробляти потужні окремі елементи. Коли необхідна висока ємність або постійний струм, батареї з'єднаються паралельно та послідовно за допомогою перемичок. Стан обов'язково має контролювати система батарейного моніторингу. Сучасні батареї для ДБЖ і сонячних електростанцій на основі літієвих елементів можуть досягати напруги 500-700В постійного струму з ємністю близько 400А/год, а також ємності 2000 - 3000Ач з напругою 48 або 96В.

Параметр \ Тип
Напруга елемента, Вольт;
Оптимальна температура, °З;
Термін служби, років при +20 ° С;
Саморозряд у міс., %
Макс. струм розряду
Макс. струм заряду
Мінімальний час заряду, год
Вимоги до обслуговування
Рівень вартості

Нікель-кадмієві акумуляторні батареї

Винахідником є ​​шведський вчений Вальдемар Юнгнер, який запатентував технологію виробництва нікель кадмієвого типу у 1899 році. D 1990 виникла патентна суперечка з Едісоном, який Юнгнер програв через те, що не володів такими засобами, як його опонент. Компанія «Ackumulator Aktiebolaget Jungner», заснована Вальдемаром, опинилася на межі банкрутства, проте, змінивши назву на «Svenska Ackumulator Aktiebolaget Jungner», підприємство все ж таки продовжило свій розвиток. В даний час підприємство, засноване розробником, носить назву SAFT AB і виробляє одні з найнадійніших нікель-кадмієвих акумуляторів у світі.

Нікель-кадмієві акумулятори відносяться до дуже довговічного та надійного типу. Існують моделі, що обслуговуються і не обслуговуються, з ємністю від 5 до 1500Ач. Зазвичай поставляються у вигляді сухо-заряджених банок без електроліту з номінальною напругою 1,2В. Незважаючи на схожість конструкції зі свинцево-кислотними, нікель-кадмієві батареї мають низку істотних переваг у вигляді стабільної роботи при температурі від –40°С, можливості витримувати високі пускові струми, а також оптимізовані моделями для швидкого розряду. Ni-Cd батареї стійкі до глибокого розряду, перезаряду та не вимагають моментального заряду як свинцево-кислотний тип. Конструктивно виробляються в ударостійкому пластику і добре переносять механічні ушкодження, не бояться вібрації тощо.

Принцип дії нікель-кадмієвих батарей

Лужні акумулятори, електроди яких складаються з гідрату окису нікелю з додаванням графіту, окису барію та порошкового кадмію. Як електроліт, як правило, виступає розчин з 20%-ним вмістом калію і додаванням моногідрату літію. Пластини розділені ізолюючими сепараторами, щоб уникнути замикання, одна негативно заряджена пластина розташована між двома позитивно зарядженими.

У процесі розряду нікель-кадмієвої батареї відбувається взаємодія між анодом з гідратом оксиду нікелю та іонами електроліту, утворюючи гідрат закису нікелю. В цей же час катод з кадмію утворює гідрат окису кадмію, тим самим створюючи різницю потенціалів до 1,45В забезпечуючи напругу всередині акумулятора та зовнішнього замкнутого ланцюга.

Процес заряду нікель-кадмієвих акумуляторів супроводжується окисленням активної маси анодів та переходом гідрату закису нікелю в гідрат окису нікелю. Одночасно катод відновлюється із заснуванням кадмію.

Перевагою принципу дії нікель-кадмієвої батареї є те, що всі складові, які утворюються в процесі циклів розряду та заряду, майже не розчиняються в електроліті, а також не вступають у будь-які побічні реакції.

Малюнок №16.Будова Ni-Cd акумулятора.

Типи нікель-кадмієвих акумуляторів

В даний час батареї Ni-Cd використовують найчастіше у промисловості, де потрібно забезпечувати харчуванням різноманітні програми. Деякі виробники пропонують кілька підвидів нікель-кадмієвих акумуляторів, які забезпечують найкращу роботу у певних режимах:

час розряду 1,5 – 5 годин і більше – батареї, що обслуговуються;

час розряду 1,5 – 5 годин і більше – батареї, що не обслуговуються;

час розряду 30 – 150 хвилин – батареї, що обслуговуються;

час розряду 20 – 45 хвилин – батареї, що обслуговуються;

час розряду 3 – 25 хвилин – батареї, що обслуговуються.

Характеристики нікель-кадмієвих акумуляторів

Параметр \ Тип	Нікель-кадмієві / Ni-Cd
Місткість, Ампер/година;
Напруга елемента, Вольт;
Оптимальна глибина розряду, %;
Допустима глибина розряду, %;
Циклічний ресурс, D.O.D. = 80%;
Оптимальна температура, °З;
Діапазон робочих температур, ° С;
Термін служби, років при +20 ° С;
Саморозряд у міс., %
Макс. струм розряду
Макс. струм заряду
Мінімальний час заряду, год
Вимоги до обслуговування	Малообслуговувані або необслуговувані
Рівень вартості	середня (300 - 400 $ 100Ач)

Високі технічні характеристики роблять цей тип акумуляторних батарей дуже привабливим для вирішення виробничих завдань, коли потрібне високонадійне джерело резервного живлення з тривалим терміном служби.

Нікелево-залізні акумуляторні батареї

Вперше були створені Вальдемар Юнгнер в 1899 році, коли він намагався знайти більш дешевий аналог кадмію в складі нікель-кадмієвих батарей. Після довгих випробувань Юнгнер відмовився від застосування заліза, оскільки заряд здійснювався надто повільно. Декількома роками пізніше, Томас Едісон створив нікель-залізний акумулятор, який здійснював живлення електромобілів «Baker Electric» і «Detroit Electric».

Дешевизна виробництва дозволила нікель-залізним акумуляторам стати затребуваними в електротранспорті як тягові батареї, також застосовуються для електрифікації пасажирських вагонів, живлення ланцюгів керування. В останні роки про нікель-залізні акумулятори заговорили з новою силою, тому що вони не містять токсичних елементів на кшталт свинцю, кадмію, кобальту і т. д. В даний час деякі виробники просувають їх для систем відновлюваної енергетики.

Принцип дії нікелево-залізних батарей

Акумуляція електроенергії відбувається за допомогою нікель оксиду-гідроксиду, що застосовується як позитивні пластини, заліза – як негативні пластини і рідкий електроліт у вигляді їдкого калію. Нікелеві стабільні трубки або «кишені» містять активну речовину

Нікелево-залізний тип дуже надійний, т.к. витримує глибокі розряди, часті перезаряди, а також може перебувати в недозарядженому стані, що дуже згубно для свинцево-кислотних батарей.

Характеристики нікелево-залізних акумуляторів

Параметр \ Тип	Нікель-кадмієві / Ni-Cd
Місткість, Ампер/година;
Напруга елемента, Вольт;
Оптимальна глибина розряду, %;
Допустима глибина розряду, %;
Циклічний ресурс, D.O.D. = 80%;
Оптимальна температура, °З;
Діапазон робочих температур, ° С;
Термін служби, років при +20 ° С;
Саморозряд у міс., %
Макс. струм розряду
Макс. струм заряду
Мінімальний час заряду, год
Вимоги до обслуговування	Малообслуговувані
Рівень вартості	середня, низька

Використані матеріали

Дослідження компанії Boston Consulting Group

Технічна документація ТМ Bosch, Panasonic, EverExceed, Victron Energy, Varta, Leclanché, Envia, Kokam, Samsung, Valence та інші.

Акумуляторна батарея – хімічне джерело електричного струму, що складається з об'єднання (батареї) кількох окремих елементів живлення. Використання кількох елементів замість одного дозволяє отримати більшу напругу або більшу силу струму, залежно від способу підключення - послідовного або паралельного.

Існує кілька типів акумуляторів, що відрізняються матеріалом електродів та електроліту. Багато хто чув і знає, наприклад, що є всілякі нікель-кадмієві, нікель-металгідридні, літій-іонні, свинцево-кислотні акумулятори.

З усієї різноманітності в автомобілях як стартерні використовуються тільки свинцеві. Це зумовлено тим, що акумулятори цього типу мають максимальну, в порівнянні з іншими, енергоємність і здатність за короткий момент часу віддавати великий струм. При цьому доводиться миритися з тим, що кислота і свинець - дуже шкідливі речовини. Корпуси всіх свинцевих акумуляторів виготовляються з міцної кислотостійкої пластмаси, щоб забезпечити максимальну безпеку під час транспортування та експлуатації.

В даний час як матеріал для електродів використовується свинець не в чистому вигляді, а з різноманітними добавками, в залежності від яких АКБ ділять на кілька типів.

Залежно від добавок до матеріалу електродів автомобільні акумулятори ділять на:

• Традиційні («сурм'янисті»)
• Малосірм'янисті
• Кальцієві
• Гібридні
• Гелеві, AGM
  І додатково:
• Лужні
• Літій-іонні

Традиційні («сурм'янисті»)

АКБ цього типу містять у складі свинцевих пластин ≥5% сурми. Часто їх називають класичними, традиційними. Але така назва на сьогоднішній день вже не актуальна, оскільки класичними вже стали АКБ із меншим вмістом сурми.

Сурма додають у свинець, щоб збільшити міцність пластин. Але через цю добавку різко посилюється, прискорюється процес електролізу, який починається вже при 12 вольтах. Через гази, що виділяються (кисень і водень) здається, що вода кипить. Через те, що вода випаровується назовні у великій кількості, змінюється концентрація електроліту і оголюються верхні краї електродів. Для компенсації води, що «википіла», в АКБ заливають дистильовану воду.

Акумулятори з високим вмістом сурми роблять легко обслуговуються. Це викликано тим, що доводиться досить часто, не рідше одного разу на місяць, проводити перевірку щільності електроліту та заливання води.

Нині АКБ цього типу не встановлюються на автомобілі, т.к. прогрес уже давно пішов уперед. «Сурм'янисті» батареї можуть встановлюватися на стаціонарні установки, де важливіша невибагливість джерел живлення і де немає особливих проблем з їх обслуговуванням. Всі автомобільні акумулятори виготовляються з малим вмістом сурми або зовсім без неї.

Малосірм'янисті

Для зменшення інтенсивності википання води в акумуляторах стали використовувати пластини зі зниженою кількістю сурми (менше 5%). Це дозволило позбавитися необхідності часто перевіряти рівень електроліту. Також знизився рівень саморозряду АКБ під час зберігання.

Такі акумулятори найчастіше називають малообслуговуються або зовсім необслуговуються, маючи на увазі, що дані АКБ не вимагають контролю та догляду. Хоча термін «необслуговуваний» більше маркетинговий, ніж реальний, тому що не вдалося абсолютно позбутися втрат води з електроліту. Вода все одно потроху «википає», хоч і набагато в менших кількостях, ніж у звичайних акумуляторів, що обслуговуються. Величезним плюсом малосурм'янистої батареї є її невибагливість до якості електроустаткування автомобіля. Навіть при перепадах напруги бортової мережі характеристики даної АКБ не змінюються так незворотно, як це буває з сучаснішими акумуляторами, наприклад, кальцієвими або гелевими.

Малосірм'янисті акумуляторні батареї більше підходять для легкових автомобілів російського виробництва, оскільки вітчизняні авто поки що не можуть похвалитися забезпеченням стабільності напруги бортової мережі. Тим більше, малосурм'янисті акумулятори відрізняються мінімальною вартістю порівняно з іншими.

Кальцієві

Ще одним рішенням знизити інтенсивність "википання" води в акумуляторі було використання замість сурми іншого матеріалу в ґратах електродів. Найбільш відповідним виявився кальцій. Акумуляторні батареї даного типу часто мають маркування Ca/Ca, що означає, що пластини обох полюсів містять у своєму складі кальцій. Також до складу пластин іноді додають ще й срібло у малих кількостях, що знижує внутрішній опір АКБ. Це позитивно позначається на енергоємності та ККД батареї.

Застосування кальцію дозволило значно знизити інтенсивність газовиділення та втрати води порівняно з малосурм'янистими акумуляторами. Фактично втрати води за весь термін служби батареї склали настільки малу величину, що відпала необхідність у перевірці щільності електроліту і рівня води в банках. Таким чином, кальцієві акумуляторні батареї мають право називатися такими, що не обслуговуються.

Крім низької швидкості «википання» води, кальцієві акумулятори мають ще й знижений майже на 70%, порівняно з малосурм'янистими, рівень саморозряду. Це дозволяє кальцієвим батареям довше зберігати свої експлуатаційні властивості при тривалому зберіганні.

Т.к. використання кальцію замість сурми дозволило підвищити напругу початку електролізу води з колишніх 12 до 16 вольт, перезаряд став не такий страшний.

Однак кальцієві акумуляторні батареї мають не лише плюси, а й мінуси.

Одним із головних мінусів акумуляторів даного типу є примхливість щодо перерозряду. Досить 3-4 рази надто розрядити, як незворотно знижується рівень енергоємності, тобто. різко зменшується кількість струму, який батарея здатна накопичити. Акумулятор в таких випадках, як правило, просто змінюють.

Кальцієві акумулятори чутливі до напруги бортової мережі автомобіля, дуже погано переносячи різкі перепади. Перед покупкою акумуляторної батареї цього типу слід переконатися у стабільності напруги автомобіля.

Ще одним мінусом є вища ціна кальцієвих акумуляторів. Але це вже не є недоліком, а вимушеною платою за якість.

Найчастіше кальцієві акумуляторні батареї встановлюються на іномарках середнього цінового діапазону і від, тобто. на ті автомобілі, де якість та стабільність електроустаткування гарантовано. При покупці акумулятора даного типу слід мати на увазі, що батарея в експлуатації більш вимоглива, ніж малосурм'яниста, зате при належному догляді Ви отримуєте високоякісне та надійне джерело живлення для Вашого автомобіля.

Гібридні

Часто позначаються як Ca+. У гібридних акумуляторах пластини електродів виготовлені за різними технологіями: позитивні – малосурм'янисті, негативні – кальцієві. Це дозволяє поєднати позитивні якості обох типів акумуляторів. Витрата води у гібридних батарей вдвічі менша, ніж у малосурм'янистих, але все одно більше, ніж у кальцієвих. Зате вища стійкість до перерозрядів та перезарядів.

За характеристиками гібридні акумуляторні батареї знаходяться між малосурм'янистими та кальцієвими.

Гелеві, AGM

Гелеві та AGM акумуляторні батареї містять електроліт не в «класичному» рідкому вигляді, а у зв'язаному гелеподібному стані (звідси і назва типу батареї).

Інженерам протягом понад півтори сотні років історії акумуляторних батарей доводилося вирішувати безліч проблем, завдань. Однією з найважливіших проблем було осипання активної речовини з поверхні пластин-електродів. Це питання тимчасово вирішили шляхом додавання до складу оксиду свинцю різних присадок – сурми, кальцію тощо. Ще одним важливим завданням було забезпечення безпеки експлуатації батарей, т.к. електроліт – водний розчин сірчаної кислоти – міг легко витекти при пошкодженні корпусу АКБ. Не треба розповідати, наскільки агресивною хімічною речовиною є сірчана кислота. Необхідно було знайти спосіб запобігти, мінімізувати можливість витоку електроліту при пошкодженні корпусу батареї.

Ця проблема була вирішена шляхом переведення електроліту з рідкого в гелеподібний стан. Т.к. гель набагато щільніший і менш плинний, ніж рідина, це вирішило відразу обидві проблеми - активна речовина вже не обсипалася (щільне довкілля фіксувала його) і електроліт не витікав (гель має низьку плинність).

І в гелевих, і в батареях AGM електроліт знаходиться в гелеподібному стані. Відмінність у тому, що в AGM акумуляторах крім цього між пластинами-електродами знаходиться спеціальний пористий матеріал, що додатково утримує електроліт і захищає електроди від обсипання. Сама абревіатура «AGM» так і розшифровується - Absorbent Glass Mat (скломатеріал, що абсорбує). Т.к. гелеві та AGM акумулятори мають майже схожі характеристики, далі за текстом під гелевими будуть матися на увазі і AGM батареї. У разі розходження про це буде зазначено окремо.

Завдяки тому, що гель в акумуляторах знаходиться фактично в зафіксованому стані, ці батареї не бояться нахилів. Виробники пишуть навіть, що експлуатація батареї допустима у будь-якому положенні. Хоча це лише рекламне висловлювання, т.к. все одно не варто тримати гелеві АКБ у перевернутому стані.

Відмінна вібростійкість – це не єдина позитивна якість гелевих акумуляторів. Дані типи батарей мають низьку швидкість саморозряджання, завдяки чому їх можна зберігати тривалий час без критичного зниження заряду. Зберігати слід у зарядженому стані.

Гелеві АКБ можуть видавати однаково високий струм до повного розряду. У цьому вони бояться перерозряду, повністю відновлюючи після підзарядки свою номінальну ємність.

Якщо при розряді гелеві акумулятори менш примхливі, ніж класичні, то із зарядом батарей ситуація зовсім інша. Неприпустимий прискорений заряд - процес заряджання акумуляторних гелевих батарей повинен відбуватися набагато меншим струмом. Для цього навіть використовуються спеціальні зарядні пристрої, які підходять для заряджання тільки гелевих акумуляторів. Хоча на ринку є й універсальні ЗУ, які вміють, як запевняють виробники, проводити зарядку всіх типів батарей. Наскільки це відповідає дійсності – необхідно дивитися уважно, звертаючи увагу на репутацію та гарантії виробника.

На жаль, гелеві батареї за дуже низьких температур поводяться гірше, ніж класичні. Це з тим, що гель стає менш проведеним при зниженні температури. За сприятливих умов експлуатації акумуляторні гелеві батареї можуть працювати до 10 років.

Завдяки своїй абсолютній герметичності, відносній вібростійкості та своїй фактичній (а не просто маркетинговій) необслуговуваності гелеві батареї широко застосовуються там, де класичні АКБ використовувати небезпечно чи невигідно: всередині приміщень (наприклад, у джерелах безперебійного живлення), в мототехніці (мотоцикл, на відміну від автомобіля, що їде, періодично відхиляючись від вертикальної площини), у морському та річковому транспорті (дані акумулятори не бояться качки, властивої суднам). Зрозуміло, гелеві батареї також застосовуються і в автомобілях. Найчастіше – у престижних іномарках, що зумовлено досить високою ціною цих АКБ (плата за якість та надійність).

Лужні

Як відомо, як електроліт в акумуляторах може використовуватися не тільки кислота, а й луг. Існує безліч різновидів лужних АКБ, але ми розглянемо лише ті, що знайшли застосування у автомобілях.

Автомобільні лужні акумулятори бувають двох типів: нікель-кадмієві та нікель-залізні. У нікель-кадмієвій батареї позитивні пластини покриті гідроксооксидом нікелю NiO(OH) (він же гідрат оксиду нікелю III або метагідроксід нікелю), негативні пластини - сумішшю кадмію та заліза. У нікель-залізній батареї позитивні пластини покриті тим самим складом, що і в нікель-кадмієвій батареї - нікелю гідроксооксидом. Відмінність лише в негативному електроді – у нікель-залізному акумуляторі він зроблений із чистого заліза. Електролітом в обох типах акумуляторів є розчин їдкого калію КОН.

Пластини-електроди в лужних батареях упаковуються в конверти з найтоншої перфорованої металевої пластини. У ці конверти запресовується активна речовина. Це дозволяє сильно підвищити вібростійкість батарей.

У лужних АКБ є цікава особливість: у нікель-кадмієвих акумуляторах позитивних пластин на одну більше, ніж негативних, і вони знаходяться по краях, з'єднуючись з корпусом. У нікель-залізних акумуляторах все навпаки – негативних пластин більше, ніж позитивних.

Ще однією особливістю лужних батарей є те, що у них при протіканні хімічних реакцій не витрачається електроліт. З цієї причини його потрібно менше, ніж у кислотних, де доводиться наливати електроліт із запасом через його «википання».

У лужних акумуляторних батарей є ряд переваг у порівнянні з кислотними:

• Гарна переносимість перерозрядів. При цьому батарея може зберігатися в розрядженому стані без втрати своїх характеристик, чого не можна сказати про кислотні АКБ.
• Лужні батареї відносно легко переносять перезаряд. При цьому є думка, що їх краще перезарядити, ніж недозарядити.
• Лужні акумулятори краще працюють в умовах низької температури. Це дозволяє майже безвідмовно забезпечувати запуск двигунів у зимовий час.
• Саморозряд лужних батарей нижче класичних кислотних.
• З лужних АКБ не виділяються шкідливі випаровування, чого не можна сказати про кислотні АКБ.
• Лужні акумулятори можуть накопичувати більше енергії на одиницю маси. Це дозволяє довше видавати електричний струм (при тяговому режимі експлуатації).

Однак у лужних акумуляторних батарей є недоліки, якщо порівнювати з кислотними:

• Лужні акумулятори видають напругу менше, ніж кислотні, через що доводиться об'єднувати більше «банок» для досягнення потрібної напруги. З цієї причини, при однаковій напрузі, габарити лужного акумулятора будуть більшими.
• Лужні батареї набагато дорожчі за кислотні.

Лужні батареї в даний час використовуються частіше як тягові акумулятори, ніж стартерні. Через свої габарити більшість стартерних лужних АКБ, що випускаються, - для вантажівок.

Перспектива широкого використання лужних батарей на легкових автомобілях наразі туманна.

Літій-іонні

Літій-іонні акумуляторні батареї (і її підвиди) вважаються найбільш перспективними як додаткове джерело електричного струму.

У хімічних елементах цього носіями електричного струму є іони літію. На жаль, не можна однозначно описати матеріали електродів, т.к. технологія постійно змінюється, удосконалюється. Можна лише сказати, що спочатку як негативні електроди використовувався металевий літій, але подібні акумулятори виявилися вибухонебезпечними. Надалі став використовуватись графіт. Як матеріал позитивних електродів раніше використовувалися оксиди літію з додаванням або кобальту, або марганцю. Проте нині дедалі більше заміщаються літій-ферро-фосфатними, т.к. новий матеріал виявився менш токсичним, дешевшим і екологічнішим (можна безпечно утилізувати).

Найважливішими перевагами літій-іонних акумуляторів є:

• Висока питома ємність (ємність на одиницю маси).
• Напруга, що видається вище, ніж у «звичайних» - один елемент живлення здатний видавати близько 4 вольт. Нагадаємо, що напруга елемента класичної АКБ – 2 вольти.
• Низький саморозряд.

Однак усі наявні переваги переважують недоліки, через які не виходить вже сьогодні масово використовувати літій-іонні батареї як заміну класичних свинцево-кислотних.

Деякі недоліки літій-іонних батарей:

• Чутливість до температури повітря. За негативних температур здатність віддавати енергію дуже різко знижується. І це одна з головних проблем, над розв'язанням якої б'ються розробники.
• Число зарядів-розрядів поки що занадто мало (в середньому, близько 500).
• Літій-іонні акумулятори "старіють". При зберіганні відбувається поступове зменшення ємності. Протягом 2 років – близько 20% ємності. Прохання не плутати із саморозрядом чи ефектом пам'яті. Але добре, що робота над вирішенням цієї проблеми таки ведеться.
• Літій-іонні акумулятори дуже чутливі до глибоких розрядів.
• Недостатня потужність для використання як стартерна батарея. Сили струму, що видається літій-іонним елементом, вистачає для живлення електронних приладів, але недостатньо для запуску двигуна.

Коли інженерам вдасться вирішити ці недоліки, літій-іонні акумулятори стануть чудовою заміною на класичну кислотну АКБ.

Триває безперервна робота над удосконаленням існуючих типів акумуляторних батарей. У дослідницьких центрах шукають способи збільшення енергоємності джерела живлення, що дозволить зменшити розміри акумуляторів. Для північних районів дуже нагоді винахід морозостійкої батареї (і тоді не було б проблеми відмови заводу двигуна в сильні морози).

Дуже важлива робота у напрямі забезпечення екологічності, т.к. Нинішні технології виробництва акумуляторних батарей не можуть обійтися без використання отруйних і просто небезпечних речовин (взяти хоча б свинець чи сірчану кислоту).

Навряд чи традиційні свинцево-кислотні акумуляторні батареї мають майбутнє. AGM батареї – це проміжний етап в еволюції. Акумулятор майбутнього не матиме у своєму складі рідину (щоб нічого не вилилося при пошкодженні), матиме довільну форму (щоб була можливість використовувати всі можливі порожнечі автомобіля), а також безліч інших параметрів, які дозволять автовласникам насолоджуватися поїздкою, а не нервувати з приводу того, що акумулятор може відмовити в самий невідповідний момент.

Однією з найважливіших складових електричного обладнання та техніки будь-якого типу є акумуляторна батарея або, простіше кажучи, акумулятор. Існують різні види акумуляторів, і в цій статті йтиметься про всі типи таких пристроїв.

Найперший АКБ було створено понад півтора століття тому у Франції вченим Гастоном Планте. З кожною подальшою спробою вдосконалення пристрою ставали все краще, проте принцип їх функціонування і будова залишилися незмінними. Зараз існують найрізноманітніші типи акумуляторів: Li-Ion, Ni-MH, Ni-Cd та багато інших. Вони мають приблизно однаковий, але у кожного – свої особливості. Варто розповісти про всі ці різновиди по порядку.

Пристрої зі зниженим вмістом сурми

Мабуть, варто почати опис з одного з найчастіше застосовуваних видів акумуляторів. АКБ із вмістом менше 5% сурми позбавили необхідності частого додавання дистильованої води. Хоча це не робить акумулятори даного типу необслуговуваними через наявні витрати рідини.

Також вони мають вкрай малий ступінь саморозряду батареї та переносимість електричних характеристик автомобільної бортової мережі, на відміну від своїх нових аналогів.

Сурм'янисті акумулятори

Цей вид акумуляторних батарей визнано застарілим. Йому замінили сучасніші і вдосконалені типи АКБ зі зниженим змістом сурми. Однак досі акумулятори даного виду служать за своїм призначенням у стаціонарних струмових джерелах з невибагливими батареями.

Альтернативи кальцію

Кальцієві АКБ хороші тим, що вони зменшують інтенсивність електролізу та знижують рівень електроліту. Крім цього, кальцій, який замінив сурму, збільшив напругу, необхідну для початку здійснення електролізу, що зменшило критичність наслідків перезаряду.

Але не варто забувати, що, як і всі існуючі типи акумуляторних батарей, кальцієві АКБ мають свої слабкі сторони. Головний мінус – підвищена чутливість до потужного розряду веде до різкого падіння ємності.

Лужні АКБ

Називають такі пристрої, у яких електролітом виступає луг, а чи не кислота. Пристрої такого виду зустрічаються в автомобілях далеко не часто, проте вони можуть виступати як акумулятори, наприклад, для шуруповертів.

Одним з таких пристроїв є Ni-Cd акумулятор - за фактом його визнали застарілим, проте він ще може стати нарівні зі своїми новими конкурентами за рахунок дешевизни. Однак так званий ефект пам'яті і підвищений саморозряд роблять застосування Ni-Cd пристрою вельми проблематичним.

Його нікель-метал-гідридний конкурент, зрозуміло, вище за ціною, але при цьому за якістю він значно кращий. У порівнянні з Ni-Cd аналогами, «ефект пам'яті» у них виражається меншою мірою, хоча він все ж таки присутній. Також збільшена місткість та знижений саморозряд цілком пояснюють високу ціну.

Літій-іонна альтернатива

Мабуть, з усіх існуючих видів акумуляторів для автомобілів і не лише найкращим можна назвати Li-ion. Він коштує значно дорожче за свої Ni-MH і Ni-Cd аналоги. Це можна пояснити тим, що акумулятори з іонами літію не мають тих недоліків, які мають розглянуті раніше моделі. Хоча пристосування такого виду, так само як і всі існуючі пристрої, все ж таки не позбавлені своїх слабких сторін, причому справді суттєвих.

Серед головних уразливостей можна виділити:

• надмірну чутливість до низьких температур, через що зменшується струм, що відправляється li-ion батареєю;
• зменшення місткості з кожним роком;
• літій-іонні пристрої не витримують тотальної розрядки і зарядки до кінця - інакше це закінчується руйнуванням і навіть вибухом приладу.

Моделі такого типу широко застосовні як зарядний пристрій для мобільних пристроїв. У випадку, якщо технологічний прогрес дійде до достатнього рівня, щоб Li-Ion пристрої втратили свої вразливості, вони зможуть стати на заміну кислотним батареям.

Варто також зазначити, що у старих моделях застосовувалися різноманітні оксиди літію, у яких містився марганець чи кобальт. Однак у нові моделі ці елементи додавати перестали, замінивши їх сплавами літій-феро-фосфатів у зв'язку з їх дешевизною, зменшеною токсичністю і простішою можливість переробки.

Літій-полімерні акумулятори

Літій-іонний полімерний акумулятор, відомий також як Li-Pol, LiPo, Li-polymer, є покращеною версією стандартного літієвого акумулятора і знаходить застосування в багатьох видах техніки. Електроліт тут служить полімерний матеріал.

Такі типи літієвих акумуляторів хороші тим, що володіють значною енергетичною щільністю на одиницю об'єму і маси, зниженим саморозрядом, дуже тонкими елементами (всього від 1 мм), можливістю гнучкості, вкрай несуттєвим перепадом напруги в процесі розрядки, широким діапазоном температур, свою повноцінну роботу. І, до того ж, LiPo не має ефекту пам'яті.

Хоча не варто сліпо вважати, що батареї такого плану можна назвати цілком ідеальними. Навіть у Li-Pol є свої вади. Один із найістотніших - небезпека займання у разі перезарядки та надмірного споживання тепла. Недоліком є ​​і порівняно невелика кількість робочих циклів - 800-900, а також старіння акумуляторів, навіть якщо вони лежать осторонь без потреби.

Нарешті, навіть сама зарядка дуже згубно впливає на пристрій: якщо процес зарядки зменшує місткість, то при глибокому заряді прилад можна сміливо відправляти в металобрухт.

AGM та GEL-батареї

Як часто називають, виступили як альтернативний варіант, безпечний у використанні. Проблему безпеки вирішили через переміщення електроліту у зв'язаний стан, щоб забезпечити зменшення плинності.

Іншими перевагами GEL-батарей стали:

• знижений обсип активної маси пластин;
• знижений саморозряд;
• переносимість до вібрації.

Їх також можна нахиляти практично під будь-яким зручним кутом, вони можуть зберігатися протягом досить тривалого часу за рахунок повільного саморозряду, а перерозряд не «смертельний» і не завдає шкоди техніці в процесі.

А ось перезаряджання пристрою цього типу, навпаки, може вкрай негативно вплинути на нього. Тому і GEL-батареї все ж таки вимагають дуже акуратного та дбайливого звернення.

Наприклад:

• незважаючи на те, що їх можна класти мало не завгодно, їх не можна тримати перевернутими;
• робота за знижених температур може різко знизити функціональність приладів;
• особливих запобіжних заходів вимагає особлива чутливість пристосувань до зарядки.

При надійному зберіганні пристрою він зможе прослужити до десяти років.

Гібриди

Назва говорить сама за себе: гібридними вважаються ті батареї, в будову яких входять різні пластини, тобто виконані з різних матеріалів. Варто врахувати, що позитивно заряджені пластини включають компоненти сурми (її вміст у них не перевищує 5%), в той час як негативно заряджені пластини мають у складі кальцієві компоненти.

Новий, чи не революційний метод виготовлення акумуляторних батарей, зміг привести до наступного:

• По-перше, якщо порівнювати акумулятори зі зниженим вмістом сурми, витрата рідини явно зменшується.
• По-друге, батарея стала більш стійкою та витривалою до перепадів напруги, навіть у випадках інтенсивної зарядки та тотальної розрядки.

Звичайно, це зовсім не означає, що ці акумулятори можна вважати повністю ідеальними «без жодної вади». Вони не мають особливих переваг над усіма вищеописаними пристроями. Але при цьому за якістю показників їх можна поставити прямо посередині цього ряду.

Нікель-метал-гідрид

Нікель-метал-гідриди, або Ni-MH, як їх позначають у скороченому варіанті, є такими видами акумуляторних батарей, де як негативний іон виступає водневий металогідридний електрод, калієвий гідроксид як електроліт, нікелевий - як позитивний іон.

Існує велика кількість різних типів батарей Ni-MH. Наприклад, є батареї довгого зберігання LSD NiMH, яким не страшний мороз та тривалий термін зберігання. Вони функціонують і з підвищеними струмами розряду, не розриваючись і не приходячи в непридатність через надмірне навантаження.

Тому, наприклад, нікель-метал-гідриди розміру АА можуть бути застосовні у різних видах дрібної техніки. Так, АА з великим обсягом ємності в 1500-3000 мА/год можна помістити в музичний плеєр, іграшки, радіокеровані іграшки, фотоапарат і багато інших пристроїв, де буде проведена зарядка за відносно нетривалий час.

Дуже хороші і АА-батареї зі зменшеним обсягом місткості - такі АА, де ємність складає всього 300-1000 мА/год. АА даного типу застосовні як забезпечення живленням неавтоматичних ліхтариків, керованих пультом дистанційного керування іграшок, рацій та електронних пристроїв зі збалансованим енергоспоживанням.

Стала першим винайденим акумулятором, який побачив світло і знайшов широке застосування в автомобілях та інших технічних приладів.

Свою назву пристосування отримало за рахунок опущених у воду та сірчану кислоту пластин зі свинцю, що виконують роль електродів, хоча з часом водень у пристрої починає губитися.

Популярність такі пристрої отримали невипадково, а завдяки очевидним перевагам:

• відсутність ефекту пам'яті;
• наявність необслуговуваних екземплярів;
• невисока ціна;
• нескладна конструкція;
• надійна технологія;
• знижений авторозряд;
• потенціал збільшеної струмовіддачі.

Хоча, незважаючи на чималу кількість переваг, навіть ці моделі мають свої слабкі сторони:

• неможливість зберігання розрядженими;
• надмірна чутливість до температурних змін, що впливає на тривалість функціональності та життя;
• обмеженість транспортів і можливих цілих циклів розряду;
• і, зрозуміло, найбільш очевидна вада - згубний вплив свинцю на екологічне середовище.

Нікелево-залізні аналоги

Дешеві і малообслуговувані Ni-Fe, вони ж нікелево-залізні батареї, мають нікель оксидо-гідроксід, використовувані як позитивні пластини. У ролі негативних пластин виступають оксиди гідроксиди феруму. Рідкий електроліт представляється у вигляді калію, що роз'їдає.

Варто визнати, що цей тип батарей дуже надійний завдяки витривалості до тотальних розрядів, частої перезарядки. На відміну від тієї ж свинцево-кислотної альтернативи такі акумулятори не вийдуть з ладу, будучи в недозарядженому стані.

Автомобільні акумулятори відрізняються за типами та характеристиками, що досить сильно ускладнює процес їхнього вибору для автовласників. Адже характеристики акумуляторних батарей для автомобілів визначають не лише працездатність автомобіля, а й додаткових електронних пристроїв – магнітоли, кондиціонера, прикурювача. У питанні, які види акумуляторів є, ми й спробуємо сьогодні розібратися, наводячи короткий опис кожного з них.

Особливості традиційних «сурм'янистих» автомобільних акумуляторів

Традиційний тип акумуляторної батареї містить у своїх свинцевих пластинах понад 5% сурми. Для сучасних акумуляторів це вже не характерно, тому що відсоток сурми в них дуже знизили. Необхідно це було для того, щоб запобігти різкому посиленню процесу електролізу, який через сурму активізується вже після досягнення показника напруги в 12 В. Ще одним недоліком таких акумуляторів є необхідність заливати в них дистильовану воду, оскільки через випаровування води верхні краї електроди постійно виходять назовні.

Попри все це хоча б раз на місяць доводиться перевіряти такий акумулятор і контролювати, на якому рівні знаходиться вода і чи досягає щільність електроліту необхідного показника.

Навіщо ж тоді до свинцю треба було додавати сурму? Робили це виключно для збільшення міцності пластин усередині акумулятора. Завдяки прогресу необхідність використання сурми сьогодні відпала, тому зустріти так звані «традиційні» акумуляторні батареї для авто вже практично неможливо. Використовувати такі батареї раціонально тільки на стаціонарних установках, де вони будуть проявляти себе як невибагливі в обслуговуванні.

Переваги та недоліки малосурм'янистих батарей

Цей вид акумуляторних батарей містить менше 5% сурми, завдяки чому відпала необхідність постійного контролю рівня електроліту в акумуляторі. До того ж, малосурм'янисті батареї не так інтенсивно розряджаються під час простою (зберігання).

У порівнянні з сурм'янистими акумуляторами, даний тип батарей практично не доводиться обслуговувати, хоча необхідність у поповненні запасу води все ж таки періодично виникає. Найбільшою перевагою цих акумуляторів прийнято вважати їхню «невибагливість» до електронного обладнання автомобіля. Тобто, навіть якщо до електричної мережі будуть підключені неякісні прилади, через які постійно змінюватиметься напруга, незворотних змін з акумулятором не відбудеться (як відомо, більш сучасні акумулятори в такому випадку можуть втрачати свою ємність).

Важливо!Характеристики малосурм'янистих акумуляторних батарей для автомобіля дозволяють їх використовувати тільки на старих авто, вироблених ще в СРСР або Росії. Підходять вони для таких автомобілів та своєю низькою вартістю.

Чим відрізняються кальцієві акумулятори?

У цьому випадку замість сурми до ґрат електролітів додається кальцій, на що при покупці вам вкаже спеціальне маркування. «Са/Са»(Маркування свідчить, що до складу пластин обох полюсів входить кальцій). Досягти додаткової енергоємності кальцієвих акумуляторних батарей вдалося ще й завдяки додаванню до їх пластин невеликих частинок срібла. Завдяки сріблу також було знижено внутрішній опір акумулятора і значно зріс коефіцієнт корисної дії.

До перевагамданого типу акумуляторної батареї також слід зарахувати:

Відсутність потреби обслуговувати таку батарею, оскільки в процесі її експлуатації вода з неї практично не випаровується. Завдяки цьому кальцієві акумулятори стали необслуговуваними.

В порівнянні малосурм'янистими акумуляторами, кальцієві практично не піддаються саморозрядженню. Ця різниця між двома типами батарей становить близько 70%, що говорить про тривалий термін служби кальцієвих батарей, а також можливість їх тривалого зберігання.

Кальцієвим батареям не такий страшний перезаряд, а електроліз в них завдяки наявності кальцію починається з 16 ст.

Але якщо занадто інтенсивної зарядки ці батареї не бояться, то якщо їх кілька разів поспіль посадити «в нуль», вони відразу ж втратить половину своєї ємності. Найчастіше це призводить до необхідності повної заміни акумулятора. Ще один недолік - чутливість до перепадів напруги, тому при встановленні кальцієвого акумулятора необхідно перевірити справність бортової мережі автомобіля.

Зустріти такі акумулятори найчастіше вдається на іномарках, які належать до середнього цінового діапазону. Якщо ж говорити про вартість самої кальцієвої батареї, то вона в рази дорожча за вищеописані, проте це компенсується терміном її служби (але, щоб він був якомога тривалішим, батареєю необхідно правильно користуватися і не допускати повної розрядки).

Загальна характеристика гібридних акумуляторів

З назви зрозуміло, що цей вид акумуляторної батареї має набір різних пластин. При цьому позитивні виготовляються із додаванням сурми (але менше 5%), а негативні – з додаванням кальцію. Тому і позначаються такі акумулятори, як «Са+». Завдяки такому підходу вдалося досягти:

1. Зниження витрати води в порівнянні з малосурм'янистими акумуляторами.

2. Підвищення стійкості батареї до перепадів напруги, а також занадто інтенсивної зарядки і розрядки.

Таким чином, гібридні акумулятори не перевершують за своїми якостями вищеописані, а знаходяться посередині між ними, якщо оцінювати їх якість.

Гелеві та AGM акумулятори – у чому особливості?

Якщо ви цікавилися питанням, які види акумуляторів є, то, напевно, стикалися і з гелевими батареями, і з батареями AGM. Від решти автомобільних акумуляторів їх відрізняє те, що електроліт усередині них знаходиться не в рідкому, а в гелеподібному стані.

Необхідність використання гелеподібного електроліту виникла через те, що рідкий електроліт дуже часто може витікати з корпусу акумулятора. Оскільки він є розчином води та сірчаної кислоти, така рідина ушкоджувала не тільки корпус самої батареї, а й усі інші системи автомобіля. До того ж такий електроліт з часом призводив до руйнування свинцевих пластин, що автоматично знижувало потужність акумулятора.

Домогтися вирішення всіх цих проблем вдалося шляхом використання гелеподібного електроліту. При цьому в батареях AGM, крім гелеподібного електроліту, для запобігання обсипанню частинок електродів використовується спеціальний пористий матеріал, виготовлений з скловолокна, що абсорбує. Але в цілому гелеві та AGM не мають суттєвих відмінностей між собою та відрізняються наступними перевагами:

Такі види акумуляторів зовсім не бояться нахилів, тому навіть для експлуатації їх можна встановлювати в будь-якому зручному положенні, але все ж таки перевертати їх догори дном не варто.

Стійкі до дії вібрацій, оскільки вони не призводять до обсипання поверхні електродів.

Мають низьку швидкість саморозряду, тому якщо їх зберігати у зарядженому стані, вони навіть за кілька місяців залишатимуться придатними для експлуатації.

Не бояться перерозряду і коли батарея сідає, автомобіль цього не відчуває, оскільки висота струму при цьому не падає.

Але є у них і недоліки – гелеподібні батареї дуже бояться перезаряджання, та й сам процес заряджання обов'язково необхідно проводити поступово, при використанні низького струму. Спеціально для цього випускаються спеціальні зарядні пристрої, якими ми рекомендуємо користуватися.

Варто також враховувати, що батареї гелю дуже погано працюють на морозі, хоча, якщо не допускати їх до експлуатації при низьких температурах і правильно заряджати, вони можуть прослужити близько 10 років. Але й вони коштують при цьому недешево, тому зустріти такий тип акумуляторної батареї вам може пощастить тільки на престижному авто.

Вивчаємо характеристики лужних батарей для авто

В автомобільних акумуляторах роль електроліту може виконувати і луг. При цьому можна зустріти одразу два типи таких батарей:

1. Нікель-кадмієві.Позитивні пластини електродів у таких акумуляторах покриваються гідроксидом нікелю, а негативні – кадмієм та залізом.

2. Нікель-залізні.Позитивні електроди мають той самий склад, що і в нікель-кадмієвих батареях, а от негативні виготовляються із заліза без використання будь-яких домішок.

Але, незалежно від типу пластин, електроліт у таких акумуляторах застосовується один – розчин їдкого калію КОН. При цьому, в порівнянні з кислотними батареями, лужні мають такі переваги:

1. Не бояться перерозрядів, і допускається навіть зберігання повністю розрядженому стані.

2. Не бояться надмірної зарядки.

3. Добре функціонують за негативних температур.

4. Саморозряд ще нижче, ніж у кислотних калієвих батареях.

5. Випари лугу не є шкідливими для людського організму.

6. Такі батареї відрізняються великою ємністю.

Що ж до недоліків, то лужні батареї не здатні видавати одночасно велику кількість струму. Це і пояснює великі розміри лужних батарей, оскільки доводиться вставляти більше «банок». До того ж і коштують такі батареї дорожче, ніж кислотні.

Важливо! Лужні акумулятори частіше використовуються не для старту, а для тягових функцій, тому вони застосовуються переважно на вантажних авто.

Якими перевагами відрізняється літій-іонний тип акумуляторних батарей?

Літій-іонні батареї є найперспективнішими в сучасному автомобілебудуванні. При цьому розробники їх постійно вдосконалюють, роблячи менш токсичними та доступнішими в ціновому аспекті.

Перевагамилітій-іонного типу акумуляторів є такі характеристики:

Максимально висока ємність заряду батареї, якої не досягає жодного типу автомобільних акумуляторів.

Висока напруга, що видається, що дозволяє зробити акумулятор максимально компактним.

Відсутність інтенсивного процесу саморозряду.

Але все ж таки присутній у них і цілий ряд недоліків, внаслідок чого сьогодні частіше використовуються свинцево-кислотні акумулятори для авто:

Коли температура падає до негативних позначок, то сила струму, яку віддає акумулятор, суттєво знижується.

Літій-іонний акумулятор може пережити лише 500 процедур зарядки-розрядки.

Їм характерний процес "старіння" - зниження ємності з віком. За 2 роки йде близько 20% ємності.

Не допускайте глибокої розрядки літій-іонного акумулятора.

Потужність такого акумулятора не забезпечує старт двигуна.

Проте, згідно з прогнозами, саме літій-іонні батареї незабаром будуть використовуватись на автомобілях.Щоправда, інженерам доведеться добре попрацювати, щоб усунути всі озвучені недоліки даного типу акумуляторних батарей.

Слід зробити висновок, що на сьогоднішній день не існує ідеального типу акумуляторної батареї для авто, оскільки кожен з існуючих має свої недоліки. З цієї причини, при виборі акумулятора кожен автовласник повинен орієнтуватися на особливості свого автомобіля та особисті уподобання.