ООО «Центр Грузовой Техники»

8(812)244-68-92

Содержание

Основные характеристики аккумуляторных батарей | АКБ

Коэффициент преобразования энергии

Энергия, которая подводится к батарее в процессе заряда, всегда больше энергии, отдаваемой ею при разряде. Превышение энергии заряда над энергией разряда объясняется необходимостью покрытия затрат на проведение электрохимических процессов при заряде. Чтобы зарядить батарею, необходимо подвести к ней энергию, величина которой составляет от 105 до 110% отданной ранее энергии. Это соотношение (равное от 1,05 до 1,10) называют коэффициентом преобразования энергии.

Емкость аккумуляторной батареей

Емкость батареи или отдельного аккумулятора равна отдаваемой ими электроэнергии, измеряемой в ампер-часах (А·ч). Емкость зависит от температуры и разрядного тока. Она уменьшается при увеличении разрядного тока и снижении температуры окружающей среды (особенно при минусовых ее значениях).

Номинальная емкость K20

Это указываемая изготовителем в А·ч емкость, которая определяется в режиме 20-часового разряда полностью заряженной батареи. Величина тока разряда рассчитывается по формуле K20 : 20 ч. Напряжение на выводах батареи при этом должно оставаться на уровне не ниже 10,5 В. Например, разрядный ток батареи емкостью 60 А·ч должен быть равен:

60 А·ч : 20 ч = 3 А

Таким образом батарея номинальной емкостью 60 А·ч должна отдавать ток силой 3 А в течение 20 часов, причем напряжение на ее выводах должно быть выше 10,5 В.

Ток холодной прокрутки

Ток холодной прокрутки (пусковой ток) характеризует способность аккумуляторной батареи обеспечивать пуск двигателя в холодное время года. Ток холодной прокрутки – это указанный производителем ток, который способна отдавать новая полностью заряженная батарея при температуре -18°C в течение установленного нормативом времени. При этом напряжение на ее выводах не должно падать ниже определенного значения, определяемого нормативными значениями.

Номинальное напряжение автомобильной батареи

Номинальное напряжение автомобильной батареи равно произведению номинального напряжения аккумулятора на число (последовательно включенных) аккумуляторов в батарее.

В соответствии со стандартом номинальное напряжение свинцового аккумулятора равно 2 В, поэтому у аккумуляторной батареи оно должно составлять 12 В.

Напряжение начала газовыделения

Напряжение начала газовыделения – это напряжение аккумулятора, при котором начинается интенсивное выделение газов. Обычно газы начинают обильно выделяться при напряжении на клеммах более 14,4 В (или 2,4 В на выводах аккумулятора).

Основные характеристики аккумуляторных батарей

Товары Библиотека

РАДИОСТАНЦИИ

Инструкции
Программы
Сертификаты
Материалы VERTEX (англ.яз.)
Материалы YAESU (англ.яз.)
Другое
WIRES-II
Сравнение протоколов DMR TDMA и DMR FDMA
Краткое описания стандарта DMR

АНТЕННЫ И АНТЕННО-ФИДЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Инструкции и карты обрезки антенн
Инструкции к поворотным устройствам

УСИЛИТЕЛИ

Инструкции

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ

Инструкции к КСВ-метрам

ПРЕСЕЛЕКТОРЫ

Инструкции к Преселекторам

О СРЕДСТВАХ РАДИОСВЯЗИ

Порядок регистрации
Законы о радиосвязи
Особенности ремонта
Частотные сетки cb
Полосы частот

 

  Основные характеристики аккумуляторных батарей
Основные характеристики аккумуляторных батарейСвинцовые кислотные (Lead-Acid) аккумуляторные батареи  Аккумуляторные батареи этого типа широко применяются в системах связи и в тех случаях, когда требуется значительная ёмкость (например, в качестве резервных источников питания бесперебойного питания базовых станций). Существующие герметичные (гелевые) батареи и батареи с жидким электролитом (свинцовые) имеют примерно одинаковые электрические характеристики при низких температурах. В холостом ходу, при температуре окружающей среды 25 градусов , они длительно сохраняют до 95% от своей ёмкости. При низких температурах (ниже  минус 20 градусов) их ёмкость значительно уменьшается  Свинцовые батареи с жидким электролитом имеют более высокую плотность энергии относительно герметичных гелевых аккумуляторов, но проигрывают по этой характеристике другим типам АКБ. При номинальной температуре срок сохранности заряда в этих батареях составляет примерно 3 месяца (саморазряд  5% в месяц).
Модифицированные свинцовые батареи (Absorption Glass Mat)
  В  батареях AGM  электролитом пропитан из материала, напоминающим стекловату с очень тонкими стеклянными волокнами. По электрическим характеристикам они занимают промежуточное положение  между гелевыми батареями и батареями с жидким электролитом, и данный тип аккумуляторов практически лишён одного из самых неприятных недостатков гелевых батарей – необратимого увеличения внутреннего сопротивления батареи при и небрежной эксплуатации, когда в силикагеле, используемых для фиксации электролита, образуются разрывы из-за пузырьков газа.
При номинальной температуре срок сохранности заряда в этих батареях составляет примерно 3 месяца (саморазряд  5% в месяц).Литий–ионные (Li-Ion) аккумуляторы  Литий-ионные аккумуляторы показывают неплохие характеристики при низких температурах. Большинство производителей гарантирует работу этого типа батарей при температуре окружающей среды до  минус 20 градусов. При этом, при комнатной температуре, при небольшой нагрузке они способны отдавать до 70% от своей ёмкости, а при больших токах нагрузки – до 40%. При температуре окружающего воздуха около 0 градусов уменьшение ёмкости мало заметно. Эти батареи имеют рабочее напряжение от 3,5 до 3,7 Вольт, хорошую плотность энергии по отношению к своей массе и габаритам и широко применяются в носимых радиостанциях. При номинальной температуре срок сохранности заряда в этих батареях составляет примерно 6 недель (саморазряд  10% в месяц).Литиевые (Li-Metal) аккумуляторные батареи  Этот тип батарей имеет напряжение на каждом элементе 3 Вольта и применяется до температуры окружающего воздуха  минус 30 градусов.
В сравнении с другими типами аккумуляторов, они имеют наиболее высокую плотность энергии. Однако, это преимущество постепенно сходит на нет  при понижении температуры. Так, при температуре окружающей среды  около 0 градусов,  их ёмкость уменьшается примерно, до 70% от ёмкости при комнатной температуре; при минус 20 градусов  до 55%; при минус 30 градусов можно рассчитывать, примерно, на 40% от первоначальной ёмкости. Этот тип батарей считается небезопасным при разгерметизации, и производители продолжают усовершенствовать их конструкцию. Ввиду специфических требований к режиму заряда и по соображениям безопасной эксплуатации, литиевые аккумуляторы выпускаются с встроенными контроллерами заряда. Контроллер не допускает порчу батареи вследствие её перезаряда и её глубокий разряд. При наступлении опасности любого рода, выходные силовые контакты батареи будут отключены защитной схемой контроллера, что позволяет сохранить литиевые элементы батареи. «Эффект памяти», характерный для предыдущего поколения никель-кадмиевых батарей, у литиевых батарей отсутствует.
Поэтому, заряжать такие батареи можно при любом остаточном уровне заряда, не опасаясь снижения её ёмкости. При номинальной температуре срок сохранности заряда в этих батареях составляет примерно 1 год.Никель-кадмиевые (Ni-Cd) аккумуляторы  Никель-кадмиевые аккумуляторные батареи предназначены для работы в условиях низких (до минус 20 градусов) температуры окружающего воздуха. Каждый элемент батареи имеет рабочее напряжение 1,2 Вольта. При небольшой нагрузке и температуре окружающей среды 0 градусов, элементы батареи отдают до 95% от своей ёмкости. При той же температуре и под большой нагрузкой, ёмкость батареи уменьшается до 90%. При понижении температуры до минус 20 градусов можно рассчитывать на 60% от первоначальной ёмкости, хотя при малых токах в нагрузке батарея способна отдать до 80% от своей ёмкости. При температуре минус 40 градусов можно ожидать до 40% ёмкости при малых токах нагрузки, но АКБ практически не способна отдавать большой ток (например, при переходе портативной радиостанции в режим передачи).
Никель-кадмиевые батареи имеют маленькое внутреннее сопротивление, и ка следствие этого – умеренный саморазряд. При номинальной температуре срок сохранности заряда в этих батареях составляет примерно 3 недели (саморазряд  20% в месяц). Никель-гидридные (NI-MH) аккумуляторные батареи  Никель-гидридные (Nickel-Metal Hydride) аккумуляторы  сохраняют свою работоспособность до температуры окружающей среды минус 20 градусов. При комнатной температуре (25 градусов) и при  малых токах в нагрузке, они способны отдавать до 90 % от своей первоначальной ёмкости. Однако, при больших токах в нагрузке и при той же температуре окружающего воздуха, стоит рассчитывать только на 40% ёмкости. При температуре 0 градусов и небольшом токе в нагрузке, эти аккумуляторы отдают порядка 95% от своей первоначальной ёмкости. Несмотря на значительное снижение ёмкости при больших токах в нагрузке в условиях низких температур, никель-гидридные аккумуляторные батареи применяются для работы окружающего воздуха  до минус 30 градусов. Основной их недостаток – глубокий саморазряд  (до 30 % в месяц), а срок сохранности заряда при номинальной температуре составляет 2 недели.
Перезаряжаемые щелочные батареи (Rechargeable Alkaline Battery)
  Перезаряжаемые щелочные батареи (не путать с аккумуляторами, которые в старых публикациях до 1990 года назывались «никель-кадмиевыми щелочными батареями») имеют максимальный рекомендуемый ток разряда не более 400-500 мА. У них высокое внутреннее сопротивление, что приводит к серьёзному падению напряжения даже при комнатной температуре при работе в радиопередающей аппаратуре с выходной мощностью выше 0,1 Вт. Поэтому, применение этих батарей для работы в условиях низких температур не желательно. При низкой температуре окружающего воздуха эти батареи подходят только для работы в маломощных устройствах и при малых токах разряда. При положительной температуре они отдают около 75% от своей первоначальной ёмкости и менее 20% при температуре минус 20 градусов.  Основное достоинство этих батарей – небольшой ток саморазряда, а основной недостаток – малое количество циклов заряда-разряда, которые аккумуляторы способны обеспечить при  допустимой потере ёмкости.
Купить батарей и аккумуляторы

Купить FNB-82Li

Купить FNB-V57 ---


Пожалуйста, включите JavaScript, чтобы иметь возможность комментировать в системе Disqus.

Основные характеристики АКБ

Аккумуляторная батарея - это источник питания в автотранспортном средстве, обеспечивающий запуск двигателя и снабжающий энергией бортовые электропотребителя (магнитолу, круиз-контроль, сигнализацию и прочие). 12-вольтовый аккумулятор состоит из шести, соединенных между собой отсеков (банок). В банках находятся пластины из свинца с добавлением различных элементов и электролит.

При разряде возникает электрохимическая реакция, серная кислота из электролита впитывается в пластины. Доля дистиллированной воды увеличивается, снижается плотность. Во время заряда молекулы серной кислоты выбиваются из пластин, происходит увеличение плотности.

Основные технические показатели АКБ

Любой автомобильный аккумулятор имеет две взаимосвязанные характеристики, на которые необходимо обратить внимание при покупке.

  • Емкость. Указывает на величину тока, которым потребуется разряжать батарею в течение 20 часов до достижения конечного напряжения в 10,5V. Для аккумулятора ёмкостью 55А/ч это будет 2,75 ампера, для батареи ёмкостью 75А/ч - 3,75. Следовательно, чем выше ёмкость, тем больше времени потребуется для разряда АКБ до состояния невозможности запустить двигатель. Высокая ёмкость позволяет сделать больше попыток в холодное время года и использовать более энергоемкое бортовое оборудование.
  • Пусковой ток. Максимальная величина, которую может выдавать АКБ для запуска двигателя при -18С°, преодолевая сопротивление загустевшего масла. Чем выше указан ток на этикетке АКБ, тем увереннее и продолжительнее будут попытки завести двигатель. Пусковой ток напрямую зависит от ёмкости батареи: при высокой ёмкости ток также будет достигать высоких значений.
К иным существенным техническим характеристикам АКБ относятся: 
  • номинальное напряжение (6, 12, 24V), 
  • конструктивные особенности (расположение полюсных выводов, 
  • возможность нижнего/верхнего крепления, доступ в банки), 
  • технология производства (AGM, EFB, малосурьмянистые, гибридные и т. д. ). 
Аккумулятор выбирается под конкретный автомобиль с учетом средних температур во время эксплуатации и установленного электрооборудования.
Другие статьи:
Как часто проверять уровень электролита в аккумуляторе?
Какой тип аккумулятора выбрать?

Характеристики автомобильного аккумулятора - емкость, напряжение, вес, сила тока АКБ + Видео » АвтоНоватор

Знать, сколько ампер в автомобильном аккумуляторе, для владельцев весьма важно, ведь данная характеристика – один из основных показателей, которыми стоит руководствоваться при выборе этого агрегата. А что же еще нужно иметь в виду, отправляясь за таким приобретением – вес, сила тока, напряжение? Давайте разберемся!

АКБ и ее типы

Итак, как человеческий организм не может функционировать без сердца, так и транспортное средство не заведется без такой детали, как АКБ (аккумуляторная батарея). Этот элемент отвечает за запуск двигателя и обеспечение электроэнергией всех потребителей, которые работают при неисправном генераторе либо незаведенном моторе. Так что значимость этого узла недооценивать нельзя, и поэтому необходимо следить за мощностью автомобильного аккумулятора.

Однако есть и еще одна весьма важная функция, о которой также следует сказать несколько слов. Это поддержка генератора при очень больших нагрузках. Принято считать, что во время работы двигателя батарея заряжается, поэтому емкость необязательно должна быть большой, ведь мы почти не используем электроприборы без работающего мотора. Но когда «сердце» авто внезапно глохнет посередине дороги, сдвинуть нас с места хотя бы на пару метров до обочины может только стартер исключительно за счет тока заряда от АКБ. Вот тут и становится значима емкость, каждый ампер-час на счету.

Вообще, конструкция батареи достаточно проста, и в ней практически нечему ломаться, но неправильная эксплуатация может привести к ухудшению характеристик АКБ. В таких случаях важные технические показатели неумолимо падают, в первую очередь емкость и мощность тока, а значит, она очень скоро будет нуждаться в замене, что приведет к немалым материальным затратам.

Сегодня на мировом рынке существует несколько основных типов АКБ. Так, они бывают сухозаряженными, т.е. не содержащими электролита, и, напротив, наполненными этой жидкостью. К главным достоинствам первых относится возможность длительного хранения, при этом свойства, а главное, емкость, ни капли не ухудшатся. Однако перед использованием этот тип батарей следует привести в рабочее состояние.

Залитые же не нуждаются в дополнительной подготовке, они сразу продаются в рабочем состоянии. Кроме того, в этом случае можно быть уверенным в качестве электролита. К слову, эти батареи будут весить больше за счет этой жидкости. Плюс ко всему такой тип АКБ можно проверить сразу еще в магазине, а вот сухозаряженный только дома, после приведения агрегата в рабочее состояние. Приобретая аккумуляторные батареи, ориентируйтесь на характеристики и маркировку, но о них более конкретно поговорим ниже.

Технические характеристики: вес, сила тока, емкость, напряжение

Итак, чтобы правильно эксплуатировать данную деталь, нужно знать основные ее параметры. Так, одним из важнейших показателей автомобильного аккумулятора считают емкость, показывающую длительность работы или же количество отдаваемого электричества. Обычно она измеряется в ампер-часах, это дает возможность взвесить, сколько заряда выдаст батарея без подзарядки. На емкость влияет очень много различных факторов, это и конструктивные особенности АКБ, и температура среды использования, и, конечно же, сила тока заряда. Если последняя увеличивается, то емкость понижается, а вот влияние температуры носит противоположный характер.

Еще один параметр, на который следует обратить внимание – сила пускового тока в автомобильном аккумуляторе. Она соответствует значению, которое выдает АКБ во время запуска при температуре окружающей среды равной -18 °С. Достаточно важной характеристикой можно назвать и напряжение заряженного АКБ. Ориентируясь на него, можно определить технические неполадки агрегата или убедиться в полной его исправности. Если все хорошо, напряжение обычно составляет до 12,6 В, но оно может немного варьироваться, главное, чтобы не выходило за предельные значения. Напряжение аккумулятора также определяет вольтаж устройств и приспособлений, которые нынче модно подключать через прикуриватель.

Важно знать, что на состояние АКБ негативно сказывается не только низкий уровень заряда, но и перезарядка. У вас закипит электролит и пластины начнут осыпаться, если вовремя не отключить устройство для заряда. А если верить теории, то батарея и вовсе может взорваться.

Следует помнить, что нормальное напряжение всего автомобильного аккумулятора составляет около 12,2 В. При этом каждая его банка выдает в пределах 2 В. Так что проверить напряжение агрегата вполне реально специальной нагрузочной вилкой. Приведенные цифры справедливы тогда, когда нагрузочное сопротивление, приходящееся на каждую из банок, определяется в соответствии с их емкостью.

Мощность заряда аккумулятора получается, если умножить силу пускового тока на напряжение. Но такие технические параметры редко употребляют при обсуждении этого агрегата. Хотя если вам приходится оценивать мощность, то следует иметь в виду условия эксплуатации, даже температура на улице способна снижать эту характеристику. Например, всем известно, что на запуск холодного мотора требуется больше тока на усилия стартера, отсюда и мощность нужна большая. И если аккумулятор у вас не новый, то заряда на пуск двигателя может не хватить, отсюда многочисленные проблемы зимой.

Кроме того, значение при покупке имеют еще и габаритные характеристики, а также вес автомобильных аккумуляторов. Правда, последний параметр может несколько отличаться от заявленных производителями. А все из-за разрушения свинцовых пластин вследствие их взаимодействия с электролитом – эти два компонента в основном и определяют большой вес АКБ. Поэтому не стоит переживать, если расхождение между указанным и фактическим весом может достичь полкилограмма. Для автомобиля этот параметр не столь значим, сколько для вас. Если вы отправились покупать АКБ не на авто, важно рассчитывать, что весит она около 15 кг.

Маркировка – узнаем емкость заряда, силу тока и другие параметры

Детальную информацию про технические характеристики вашей АКБ предоставляет маркировка. Итак, она включает в себя тип батареи, товарный знак, а также дату выпуска, вес и соответствие государственным стандартам. Кроме того, указывается еще и количество соединенных в батарею аккумуляторов – обычно их либо 3, либо 6. Сочетание «Ст» обозначает, что перед вами стартерная батарея. В зависимости от того, из какого материала состоит моноблок, прописывается соответствующая буква: Э – эбонит, П – асфальтопековая пластмасса и Т – термопласт.

Еще имеет значение и материал сепараторов. Заглавная буква «Р» в маркировке говорит о том, что это мипора, «М» соответствует мипласту, и «С» относится к стекловолокну. А вот напряжение заряда автомобильных аккумуляторов не указывается в явном виде, вернее, это необязательно, так как величина стандартная, ее вы можете замерить нагрузочной вилкой. Следует еще обратить внимание на наличие буквы «З», когда она есть, батарея залитого типа и полностью заряжена, если же она не стоит, то АКБ – сухозаряженная.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Электрические характеристики аккумуляторных батарей | Аккумуляторные батареи

Страница 2 из 26

1.3. Основные электрические характеристики аккумуляторных батарей

Электродвижущая сила и напряжение. Электродвижущей силой (ЭДС) называется разность потенциалов положительного и отрицательного электродов аккумулятора при разомкнутой внешней цепи.
Величина ЭДС зависит, главным образом, от электродных потенциалов, т. е. от физических и химических свойств веществ, из которых изготовлены пластины и электролит, но не зависит от размеров пластин аккумулятора.
ЭДС кислотного аккумулятора зависит также от плотности электролита. Теоретически и практически установлено, что ЭДС аккумулятора с достаточной для практики точностью можно определить по формуле
Е=0,85 + g,
где g– плотность электролита при 15°С, г/см3.
Для кислотных стартерных аккумуляторов, в которых плотность электролита колеблется в пределах от 1,12 до 1,29 г/см3ЭДС изменяется соответственно от 1,97 до 2,14 В.
Измерить ЭДС с абсолютной точностью почти невозможно. Однако для практических целей ЭДС приблизительно и достаточно точно можно измерить вольтметром, имеющим высокое внутреннее сопротивление (не менее 1000 Ом на 1 В). При этом через вольтметр будет проходить ток незначительной величины.
Напряжением аккумулятора называется разность потенциалов положительных и отрицательных пластин при замкнутой внешней цепи, в которую включен какой-либо потребитель тока, т. е. при прохождении тока через аккумулятор. При этом показания вольтметра при измерении напряжения всегда будут меньше, чем при замере ЭДС, и эта разность будет тем больше, чем больший ток проходит через аккумулятор.
ЭДС и напряжение зависят от ряда факторов. ЭДС изменяется от плотности и температуры электролита. Напряжение в свою очередь зависит от ЭДС, величины разрядного тока (нагрузки) и внутреннего сопротивления аккумулятора.
Зависимость ЭДС аккумулятора от плотности электролита (концентрации раствора Н2SО4) приведена ниже:

Плотность электролита при 25°С,
г/см3.................................... 1,05        1,10        1,15        1,20        1,25        1,28        1,30
Н2SО4, %............................. 7,44       14,72      21,68      27,68       33,8        37,4        39,7
ЭДС аккумулятора, в.......... 1,906      1,960      2,005      2,048      2,095      2,125      2,144
Из этой зависимости видно, что с увеличением концентрации серной кислоты ЭДС также увеличивается. Отсюда, однако, не следует, что для получения большей ЭДС можно чрезмерно увеличивать плотность электролита. Установлено, что стартерные аккумуляторные батареи достаточно хорошо работают тогда, когда плотность электролита в них составляет 1,27 – 1,29 г/см3.Кроме того, электролит плотностью 1,29 г/см3имеет самую низкую точку замерзания.
При изменении температуры электролита ЭДС аккумулятора также меняется. Так, с изменением температуры электролита от +20°С до -40°С ЭДС аккумулятора снижается с 2,12 до 2,096 в. В значительно большей степени с изменением температуры электролита меняется напряжение, так как оно зависит не только от ЭДС, но и от внутреннего сопротивления аккумулятора, которое с понижением температуры значительно возрастает.
Между ЭДС, напряжением, внутренним сопротивлением и величиной разрядного тока существует следующая зависимость:
U=Е-Ir,
где U – напряжение;
Е – э. д. с. аккумулятора;
I – величина разрядного тока;
r – внутреннее сопротивление аккумулятора.
Из этой формулы видно, что при постоянном значении ЭДС, измеряемой при разомкнутой цепи, напряжение аккумулятора падает по мере увеличения отдаваемого в процессе разряда тока.
Внутреннее сопротивление. Внутреннее сопротивление аккумулятора сравнительно мало, но в тех случаях, когда аккумуляторная батарея разряжается силой тока большой величины, например, при пуске двигателя стартером, внутреннее сопротивление каждого аккумулятора имеет очень существенное значение.
Внутреннее сопротивление складывается из сопротивления электролита, сепараторов и пластин. Главной составляющей является сопротивление электролита, которое изменяется с изменением температуры и концентрации серной кислоты.
Зависимость удельного сопротивления электролита плотностью 1,30 г/см3 от температуры показана ниже:

Температура, °С                            Удельное   сопротивление электролита Ом·см
+ 40                                                                             0,89
+ 25                                                                             1,28
+ 18                                                                             1,46
0                                                                             1,92
–  18                                                                            2,39
Как видно из приведенных данных, с понижением температуры электролита от +40°С до -18°С удельное сопротивление возрастает в 2,7 раза. Наименьшее значение удельного сопротивления имеет электролит плотностью 1,223 г/см3при 15°С (30%-ный раствор Н2SО4 по весу).
Вторым составляющим сопротивления в аккумуляторе является сопротивление сепараторов. Оно зависит в основном от их пористости. Сепараторы изготавливают из электроизолирующего материала, поры которого заполнены электролитом, что и обусловливает электропроводимость сепаратора.
В связи с этим можно было бы предположить, что с изменением температуры сопротивление сепаратора будет изменяться в той же пропорции, что и сопротивление электролита, но это не совсем так. Некоторые виды сепараторов, например, сепараторы из микропористого эбонита (мипора) не чувствительны к изменению температуры.
Третьим фактором, входящим в общую сумму внутреннего сопротивления элемента, служит активная масса и решетки положительных и отрицательных пластин.
Сопротивление губчатого свинца отрицательной пластины незначительно отличается от сопротивления материала решетки, в то время как сопротивление перекиси свинца положительной пластины превышает сопротивление решетки в 10000 раз. В отличие от сопротивления электролита сопротивление решетки уменьшается с понижением температуры. Но ввиду того, что сопротивление электролита во много раз больше сопротивления пластин, то уменьшение их сопротивления с понижением температуры весьма незначительно компенсирует общее снижение сопротивления электролита.
На сопротивление пластин влияет степень заряженноcти аккумуляторной батареи. В процессе разряда сопротивление пластин возрастает, так как сернокислый свинец, образующийся на положительных и отрицательных пластинах, почти не проводит электрический ток.
По сравнению с другими типами аккумуляторов кислотные аккумуляторы имеют сравнительно малое внутреннее сопротивление, что и определяет их широкое применение в качестве стартерных батарей на автомобильном транспорте.
Емкость. Емкостью аккумулятора называется количество электричества, которое может отдать полностью заряженный аккумулятор при заданном режиме разряда, температуре и конечном напряжении. Емкость измеряют в ампер-часах и определяют по формуле
C=Iptp,
где С – емкость, а·ч;
Ip – сила разрядного тока, а;
tp – время разряда, ч.
Величина емкости аккумуляторной батареи в основном определяется следующими факторами: режимом разряда (величиной разрядного тока), концентрацией электролита и температурой. Аккумуляторы при форсированных режимах разряда отдают емкость меньше, чем при разряде более длительными режимами (небольшой величиной тока).
Снижение емкости при форсированных режимах разряда происходит по следующим причинам.
В процессе разряда превращение активной массы пластин сернокислый свинец происходит не только на поверхности пластин, но и внутри них. Если разряд осуществляют током небольшой силы и медленно, то электролит успевает проникать в глубокие слои активной массы, а вода, образующаяся в результате реакции в порах, успевает смешаться с основной массой электролита. При форсированных режимах разряда концентрация серной кислоты в электролите внутри пластин значительно снижается, свежий электролит не успевает проникнуть в глубь активной массы, реакция идет в основном на поверхности пластин, так как поры закупориваются и внутрилежащие слои активной массы почти не принимают участия в реакции. При этом в результате значительного увеличения внутреннего сопротивления аккумулятора напряжение на его зажимах резко падает.
Однако после того как аккумулятор будет разряжен при форсированном режиме, после небольшого перерыва его снова можно разряжать. Это служит наглядным подтверждением того, что снижение емкости в аккумуляторе при разряде большой величиной силы тока происходит в результате неполного использования активной массы пластин.
Кроме величины разрядного тока, на емкость аккумулятора значительно влияет концентрация электролита, которая определяет потенциал пластин, электрическое сопротивление электролита и его вязкость, влияющую в свою очередь на способность проникания электролита в глубокие слои активной массы пластин.
В процессе разряда плотность электролита уменьшается и в конце разряда к активной массе пластин поступает недостаточное количество кислоты, в результате чего напряжение аккумулятора падает и дальнейший его разряд становится невозможным. Чем больше разница между концентрациями электролита, находящегося вне пластин, и электролита, находящегося в порах активной массы, тем интенсивнее происходит процесс проникновения кислоты в поры пластин. В этом отношении применение электролита с большей плотностью, казалось бы, должно увеличить емкость. Но в действительности чрезмерно большая плотность не ведет к увеличению емкости, так как увеличение плотности электролита неизбежно приводит к повышению вязкости электролита, в результате чего процесс проникновения электролита в глубину активной массы пластин ухудшается, и напряжение на зажимах аккумулятора падает.
Установлено, что наибольшую емкость имеет аккумуляторная батарея с плотностью электролита 1,27 – 1,29 г/см3.
Емкость аккумуляторной батареи зависит также от температуры. С понижением температуры емкость снижается, а с повышением увеличивается. Это объясняется тем, что с понижением температуры увеличивается вязкость электролита, в результате чего он поступает к пластинам в недостаточном количестве.
Значения вязкости электролита плотностью 1,223 г/см3 в зависимости от температуры приведены ниже:
Температура, °С............ +30        +25        +20        +10          0          – 10       – 20       – 30
Абсолютная вязкость,
пз(пуаз)....................... 1,596     1,784     2,006    2,600    3,520    4,950     7,490    12,200
Емкость положительных и отрицательных пластин с изменением температур изменяется не в одинаковой степени. Если при обычной температуре емкость элемента лимитируется положительными пластинами, то при низких температурах – отрицательными, так как при понижении температуры емкость отрицательной пластины уменьшается в значительно большей степени, чем положительной.
В последнее время емкость аккумуляторных батарей при низких температурах удалось значительно повысить за счет применения более тонких синтетических сепараторов с высокой пористостью (до 80%) и присадок, так называемых расширителей, к активной массе отрицательных пластин, которые придают ей большую пористость.
Помимо режима разряда, концентрации электролита и температуры емкость аккумуляторной батареи зависит от срока ее службы, от срока хранения, в течение которого батарея бездействовала, от наличия вредных примесей и т. д. Емкость новой аккумуляторной батареи, поступающей в эксплуатацию, первое время (в течение гарантийного срока службы) повышается, так как происходит формирование пластин, после чего на протяжении определенного периода остается постоянной и затем начинает постепенно падать. Потеря емкости аккумуляторной батареей в конце срока службы объясняется уменьшением пористости отрицательных пластин и выпадением активной массы положительных пластин.
Если заряженная батарея продолжительное время бездействовала, то при ее разряде отданная емкость будет значительно меньше. Это объясняется естественным явлением саморазряда при бездействии батареи.

Устройство и классификация аккумуляторных батарей

Каждый автолюбитель рано или поздно сталкивается с вопросом подбора аккумуляторной батареи. Как же сделать правильный выбор и что при этом необходимо знать? 

Первым делом нужно определить, аккумулятор какого типа Вам необходим. Различают два основных типа акб: сухозаряженные и залитые-заряженные. Если Вы не профессионал, сухозаряженный Вам ни к чему. Сложный процесс приготовления и залива может серьезно сократить ресурс Вашего акб, если хоть что-то сделать неправильно.

Основные характеристики любой батареи – это пусковой ток и электрическая емкость. У нового аккумулятора эти параметры должны быть не ниже, чем у старой, заменяемой.

Не менее важный параметр аккумулятора - это расположение положительных и отрицательных выводов (клемм). По расположению клемм акб бывают с «прямой» и «обратной» (реверсной) полярностью.

Кроме того, батареи одной ёмкости могут быть разных габаритных размеров и с различной формой клемм (конусные, под болт).

 

 

Таким образом, подбор акб производится по габаритам, полярности, способу крепления и форме выводов ориентируясь на штатное место для аккумулятора и на расположение проводов (или на их длину, если Вы ставите акб с непредусмотренной для автомобиля полярностью).

Аккумуляторы делятся на обслуживаемые и необслуживаемые. Необслуживаемые - это те, которые не имеют доступных заливочных отверстий. Чаще всего они оснащены «глазком», показывающим степень заряда аккумулятора. Эксплуатация необслуживаемых батарей требует надежной системы энергоснабжения, а также более внимательного отношения к состоянию и исправности электрооборудования автомобиля. В первую очередь это касается исправности генератора и регулятора напряжения. Обслуживаемые аккумуляторы имеют пробки или планку, закрывающие отверстия, через которую можно заливать дистиллированную воду до нужного уровня.

Каждый аккумулятор представляет из себя корпус (контейнер), разделенный изолированными ячейками (банки), где каждая ячейка является законченным источником питания. Банка состоит из положительных и отрицательных пластин, которые между собой отделены сепараторами. 
 
                                                                 

                                                                    Устройство АКБ

 

 

Сепараторы бывают двух видов: конвертный (карман) и пластинчатый. Преимущества конвертного сепаратора: предотвращает замыкание пластин, снижает саморазряд АКБ, увеличивает срок службы.

Далее по составу пластин различают:

1.АКБ со свинцово-сурьмянистыми пластинами;
В настоящее время, многие производители, в том числе отечественные, добавляют в свинцовые сплавы пластин различные легирующие компоненты (кадмий, селен, серебро), добиваясь улучшения характеристик свинцово-сурьмянистых аккумуляторных батарей.

2.АКБ гибридные, т.е. имеющие положительные пластины из свинцово сурьмянистых
сплавов, а отрицательные - из свинцово-кальциевых сплавов, выполненных по
экспандерной технологии.

3.АКБ со свинцово-кальциевыми пластинами.
Применение свинцово-кальциевых сплавов при изготовлении пластин АКБ дает следующие преимущества: снижается саморазряд, повышается пусковую мощность АКБ, повышается стабильность электротехнических    характеристик. Недостатки: большинство кальциевых батарей боится глубоких разрядов, что нередко происходит в российских условиях эксплуатации даже при исправном электрооборудовании. Несколько разрядов могут привести к потере характеристик батареи (пусковой ток, емкость).

На автомобилях представительского класса стали появляться АКБ нового поколения - с иммобилизованным электролитом. В этих батареях нет свободного электролита. Раствором серной кислоты пропитаны поры специального сепаратора из ультратонких стеклянных волокон, который имеет пористость более 80%. Такие аккумуляторы сохраняют работоспособность в течение длительного времени, даже если будет пробита наружная стенка корпуса. Эти батареи малочувствительны к длительному прибыванию при низкой степени заряженности. Однако их цена почти в три раза выше цены обычных батарей со свободным электролитом. Кроме того, они более критичны к режиму повышенного напряжения бортовой сети и могут быстро выйти из строя при перезарядке.

Напоминаем, что аккумуляторная батарея - это высокотехнологичный продукт, где многое зависит от качества сырья, технологии производства, оборудования, опыта и контроля. Хороший аккумулятор дешевым быть не может. Поэтому, прежде чем купить аккумулятор, вы должны определить, каким он должен быть.

Зарядно разрядные характеристики АКБ! | Статьи компании ООО «KRONVUZ» г Москва

Для того чтобы ответить на ключевой вопрос касающийся: зарядно-разрядных характеристик АКБ (аккумуляторных батарей), необходимо выяснить, какие существуют современные аккумуляторные батареи на сегодняшний день.

Любые АКБ – это источник тока способный накапливать с помощью химических процессов электроэнергию. Что такое АКБ - это аккумуляторы в общем блоке батареи, соединенные последовательно специальными перемычками, таким образом, повышается общее напряжение аккумуляторной батареи.

Современные аккумуляторные батареи

Современные аккумуляторы делятся на обслуживаемые и не обслуживаемые.

АКБ необслуживаемые, получили большое распространение в применении на транспортных средствах. Они имеют более высокие качества пуска, лучшие характеристики при заряде меньшими токами и напряжением (от генератора работающего двигателя на малых оборотах), меньший саморазряд.

Не требует никакой проверки электролита, у них отсутствуют горловины и тому подобное. Как правило, данный тип акб имеет специальный индикатор состояния заряда аккумулятора. Цвет, которого, меняется в зависимости от состояния его заряда.

Если с не обслуживаемыми аккумуляторами практически все понятно из названия, то на обслуживаемых акб стоит остановиться более подробно.

Итак, как заряжать аккумуляторную батарею?

Способов зарядить АКБ всего 2: заряд постоянным током, заряд постоянным напряжением. Оба метода имеют место для сосуществования. Мы поговорим о первом способе заряда.

Заряд при постоянстве тока требует величину тока 10 на 10, то есть 10% от емкости аккумуляторной батареи при 10 часовом разряде.

При применении такого метода заряда необходимо постоянное наблюдение, каждые 2-3 часа. При завершении процесса заряда может наблюдаться видимое глазу выделение водорода.

Современные зарядные устройства снижают силу тока постепенно, согласно заданному автоматическому или выбранному вручную регламенту заряда. Что в свою очередь предотвращает газовыделение в конце заряда, которое приводит к разрушению пластин акб.

Способов разряда аккумуляторных батарей не так много, а именно один. Разряжать аккумуляторную батарею необходимо малыми токами и малым напряжением.

Основные характеристики разряда аккумулятора это от 0,1 до 10% от номинальной емкости АКБ (в обычных условиях проведения контрольно-тренировочных циклов составляет 1% от номинала), продолжительность разряда составляет от 10 до 20 часов в обычном режиме.

При проведении контрольно-тренировочных циклов время разряда может сокращаться до 1-3 часа.


Рекомендуем ознакомиться со следующими материалами:

DoITPoMS - Батарейки библиотеки TLP

При выборе батареи необходимо учитывать следующие характеристики батареи:

1) Тип

См. Страницу первичных и вторичных батарей.

2) Напряжение

Теоретическое стандартное напряжение ячейки может быть определено из электрохимической серии с использованием значений E или :

E o (катодный) - E o (анодный) = E o (элемент)

Это стандартное теоретическое напряжение. Теоретическое напряжение ячейки модифицируется уравнением Нернста, которое учитывает нестандартное состояние реагирующего компонента. Нернтовский потенциал будет меняться со временем либо из-за использования, либо из-за саморазряда, посредством которого изменяется активность (или концентрация) электроактивного компонента в ячейке. Таким образом, номинальное напряжение определяется химией ячейки в любой момент времени.

Фактическое создаваемое напряжение всегда будет ниже теоретического напряжения из-за поляризации и потерь сопротивления (падения IR) батареи и зависит от тока нагрузки и внутреннего импеданса элемента.Эти факторы зависят от кинетики электрода и, таким образом, меняются в зависимости от температуры, состояния заряда и возраста элемента. Фактическое напряжение, появляющееся на клеммах, должно быть достаточным для предполагаемого применения.

Типичные значения напряжения находятся в диапазоне от 1,2 В для никель-кадмиевых аккумуляторов до 3,7 В для литий-ионных аккумуляторов.

На следующем графике показана разница между теоретическим и фактическим напряжениями для различных аккумуляторных систем:

3) Кривая расхода

Кривая разряда представляет собой график зависимости напряжения от разряженной емкости в процентах.Желательна плоская кривая разряда, поскольку это означает, что напряжение остается постоянным по мере разряда батареи.

4) Вместимость

Теоретическая емкость батареи - это количество электричества, участвующего в электрохимической реакции. Обозначается Q и определяется как:

.

$$ Q = xnF $$

, где x = количество молей реакции, n = количество электронов, перенесенных на моль реакции, и F = постоянная Фарадея

Вместимость обычно выражается в массе, а не в количестве молей:

\ [Q = {{nF} \ over {{M_r}}} \]

, где M r = молекулярная масса.Это дает емкость в единицах ампер-часов на грамм (Ач / г).

На практике полная емкость аккумулятора никогда не может быть реализована, поскольку значительный вес составляют нереактивные компоненты, такие как связующие и проводящие частицы, сепараторы и электролиты, токосъемники и подложки, а также упаковка. Типичные значения варьируются от 0,26 Ач / г для Pb до 26,59 Ач / г для H 2 .

5) Плотность энергии

Плотность энергии - это энергия, которая может быть получена из единицы объема веса клетки.

6) Удельная энергия

Удельная плотность энергии - это энергия, которая может быть получена на единицу веса ячейки (или иногда на единицу веса активного электродного материала). Это произведение удельной емкости и рабочего напряжения за один полный цикл разряда. Как ток, так и напряжение могут изменяться в течение цикла разряда, и, таким образом, полученная удельная энергия рассчитывается путем интегрирования произведения тока и напряжения во времени.Время разряда связано с максимальным и минимальным порогом напряжения и зависит от состояния доступности активных материалов и / или предотвращения необратимого состояния аккумуляторной батареи.

7) Удельная мощность

Плотность мощности - это мощность, которая может быть получена на единицу веса элемента (Вт / кг).

8) Температурная зависимость

Скорость реакции в ячейке будет зависеть от температуры в соответствии с теориями кинетики.Внутреннее сопротивление также зависит от температуры; низкие температуры дают более высокое внутреннее сопротивление. При очень низких температурах электролит может замерзнуть, что приведет к снижению напряжения, поскольку движение ионов затруднено. При очень высоких температурах химические вещества могут разлагаться, или может быть достаточно энергии для активации нежелательных обратимых реакций, снижающих емкость.
Скорость уменьшения напряжения с увеличением разряда также будет выше при более низких температурах, как и емкость - это показано на следующем графике:

9) Срок службы

Срок службы аккумуляторной батареи определяется как количество циклов зарядки / перезарядки, которое может выполнить аккумуляторная батарея, прежде чем ее емкость упадет до 80% от первоначальной.Обычно это от 500 до 1200 циклов.

Срок годности батареи - это время, в течение которого батарею можно хранить в неактивном состоянии до того, как ее емкость упадет до 80%. Уменьшение емкости со временем вызвано истощением активных материалов из-за нежелательных реакций внутри ячейки.

Батареи также могут быть подвержены преждевременной смерти:

  • Чрезмерная зарядка
  • Перегрузка
  • Короткое замыкание
  • Потребляемый ток больше, чем предусмотрено для производства
  • Воздействие экстремальных температур
  • Подверженность ударам или вибрации

Задержка напряжения

Смерть батареи из-за старения

10) Физические требования

Это включает в себя геометрию ячейки, ее размер, вес и форму, а также расположение клемм.

11) Цикл зарядки / разрядки

Есть много аспектов цикла, которые требуют рассмотрения, например:

  • Напряжение, необходимое для зарядки
  • Время, необходимое для зарядки
  • Наличие источника заряда
  • Потенциальная угроза безопасности при зарядке / разрядке

12) Срок службы

Срок службы аккумуляторной батареи - это количество циклов разрядки / зарядки, которое она может пройти, прежде чем ее емкость упадет до 80%.

13) Стоимость

Сюда входит начальная стоимость самой батареи, а также стоимость зарядки и обслуживания батареи.

14) Возможность глубокого разряда

Существует логарифмическая зависимость между глубиной разряда и сроком службы батареи, таким образом, срок службы батареи может быть значительно увеличен, если она не разряжена полностью; Например, батарея мобильного телефона прослужит в 5-6 раз дольше, если перед подзарядкой она разрядится только на 80%.

Для приложений, где это может быть необходимо, доступны специальные аккумуляторы глубокого разряда.

Никель-кадмиевые батареи

15) Требования к приложению

Батареи должно хватить для предполагаемого применения. Это означает, что он должен иметь возможность производить правильный ток с правильным напряжением. Он должен обладать достаточной емкостью, энергией и мощностью. Он также не должен слишком сильно превышать требования приложения, поскольку это может привести к ненужным расходам; он должен обеспечивать достаточную производительность при минимально возможной цене.


предыдущая | следующий

3 Важные характеристики аккумуляторной батареи

Аккумулятор (или аккумуляторная батарея) обладает тремя важными характеристиками: 1. Напряжение 2. Емкость 3. КПД.

Характеристика № 1. Напряжение:

Средняя ЭДС ячейки составляет примерно 2,0 вольта. Значение ЭДС ячейки не остается постоянным, но изменяется в зависимости от изменения удельного веса электролита, температуры и продолжительности времени с момента последней зарядки.

ЭДС ячейки увеличивается с увеличением удельного веса электролита и наоборот, но увеличение удельного веса электролита также вызывает увеличение внутреннего сопротивления ячейки; следовательно, его значение не должно превышать 1,22. Наилучшие результаты дает электролит с удельным весом 1,21.

ЭДС ячейки хоть и не сильно, но немного увеличивается с повышением температуры.

Напряжение на клеммах аккумулятора выше во время зарядки, чем во время разрядки, по следующим причинам.

Внутреннее напряжение, возникающее в результате химического воздействия, зависит от прочности электролита и немного увеличивается по мере того, как кислота становится сильнее, а концентрация электролита увеличивается из-за образования H 2 SO 4 во время зарядки и уменьшается из-за образования воды во время разряда.

Кроме того, поскольку кислота образуется в порах активного материала во время зарядки, а вода образуется во время разряда, и поскольку требуется время для диффузии кислоты или воды, отсюда следует, что сила электролита, который находится в фактическом контакте с Активный материал во время зарядки значительно больше, чем средняя сила электролита (кислоты), в то время как во время разряда она значительно меньше средней.Следовательно, ЭДС элемента больше во время зарядки, чем во время разряда.

Напряжение на клеммах батареи равно E + Ir во время зарядки и E - Ir во время разряда, где I - ток заряда или разряда, а r - внутреннее сопротивление элемента.

Характеристика № 2. Вместимость:

Способность аккумулятора работать и отдавать ток называется номинальной мощностью или емкостью. В то время как напряжение ячейки определяется ее химическим составом, емкость ячейки может изменяться бесконечно.

Емкость ячейки - это, по сути, количество электронов, которые могут быть получены из нее. Поскольку ток - это количество электронов в единицу времени, емкость ячейки - это интеграция тока, подаваемого ячейкой с течением времени. Таким образом, емкость элемента выражается в ампер-часах (А-ч) и равна произведению заданного тока разряда в амперах на количество часов до того, как элемент разряжается до заданной степени. Таким образом, номинальная выходная мощность (или емкость) в 10 ампер-часов означает, что ток в один ампер может потребляться в течение 10 часов или ток в половину ампер в течение 20 часов.

Таким образом, емкость батареи можно определить как полезное количество электричества, которое может быть получено от батареи при заданной скорости разряда до того, как она упадет до заданного значения напряжения, равного 1,75 В, умноженного на количество ячеек. . Емкость батареи зависит от нескольких факторов, главными из которых являются площадь поверхности пластины; количество, расположение и пористость активного материала, используемого при изготовлении пластин; количество и удельный вес используемого электролита; и пористость сепараторов.Скорость разряда и температура также играют важную роль.

Емкость ячейки увеличивается с увеличением площади поверхности пластины. Приблизительное правило для оценки емкости батареи - это площадь поверхности положительных пластин в мм 2 , умноженная на количество таких пластин и разделенная на 1000. Например, емкость батареи, имеющей 5 положительных пластин размером 100 и 50 мм каждая, будет (100 × 50 × 5) / 1000, то есть 25 Ач.

Поскольку электричество производится в результате химического воздействия внутри элементов, емкость батареи напрямую зависит от типа и количества используемого активного материала.Теоретически требуется примерно 4 грамма металлического свинца на любом элементе, чтобы превратить его в губчатый свинец или перекись свинца, чтобы произвести один ампер-час электричества. На практике требуется от четырех до шести раз больше.

Причина этого в том, что невозможно восстановить весь активный материал, привести каждую частицу в контакт с электролитом или вызвать проникновение тока в каждую часть. Эксперимент показывает, что от 15 до 22 граммов губчатого свинца и от 16 до 24 граммов металлического свинца, преобразованного в PbO 2 , требуется на их соответствующих элементах для получения разряда в один ампер-час при обычных коммерческих расходах.

Емкость ячейки зависит от концентрации или удельного веса электролита, так как она влияет на внутреннее сопротивление и интенсивность химической реакции, протекающей в ячейке. Он увеличивается с увеличением удельного веса электролита.

При определенной температуре емкость элемента зависит от скорости его разряда. Например, батарея емкостью 100 ампер-часов, способная обеспечить непрерывный разряд 10 А в течение 10 часов, теоретически должна давать непрерывный разряд 20 А в течение 5 часов или 50 А в течение 2 часов или 100 А в течение одного часа, но на самом деле, емкость в ампер-часах уменьшается с увеличением скорости разряда.

С увеличением скорости разряда напряжение элемента падает быстрее из-за внутреннего сопротивления элемента; химические реакции ускоряются, ослабляя пластины и уменьшая емкость ячейки. Если элемент разряжается слишком быстро, это может привести к поломке пластин, а в случае приклеенных пластин очень внезапный разряд приведет к смещению пасты. Емкость хлоридных трубчатых стационарных свинцово-кислотных элементов при различных скоростях разряда, выраженная в процентах от ампер-часов, доступных при 10-часовой скорости.

Емкость батареи увеличивается с повышением температуры, потому что при высокой температуре химические реакции, происходящие внутри элемента, становятся более интенсивными, кислотостойкость снижается, а диффузия электролита улучшается. Однако при высокой температуре паста быстро превращается в сульфат свинца, что всегда сопровождается расширением пасты, особенно на положительных пластинах, что приводит к короблению и растрескиванию сетки.

При высокой температуре решетка из сурьмяно-свинцового сплава, клеммные колодки и деревянные разделители также подвергаются воздействию кислоты. Таким образом, не рекомендуется эксплуатировать свинцово-кислотные батареи при температуре выше 40 ° C. С понижением температуры химические реакции замедляются, внутреннее сопротивление элемента увеличивается и диффузия электролита ухудшается.

Следовательно, емкость элемента уменьшается с понижением температуры до точки замерзания (-35 ° C при удельном весе электролита 1,22) емкость уменьшается до нуля, даже если в противном случае аккумулятор полностью заряжен.

Характеристика № 3. Эффективность:

Эффективность ячейки может быть определена двумя способами, перечисленными и объясненными ниже:

а. Количество или эффективность в ампер-часах:

Поскольку при определении этой эффективности не принимаются во внимание изменения конечного потенциала элемента во время заряда и разряда, а конечный потенциал элемента во время заряда выше, чем во время разряда, то количественная эффективность всегда выше, чем энергоэффективность, в какие вариации оконечного потенциала ячейки учитываются.

Поскольку обычно эффективность определяется как отношение выходной мощности к входной, аналогично количественная эффективность или эффективность в ампер-часах определяется как отношение ампер-часов разряда и ампер-часов заряда.

Количественный КПД свинцово-кислотного элемента варьируется от 90 до 95%. Было бы 100 процентов, если бы не выделение газа на заряде, которое представляет собой необратимую химическую реакцию.

Если зарядку прекращать каждый раз, как только выделение газа становится заметным, эффективность в ампер-часах будет почти 100%, но емкость в ампер-часах будет уменьшена, и рекомендуется время от времени полностью заряжать аккумулятор. во избежание порчи неиспользованного сульфата свинца.Количественная эффективность также снижается из-за саморазряда пластин, вызванного местными реакциями, и из-за утечки тока, вызванной неисправной изоляцией между элементами и батареей.

г. Эффективность использования энергии или ватт-часов:

Энергоэффективность определяется как отношение энергии, отдаваемой элементом в ватт-часах во время разряда, и энергии, потребляемой в ватт-часах во время зарядки.

‘’

Работа при низкой скорости заряда и разряда и при пониженной емкости в ампер-часах приводит к повышению эффективности в ватт-часах.Фактическая эффективность в ватт-часах или энергии, получаемая на практике, колеблется от 75 до 85 процентов.

Базовые знания об аккумуляторах - Типы и характеристики - | Matsusada Precision идеально подходит для

Типы аккумуляторов и проблемы

Вокруг нас встречаются различные типы электроприборов. За исключением крупногабаритных электроприборов, таких как телевизоры и Холодильники, питающиеся от розеток, работают от батарей.
Например, это смартфоны, планшеты и портативный музыкальный проигрыватель.Для больших, например электромобилей. Многие батареи используется для пультов дистанционного управления для телевизоров, кондиционеров и т. д. Недавно была разработана большая аккумуляторная батарея для домашнего использования. и продается для хранения электроэнергии, вырабатываемой солнечными панелями, для использования в ночное время. Также есть идеи использовать электромобили в качестве аккумуляторных батарей.

В эти изделия встроены различные типы батарей и аккумуляторов, которые используются надлежащим образом в зависимости от области применения. Вы можете узнайте о типах батарей и проблемах на этой странице.

Сначала мы познакомимся с типом аккумулятора. Его можно разделить на первичные элементы, такие как сухие батареи, вторичные элементы (аккумуляторные батареи), которые могут перезаряжаться и использоваться многократно, а топливные элементы, которые непрерывно вырабатывают электроэнергию за счет химических реакций. Первичная ячейка одноразовая, и она производит электрическая энергия в результате химической реакции, и ее нельзя больше использовать, если нет вещества, инициирующего химическую реакцию.

С другой стороны, аккумуляторные батареи можно многократно заряжать и разряжать.Он также вырабатывает электроэнергию в результате химических реакций, но это другое от первичных клеток в обратимости химической реакции. После разряда нет вещества, которое подвергается химической реакции, «зарядка» может быть сделано, чтобы вернуться из состояния после реакции в состояние до реакции.

Однако циклы заряда-разряда имеют верхний предел и могут вызвать временное падение напряжения из-за эффектов памяти.
Топливные элементы вырабатывают электроэнергию за счет реакции водорода и кислорода.В этом случае водород извлекается из хранилища водорода. сплава, или высвобождает водород, содержащийся в углеводородах, таких как метан, этан, пропан и бутан, в городском газе, и реагирует с кислородом в воздухе. Следовательно, если мы сможем продолжать поставлять материалы для источников водорода, мы сможем продолжить добычу электроэнергии.

Характеристики каждой батареи

Давайте познакомимся с особенностями каждой батареи.

NiCd (никель-кадмиевый аккумулятор), NiMH (никель-металлогидридный аккумулятор)

И NiCd, и NiMH используют гидроксид никеля в качестве положительного электрода. NiCd использует кадмий для отрицательного электрода NiMH использует сплав для хранения водорода, а электролит представляет собой водный раствор, в основном состоящий из КОН (гидроксид калия).
Хотя как NiCd, так и NiMH могут использоваться для мощных приложений, таких как двигатели, NiCd заменяется более безопасным NiMH, потому что NiCd содержит кадмий, вызывающий заболевания, связанные с загрязнением. Сейчас же, большинство аккумуляторных батарей - никель-металлгидридные. Батареи типа сухих элементов, например eneloop и evolta, также являются NiMH.
NiMH отличается устойчивостью к многократной зарядке и разрядке, а также высокой безопасностью. С другой стороны, NiMH имеет сильный эффект памяти, и существует проблема, заключающаяся в том, что количество электроэнергии, которое может быть выработано, уменьшается по мере того, как батарея заряд продолжается. Чтобы сбросить этот эффект памяти, его необходимо полностью разрядить, а затем снова зарядить.

LiB (литий-ионная аккумуляторная батарея)
Литий-ионная аккумуляторная батарея

используется в различных продуктах, таких как персональные компьютеры, смартфоны и планшеты. Ты можешь подумать что почти весь LiB используется в батареях, которые существуют вокруг вас. Он также широко используется в качестве аккумулятора для электромобилей.
Поскольку LiB имеет очень высокую плотность энергии, примерно в 2,5 раза больше, чем у NiMH, это важный аккумулятор для снижения веса мобильные устройства, например мобильные телефоны. Кроме того, поскольку нет эффекта памяти, это также преимущество, что можно добавить заряд, и он саморазряд не очень сильно даже если оставить на долгое время.

Таблица. Скорость саморазряда каждой батареи

тип батареи Скорость саморазряда [% / месяц]
свинцовая аккумуляторная батарея от 3 до 20%
никель-кадмиевый аккумулятор от 20 до 45%
никель-металлогидридный аккумулятор от 15 до 40%
литий-ионный аккумулятор от 1 до 5%

Однако, поскольку плотность энергии высока, даже небольшое колебание напряжения приводит к перезарядке, что приводит к чтобы значительно сократить срок службы батареи. Кроме того, если перезарядка или переразгрузка повторяются, внутреннее давление батареи поднимется, что приведет к взрыву или возгоранию. Возможно, вы видели новости о том, что смартфон взорвался и вызвал сильный ожог или что в самолете взорвалась батарея.

Твердотельный аккумулятор

Одна из проблем вышеперечисленных аккумуляторов - "протечка". Если оставить его надолго, электролит, содержащийся в аккумулятор может вытечь. Утечка может вызвать короткое замыкание, а в некоторых случаях может повредить внутреннюю схему.
Утечка возникает из-за того, что в качестве электролита используется водный раствор, и, чтобы избежать этого, твердотельная батарея с разработан твердый электролит. Преимущество в том, что с ним легко обращаться, и вероятность аварии меньше.
С другой стороны тоже есть недостаток. Твердотельный аккумулятор, разработанный Toyota для электромобилей, представляет собой ионно-литиевый аккумулятор. аккумуляторная батарея, в которой используется твердый электролит на основе сульфида и положительный электрод из слоистого оксида, и в настоящее время она имеет объемную энергию плотность всего около 200 Втч / л. Это меньше половины. Для увеличения дальности плавания необходимо поднять объемный плотность энергии от 400 до 600 Втч / л, и его разработка в настоящее время продолжается.

Металло-воздушная батарея

В металло-воздушной батарее в качестве положительного электрода используется кислород из воздуха, а в качестве отрицательного электрода - металл. Используется для маленьких и легких электрические приборы, такие как слуховые аппараты и кухонные таймеры.
Щелочные металлы, такие как Li, Na и Ca, а также щелочноземельные металлы, вступают в химическую реакцию с кислородом воздуха для получения электричества.Поэтому, когда он не используется, держите его защищенным, чтобы блокировать кислород, и снимайте экран, когда он используется. Производительность аккумулятора зависит от используемого металла (элемента), и достоинством является то, что его можно уменьшить в размерах, поскольку для этого не требуется электролит. С другой стороны, его сложно разработать как перезаряжаемую батарею, потому что металл в то время вызывает рост дендритов. зарядки и инфраструктуры для утилизации.

Топливная батарея

Топливные батареи принципиально отличаются от аккумуляторных батарей, представленных до сих пор.В принципе, вы можете думать об этом как о так же, как генератор. Другими словами, продолжая подавать какое-то топливо, генератор продолжает вырабатывать электроэнергию.

Хотя есть впечатление, что вряд ли такое будет у нас, «ENE-FARM» от Panasonic является типичным примером бытовой топливной батареи. В водород, который используется в качестве топлива, и кислород воздуха взаимодействуют друг с другом с образованием воды и выработки электроэнергии. Электроэнергия генерируется обратной реакцией эксперимента по электролизу воды, проведенного в научных экспериментах.
Однако, поскольку водород имеет высокую скорость реакции и требует внимания при обращении, например, с топливной батареей, которую предполагается установить на электромобиля, его не следует накапливать, даже если водород протекает или водород не попадает в окружающую среду.

Двухслойный конденсатор

Это своего рода конденсатор, который в последние годы стал центром внимания. Как и батарея, он состоит из электрода и электролита, но когда между электродами подается напряжение (до такой степени, что электролит не разлагается), есть область, где заряд электрод и обратный знак увеличивается вокруг электрода.Затем он может хранить потенциал, как конденсатор, и это называется конденсатором с двойным электрическим слоем.

Подобно аккумуляторным батареям, он может многократно заряжаться и разряжаться, но отличается высокой скоростью заряда и разряда. потому что он только образует двойной электрический слой. Однако плотность энергии меньше по сравнению с аккумуляторными батареями.
С другой стороны, плотность энергии выше, чем у керамических конденсаторов, но номинальное напряжение ниже.

Соответствующие технические знания

Рекомендуемые товары

Продукция

Matsusada может использоваться во всех типах аккумуляторных батарей и конденсаторов для разработки, оценки и тестирования.

Ссылка (японский сайт)

Батареи и характеристики элементов - Сделайте это легко с ScienceProg

Батареи - дешевый, компактный и относительно безопасный способ получить портативный источник энергии. Есть много типов батарей с разными характеристиками и назначениями.Вероятно, многие из вас слышали, что термины «батарея» и «элемент» относятся к одному и тому же. Но с технической точки зрения это разные вещи: клетка - это единое целое, в котором происходит единственная химическая реакция и вырабатывается электричество. В то же время аккумулятор - это пачка ячеек.

Номинальное напряжение элементов и напряжение батареи

Например, одну батарею AA можно назвать ячейкой, потому что это единый блок, в котором в результате одной химической реакции генерируется напряжение 1,5 В. Тем не менее, свинцово-кислотный аккумулятор автомобиля имеет шесть ячеек, производящих 2.0 В каждый, в то время как вся батарея производит 12 В. Первое, что нужно помнить, это то, что одиночный элемент может производить определенное номинальное напряжение элемента, которое зависит от химической реакции. Напротив, напряжение батареи , , , представляет собой объединенное напряжение нескольких ячеек, соединенных последовательно (или параллельно).

Емкость ячейки

Итак, мы знаем, что характеристики батареи напрямую зависят от характеристик ячеек внутри. Вторым важным параметром аккумуляторов является ёмкость ячеек , которая измеряется в ампер-часах.На меньших батареях используется мА / ч, поскольку емкость относительно мала, как у автомобильных аккумуляторов. Так что же такое емкость ячейки? Это определенное количество тока, подаваемого до того, как напряжение элемента упадет ниже заданного порога - или, проще говоря, количество энергии, высвобождаемой до того, как батарея разрядится или разрядится. Если мы возьмем простую батарею AA на 1,5 В, которая рассчитана примерно на 1000 мА / ч, это означает, что батарея может обеспечивать непрерывный ток 1 А в течение одного часа, прежде чем она разрядится и напряжение упадет примерно до 0. 9В (щелочная батарея). Обычно емкость батареи проверяется дольше, например, в течение 20 часов. Если аккумулятор рассчитан на 1 А / ч, значит, он должен обеспечивать постоянный ток 50 мА в течение двадцати часов. Если батарея разряжается быстрее, можно предположить, что ее емкость меньше, чем указано на этикетке.

Плотность мощности ячейки

Этот параметр имеет тенденцию быть очень важным сегодня, поскольку все электронное оборудование сжимается; потребность в мощности растет из-за растущей функциональности. Аккумуляторы необходимо интегрировать в устройства меньшего размера и обеспечивать большую мощность.Это настоящая головная боль для ученых о том, как вложить больше энергии в меньшее пространство. Таким образом, ячейки характеризуются другим параметром - удельная мощность , что означает емкость на единицу веса. Самые дешевые батареи, такие как угольно-цинковые, имеют самую низкую удельную мощность среди всех типов ячеек, в то время как более высокая удельная мощность принадлежит литий-ионным полимерным батареям.

Кривая разряда аккумуляторной батареи

Емкость и удельная мощность не могут дать четкого представления о качестве батареи.Дело в том, что когда батарея разряжается, ее напряжение падает в течение срока службы элемента. Различные типы ячеек имеют свои собственные кривые разряда. Как и у щелочных батарей, общее время разряда линейно падает. По линейным характеристикам легко определить, насколько разряжена батарея, но некоторым устройствам для нормальной работы требуется постоянное напряжение. Так что у других аккумуляторов есть резкие характеристики падения. Это означает, что напряжение падает в какой-то момент, когда он разряжен. А сколько разряжена батарея определить сложно.

Внутреннее сопротивление ячейки

Сопротивление присутствует везде, где протекает электрический ток. Батарейные элементы - не исключение. Каждая ячейка имеет собственное внутреннее сопротивление . Когда ток выводится из элемента, на этом внутреннем сопротивлении падает некоторое напряжение. Таким образом, каждый элемент батареи можно смоделировать как идеальный источник напряжения и резистор, соединенные последовательно. Внутреннее сопротивление является важным параметром, поскольку оно определяет максимальную скорость, с которой может потребляться энергия из элемента.Более высокий ток протекает через резистор; тем больше тепла выделяется из-за сопротивления. Если этот ток слишком велик, он может расплавить изоляцию, провода и другие элементы. То же самое и с батареями. Например, свинцово-кислотные автомобильные аккумуляторы имеют низкое внутреннее сопротивление, поэтому они идеально подходят для высвобождения большого количества тока во время запуска двигателя. С другой стороны, если в камерах со вспышками используются щелочные батареи, для зарядки конденсаторов вспышки требуется время. Он не может заряжаться мгновенно, так как это приведет к перегреву.И, конечно же, никакие батареи не любят быстрой разрядки из-за химических реакций. Короткое замыкание батарей может повредить батареи, а некоторые типы могут даже взорваться.

Аккумуляторная батарея

Итак, есть два типа аккумуляторов: аккумуляторные и нет. Оба они используются сегодня из-за разницы в стоимости, технологии и назначении. Поскольку все батареи сделаны из токсичных химикатов, использование перезаряжаемых элементов более вероятно, но использование перезаряжаемых батарей не всегда является проблемой.Некоторые неперезаряжаемые батареи по-прежнему имеют более высокую удельную мощность, чем могут дать аккумуляторные. И, конечно же, стоимость. Аккумуляторы дороже, но, похоже, эта разница сокращается.

Характеристики аккумулятора (автомобиль)

13,7.

Характеристики батареи

Характеристики или номинальные характеристики конкретной батареи выражаются простым языком тем, какой ток она может производить и как долго она может выдерживать этот ток.Скорость производства тока аккумуляторной батареей определяется скоростью химической реакции, которая, в свою очередь, зависит от ряда факторов, таких как
(i) площадь поверхности пластин,
(ii) температура,
(iii) сила электролита и требуемый ток
(iv).
Таким образом, общая емкость батареи определяется фактическим подаваемым током, а номинал батареи определяется выходным током и временем.

Емкость в ампер-часах.

Скорость разрядки аккумулятора обычно выражается в ампер-часах (Ач) и определяется током, который может подаваться непрерывно до того, как напряжение упадет ниже заданного значения (обычно 1,75 В на элемент) в течение периода непрерывной разрядки, который обычно составляет либо
10 часов или 20 часов. Таким образом, батарея номиналом 40 Ач должна иметь возможность непрерывно обеспечивать 4 ампера в течение 10 часов или 2 ампера в течение 20 часов при полной зарядке.

Резервная мощность.

Резервная емкость - это система, которая сейчас используется на всех новых батареях. Это выражается как время в минутах, в течение которого батарея подает 25 А при 298 К до конечного напряжения 1,75 В на элемент. Это показывает, как долго аккумулятор может работать в автомобиле, если система зарядки не работает. Обычно батарея на 44 Ач имеет резервную емкость 60 минут.


Амперы холодного пуска.

Батареям присвоен рейтинг, указывающий на их работу при высоком выходном токе и при низкой температуре.Типичный номинал 170 А означает, что батарея способна подавать этот ток в течение одной минуты при температуре 255 К, когда напряжение элемента падает до 1,4 В.
Общая выходная мощность батареи намного больше, если она распределена по более длительное время, потому что химическая реакция протекает только с определенной скоростью. Вышеупомянутые три характеристики разряда и их сравнение представлены на рис. 13.60.
Эти методы оценки емкости в некоторой степени различаются в зависимости от используемого стандарта.Британские стандарты. Стандарты DIN и стандарты США - это всего лишь три примера. Они в целом похожи для целей сравнения, и, следовательно, дополнительная ссылка

Рис. 13.60. Сравнение разрядной характеристики аккумулятора.
следует изготавливать для конкретных приложений.
Следующие параметры являются характеристиками батареи, о которых стоит упомянуть, но они не используются для оценки батареи.

Внутреннее сопротивление.

На рис. 13.61 показан идеальный источник напряжения, включенный последовательно с резистором.Эта диаграмма используется для демонстрации того, почему напряжение на клеммах батареи падает, когда на нее помещается нагрузка. В этой разомкнутой цепи через внутреннее сопротивление не проходит ток и, следовательно, не падает напряжение. Когда ток поступает от источника, происходит падение напряжения на внутреннем сопротивлении, фактическое значение которого можно рассчитать следующим образом.
Подключите вольтметр к батарее и обратите внимание на напряжение холостого хода * 1, скажем, 12,7 В. Подключите внешнюю нагрузку к батарее и измерьте ток, скажем, 50 А.Снова обратите внимание на напряжение на клеммах батареи под нагрузкой, скажем, 12,2 В. Внутреннее сопротивление батареи равно;


Рис. 13.61. Идеальный источник напряжения, включенный последовательно с резистором.
В этом примере внутреннее сопротивление становится 0,01 Ом. Внутреннее сопротивление батареи изменяется в зависимости от температуры и состояния заряда. Его можно использовать как индикатор состояния батареи. Чем меньше внутреннее сопротивление аккумулятора, тем лучше его состояние.

Эффективность.

Эффективность батареи можно рассчитать либо как эффективность в ампер-часах, либо как энергоэффективность. Эффективность
Ач = (разрядка Ач / зарядка Ач) x 100%
При 20-часовом режиме КПД в ампер-часах может составлять около 90 процентов. Этот показатель эффективности обычно выражается обратной величиной, называемой коэффициентом заряда. В этом примере коэффициент заряда составляет около 1,1.

Энергоэффективность ниже, чем эффективность в ампер-часах, поскольку она учитывает более высокое напряжение, необходимое для принудительного заряда аккумулятора. Типичное значение этого КПД составляет около 75 процентов.

Саморазряд.

Все аккумуляторы страдают от саморазряда, т. Е. Состояние заряда снижается даже без внешней цепи. Скорость разряда увеличивается с температурой и возрастом батареи и составляет от 0,2% до 1% от емкости Ач в день. Саморазряд возникает из-за изменения химического процесса внутри батареи, поскольку материал решеток образует гальванические пары короткого замыкания между сурьмой и активным материалом.Чтобы уменьшить это, кальций используется в качестве механического улучшителя для свинцовых решеток. Примеси в электролите, в частности, следы металлов, таких как железо, также могут способствовать саморазряду. Токи утечки через верхнюю часть батареи, особенно из-за плохой чистоты, также способствуют саморазряду. Пары кислоты вместе с частицами пыли могут образовывать проводящую пленку. В герметичных батареях эта проблема значительно сокращается.

Что такое аккумулятор? - Определение от WhatIs.

com
К

Батарея - это электрохимический элемент (или закрытый и защищенный материал), который может заряжаться электрически для создания статического потенциала для питания или высвобождения электрического заряда, когда это необходимо.

Батарея обычно состоит из анода , катода и электролита .

Общие типы коммерческих аккумуляторов, а также некоторые их характеристики и преимущества приведены в следующей таблице.К не показанным типам батарей относятся цинково-воздушные, свинцово-кислотные и щелочные батареи.

Тип батареи Характеристики Типичное использование Преимущества
Герметичный свинцово-кислотный аккумулятор (SLA) Может удерживать заряд до 3 лет Резервный аварийный источник питания Недорого
Никель-кадмиевый (Ni-Cd) аккумулятор Быстрый, равномерный разряд энергии Приборы, аудио- и видеоаппаратура, игрушки; тесто самое популярное Относительно недорогой; широко доступный
Никель-металлогидридная (Ni-MH) батарея Типовая мощность i1. 2 В - от 1200 до 1500 мАч; увеличенный срок службы 2300 мАч; От 2,5 до 4 часов автономной работы Переносные компьютеры; сотовые телефоны; как у Ni-Cd аккумуляторов Без эффекта памяти; неиспользованная емкость остается годной к употреблению
Литий-ионный (Li-Ion) аккумулятор Стабильно и безопасно; высшая энергоемкость Переносные компьютеры; сотовые телефоны; как у Ni-Cd аккумуляторов В два раза больше заряда Ni-Cd; медленный саморазряд

Последний раз обновлялся в мае 2007 г.

Продолжить чтение о батарее
Узнайте больше о мобильных данных, внутренних сервисах и инфраструктуре

Емкость аккумулятора - обзор

20.2.3 Емкость батареи

Емкость батареи соответствует количеству электрического заряда, который может быть накоплен во время заряда, сохранен во время пребывания в разомкнутой цепи и высвобожден во время разряда обратимым образом. Он получается путем интегрирования тока разряда, начиная с полностью заряженной батареи и заканчивая процесс разряда при определенном пороговом напряжении, часто обозначаемом как напряжение отсечки или U cut_off , достигнутом в момент t cut_off .В этом случае она обозначается как разрядная емкость или C d , а в случае электрохимии свинцово-кислотных аккумуляторов она может быть выражена как

(20,5) Cd = ∫0tcut_offIdt = −2FMPbO2 (mPbO2initial − mPbO2cut_off ) = - 2FMPb (mPbinitial − mPbcut_off)

Уравнение (20.5) показывает, что емкость аккумулятора пропорциональна количеству активных материалов, которые могут быть преобразованы электрохимически, пока напряжение аккумулятора не достигнет порогового значения напряжения U cut_off .Знак разрядной емкости отрицательный; однако на практике его значение рассматривается как модуль. Когда батарея разряжается постоянным током, ее емкость определяется формулой C d = I · t d , где t d - продолжительность разряда. Когда последнее выражается в часах, типичной единицей измерения емкости аккумулятора является ампер-час.

Разрядная емкость новой батареи (т. Е. До заметного начала деградации батареи) является функцией температуры и профиля тока разряда.Основным этапом разработки каждого алгоритма управления батареями является оценка зависимости разрядной емкости от тока и температуры. Обычно это делается путем подвергания одной или нескольких идентичных батарей или элементов нескольким циклам заряда / разряда при постоянной температуре с использованием гальваностатического разряда с разными токами разряда и фиксированным режимом полной перезарядки. Процедура повторяется при нескольких разных температурах. При разработке такого плана экспериментов следует учитывать типичную скорость разрушения батареи при циклическом включении.Для аккумуляторов, скорость старения которых в режиме глубокого цикла высока (например, свинцово-кислотные аккумуляторы с тонкими пластинами и решетками, не содержащими сурьмы), количество таких глубоких циклов определения характеристик должно быть меньше и ограниченное количество экспериментальных точек на батарею. может быть компенсировано тестированием большего количества батарей.

Зависимость разрядной емкости от тока разряда часто соответствует уравнению Пейкерта [2]:

(20.6a) Cd = K · I1 − n

, где K, и n - эмпирические константы.Коэффициент n сильно зависит от конструкции электродов. Например, свинцово-кислотные батареи с толстыми пластинами имеют значение n в диапазоне 1,4 [3], а для конструкций с более тонкими пластинами n находится в диапазоне 1,20–1,25 [4]. Для таких технологий, как литий-ионные батареи, где пластины очень тонкие (в диапазоне 0,2–0,3 мм), значение n близко к 1 [5]. В этом случае уравнение Пойкерта и соответствующие экспериментальные данные могут быть представлены с использованием продолжительности разряда t d вместо емкости:

(20.6b) td = K · I − n

Когда экспериментальные данные t d (I) построены в двойных логарифмических координатах, уравнение (20. 6b) преобразуется в прямую линию с наклоном, равным к коэффициенту n . Уравнение Пойкерта демонстрирует одну и ту же тенденцию почти для всех типов первичных и аккумуляторных батарей - чем выше ток разряда, тем меньше емкость. Последнее с электрохимической точки зрения соответствует меньшему количеству активных материалов, превращающихся в продукты разряда.В технологии аккумуляторов степень этого преобразования обозначается как «использование активных материалов». Снижение использования активных материалов при высоких токах разряда очень часто можно приписать эффектам диффузии. Например, в случае разряда свинцово-кислотной батареи (уравнения (20.1a) и (20.1b)) серная кислота, необходимая для преобразования PbO 2 и Pb в PbSO 4 , должна диффундировать из объема электролита. к геометрической поверхности электрода, а затем внутрь его пористого объема.При высоких токах разряда электролит из объема элемента, расположенного между пластинами батареи, не успевает диффундировать внутри объема пластин, где он быстро истощается из-за электрохимических реакций. Это приводит к развитию локальных градиентов концентрации и появлению диффузной поляризации [6]. Последнее вызывает быстрое снижение напряжения разряда ячейки. По логике вещей, мы можем достичь большей емкости при более высоких токах только в аккумуляторных технологиях, использующих конструкции ячеек с более тонкими пластинами, где диффузия происходит быстрее.

Уравнение Пейкерта имеет различный диапазон применимости для каждой аккумуляторной технологии - для очень высокого и очень низкого тока разряда оно больше не действует. Следует отметить, что точный алгоритм BMS должен также полагаться на набор параметров n и K , измеренных для конкретного типа батареи, используемой в энергетической системе, т. Е. Пара «батарея плюс BMS» ведет себя как ключ и замочная скважина.

Уравнение (20.6b) может использоваться для объяснения терминов «номинальная емкость» и «номинальный ток», которые часто используются в аккумуляторной практике.Здесь «номинальный» соответствует выбору тока, соответствующего заданной продолжительности разряда (или желаемой автономности), или наоборот - как долго мы будем работать от батареи при приложенном токе разряда. Таким образом, ток, соответствующий 20-часовому разряду, обозначается как 20-часовой номинальный ток или I 20 (или I 20h ). Когда последнее умножается на 20 часов, произведение обозначается как 20-часовая номинальная производительность C 20 (C 20h ).

Еще одним термином, связанным с емкостью аккумулятора, является «номинальная емкость» (или емкость, указанная на паспортной табличке), обозначаемая как C n . Определение C n часто связано с определенным приложением или стандартом тестирования батарей. Например, номинальная емкость свинцово-кислотных аккумуляторов для запуска, освещения и зажигания обычно совпадает с 20-часовой номинальной емкостью C 20h . Номинальная емкость может использоваться для выражения плотности тока заряда и разряда в виде рейтинга C, представленного как отношение между номинальной емкостью и `` целевой '' длительностью разряда или заряда (последняя отличается от реальной продолжительности заряда или продолжительности заряда). увольнять).Таким образом, для тока, предназначенного для зарядки или разрядки аккумулятора в течение 10 часов, плотность тока выражается как C n /10 час. Более высокие токи, такие как C n /1 ч, обозначаются как 1 C, C n /30 мин как 2 C, C n /15 мин как 4 C и т. Д. позволяет применять одинаковые условия тестирования к батареям разного размера и надежно сравнивать полученные результаты. Удобство такого подхода связано с большой разницей между возможностями тестирования аккумуляторов в лаборатории, на которую возложена задача разработки BMS, и фактическими размерами установки для аккумулирования энергии.Обычно стенды для проверки аккумуляторных батарей предназначены для проверки ячеек в диапазоне напряжений 0–5 В и тока ± 5–50 А (чем выше ток, тем дороже оборудование). Во многих реальных аккумуляторных установках для хранения возобновляемой энергии и поддержки сети типичный диапазон постоянного напряжения составляет 400 В, а токи могут достигать 500–1000 А в случае, когда используются огромные аккумуляторные элементы, что свидетельствует о том, что BMS фактически экстраполирует лабораторные характеристики элементов и батарей меньшего размера, чтобы контролировать и прогнозировать работу крупногабаритных аккумуляторов энергии.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *