ООО «Центр Грузовой Техники»

8(812)244-68-92

Содержание

Аккумулятор не держит заряд: почему быстро разряжается

Износ аккумуляторной батареи — естественный и длительный процесс. Однако если аккумулятор не держит заряд или разряжается слишком быстро, то это следствие его неисправности.

Узнайте причины того, что аккумулятор не держит заряд.

Почему быстро садится аккумулятор

Физический износ АКБ

Эксперты отмечают, что через 3-4 года использования емкость аккумулятора снижается на 30-40% от изначального показателя.

Чтобы замедлить этот процесс, можно воспользоваться такими методиками:

  • следует сократить периодичность запусков двигателя;
  • для стабилизации уровня электролита нужно выполнить поездку на 10-12 км;
  • АКБ нужно регулярно заряжать с использованием подходящего зарядного устройства, т.к. в частично разряженном режиме повышается скорость сульфатации;
  • не стоит допускать глубокой разрядки аккумулятора;
  • следует периодически проверять уровень электролита в устройстве;
  • минимум 1 раз в 12 месяцев необходимо прибегать к мерам для предупреждения сульфатации пластинок.

Однако для АКБ, возраст которых составляет 3-4 года, такие манипуляции могут и не принести положительного результата, т.к. их ресурс уже исчерпан.

Генератор не обеспечивает зарядку

Для проверки работоспособности генератора нужно воспользоваться мультиметром.

Процедура выполняется по такой схеме:

  • в первую очередь запускается двигатель;
  • включается максимальное количество потребителей энергии (автомагнитола, фары, обогрев кресел и т.д.) на холостом ходу;
  • с помощью мультиметра измеряется напряжение на аккумуляторных клеммах (оптимальное значение — 12.014.4 В).

Если измерительный прибор выдает меньшее значение, то АКБ будет быстрее разряжаться. Если же напряжение будет выше, то это приведет к запуску процесса гидролиза, вследствие чего из состава электролита быстро испарится вся вода.

При неисправности генератора его нужно как можно скорее починить.

Утечка тока

Чтобы удостовериться, что АКБ быстро садится по причине утечки электроэнергии, нужно воспользоваться универсальным мультиметром.

Проверка производится по следующей инструкции:

  • сначала нужно извлечь ключ из замка зажигания;
  • после этого нужно отключить все потребители энергии от бортовой сети ТС;
  • затем необходимо открыть капот машины и снять с АКБ «минусовую» клемму;
  • после этого нужно подключить к отсоединенной аккумуляторной клемме разъемы мультиметра;
  • прибор нужно запустить в режиме измерения электротока утечки (оптимальный показатель — от 15.0 до 70 мА).

Вот так выглядит изнутри аккумулятор.

Если мультиметр показывает большие значения, то необходимо начать искать источник неполадок.

Потеря электролитом номинальных рабочих характеристик

Слишком быстрый разряд АКБ может объясняться снижением плотности электролита и усиленным испарением жидкости. Эти проблемы решаемы, но лишь при правильном и своевременном обслуживании аккумулятора.

Для проверки уровня электролита можно открутить заливные пробочки. Оптимальный уровень — на 1-1,5 см выше электродов.

Для измерения уровня плотности электролита можно использовать ареометр. Если значение превышает нормальное, то электролитную смесь необходимо развести дистиллированной водой.

Если потери электролита нет, АКБ полностью заряжен, но плотность смеси при этом слишком маленькая, то для исправления ситуации нужно обзавестись грушей из резины с удлиненным наконечником. В нее забирается немного старого электролита, после чего на его место вливается новый. Смешивание нужно производить до тех пор, пока значение плотности не достигнет нормы.

Аккумулятор «коротит»

Идентифицировать короткое замыкание просто: в такой ситуации электролит закипит, что вызовет резкое уменьшение напряжения на аккумуляторных клеммах. В старых моделях АКП можно было прочистить банки и электроны, а также заменить неисправную деталь. В новых устройствах невозможно произвести подобные манипуляции.

Неподходящие условия эксплуатации

Аккумуляторы часто ломаются в машинах, которые подолгу стоят на открытых площадках в сильный холод. Чтобы избежать проблем, перед тем, как поставить автомобиль на длительную стоянку, рекомендуется забрать с собой АКБ в теплое помещение. Кроме того, в зимнее время необходимо особенно тщательно следить за зарядом АКБ и плотностью электролита.

Забывчивость водителя

Иногда автомобилисты забывают отключать электроприборы в автомобиле. Это могут быть фары, стекла, внутреннее освещение и т.д. Специалисты на этот счет не дают никаких рекомендаций. Однако производители автотранспорта уже пытаются решить подобные проблемы, оснащая ТС автоматическим отключением электроники через некоторое время после глушения двигателя.

Советы по продлению жизни АКБ

Как и остальные элементы и системы любого транспортного средства, АКБ требует правильного и регулярного обслуживания.

Продлить жизнь батареи помогут следующие мероприятия:

  1. Хотя бы 1 раз в 6 месяцев необходимо производить полный заряд аккумулятора.
  2. Нужно регулярно проверять состояние электрической проводки в автомобиле. При возникновении неисправностей их нужно незамедлительно ликвидировать.
  3. Для предупреждения коррозии клеммы батареи и полюсные выводы нужно обработать специальной смазкой.
  4. Необходимо регулярно следить за плотностью и уровнем электролита.
  5. Нужно периодически чистить клеммы АКБ и выводы от загрязнений.

Эти рекомендации помогут продлить срок службы автомобильного аккумулятора.

Как понять, что АКБ садится из-за утечки тока, советы мастера

С наступлением холодов количество проблем с автомобильными аккумуляторными батареями резко возрастает. Зачастую после нескольких дней простоя машину просто невозможно завести. При этом АКБ находится в исправном состоянии. При таких ситуациях важно своевременно выяснить причину разряда аккумулятора. Во многих случаях проблему можно устранить своими силами, не прибегая к помощи дорогостоящих услуг специалистов.

Как определить, что причина разряда – утечка

Если появляются трудности с запуском автомобиля после недолгого простоя, то вначале нужно убедиться в исправности батареи.

Самый простой способ проверить ее – это отсоединить минусовой провод перед оставлением машины на длительную стоянку. Если за ночь или через день напряжение на клеммах АКБ не опустится ниже 12,3 Вольт, то нужно искать утечки в электрической системе авто. В противном случае источник электрической энергии нужно немедленно менять.

Современный автомобиль буквально напичкан электрическим оборудованием. Часы, электронные системы памяти, сигнализация должны быть постоянно подключенными к электрической сети авто. При ошибках в схеме подключения данных потребителей аккумулятор во время стоянки будет разряжаться. Причиной потери заряда могут быть плохие или окисленные контакты.

Таким образом, небольшое потребление электричества во время стоянки – нормальная ситуация для современных авто. С другой стороны, существуют определенные нормы допустимых утечек, которые можно измерять и высчитать.

Здесь нужно сосредоточиться на сумме уровня потребления всех элементов бортовой сети. Норма утечки тока во время стоянки среднего автомобиля составляет примерно 50-80 мА. При таких значениях аккумулятор не разрядится даже зимой.

Для измерения нужно использовать многофункциональный тестер (мультиметр). Используя данный прибор, можно обнаружить слабое звено в автомобильной электрической сети:

  1. Измерительное устройство нужно перевести в режим измерения силы тока, ограничив шкалу на значении 10 Ампер.
  2. При этом следует учитывать, что внутри автомобильной сети существует только постоянный ток. Для измерения амперметр следует включать непосредственно в разрыв цепи.
  3. Здесь нужно снять с аккумулятора провод с отрицательного полюса АКБ. Затем один щуп тестера подсоединить к полюсу батареи, а другой установить на клемму снятого «минусового» кабеля.
  4. В результате на экране прибора отразится ток, соответствующий общему значению постоянно включенных потребителей конкретного автомобиля.
  5. Если цифра выше допустимого значения, то нужно искать утечки.

Читайте также

Быстрая проверка датчика Холла: 4 способа без СТО
Датчики различных систем современного автомобиля контролируют параметры работы целостного технического организма. Угол между положением коленчатого и распределительного валов силового агрегата…

 

Находим причину

Источником разрядки аккумулятора может быть нештатное дополнительное оборудование, а также неправильное подключение электрических потребителей. Как правило, заводская проводка надежно защищена, поэтому здесь утечки практически невозможны. Самостоятельно установленная проводка всегда имеет риск короткого замыкания из-за повреждения изоляционного слоя.

Читайте также

Машина в простое: долго ли протянет аккумулятор и как его спасти
При длительном простое автомобиля важно обращать внимание на его отдельные узлы и агрегаты. Например, требуется периодически проезжать небольшое расстояние, чтобы не застаивалась резина. Особого…

 

Автомобильные электрики после тестирования амперметром рекомендуют в первую очередь визуально проверить целостность дополнительной проводки. Кроме того, следует осмотреть отдельные элементы приборов, которые максимально подвержены механическим повреждениям. Следы коррозии, обгорания, других повреждений свидетельствуют об источнике проблемы. Если такие признаки отсутствуют, то нужно переходить к более сложной диагностике.

Здесь опять понадобится тестер, который также нужно подключать внутрь разрыва электрической цепи. Но сейчас понадобится поочередно вынимать предохранители, отключая реле.

Если показатели силы тока будут приближаться к норме, то это будет свидетельствовать об обнаружении проблемного звена. После этого нужно заменить неработающий элемент.

В случае, когда не удается выявить проблему, нужно проверить генератор и стартер. Для проверки системы зарядки мультиметр нужно перевести в режим измерения напряжения, подсоединить щупы к выводам аккумуляторной батареи. Затем запустить двигатель и дать поработать ему на 2500 оборотах за минуту.

При этом напряжение на тестере должно соответствовать 13,4-14,5 Вольт. Если цифры ниже, то это свидетельствует о слабой зарядке АКБ. Здесь надо проверять контакты, ремень генератора или менять сам агрегат.

Читайте также

Экстренная зарядка АКБ с шуруповертом или зарядным от ноута
Нередко возникают ситуации, когда по каким-то причинам аккумуляторная батарея разряжается и не может запустить двигатель автомобиля. При исправной системе зарядки и работающем стартере нужно срочно…

 

Таким образом, с помощью описанных выше процедур каждый владелец авто может самостоятельно обнаружить утечки электричества. Своевременная диагностика является залогом предотвращения возникновения серьезных проблем.

Почему новая батарея ноутбука быстро разряжается?

Чаще всего быстро разряжается батарея на ноутбуке, если она уже проработала не меньше года, в этом случае потеря емкости связана с естественным износом. Однако с подобной проблемой сталкиваются и владельцы новых устройств. Почти все современные ноутбуки комплектуются литий-ионными аккумуляторами, к использованию которых предъявляются особые требования. При правильной эксплуатации новая батарея будет хорошо держать заряд и надолго сохранит большую емкость.

Причины быстрой разрядки новой батареи

Самая распространенная причина быстрой разрядки нового аккумулятора – его недостаточная тренированность. Сразу после покупки батарею нужно полностью зарядить. Для этого устройство подключается к сети, но запускать операционную систему не нужно. Полностью батарея зарядится, когда погаснет индикатор, обычно на это уходит около четырех часов.

После окончания зарядки ноутбук нужно отключить от сети и запустить. Ему необходимо дать полностью разрядиться до выключения, а затем снова подключить к сети и полностью зарядить. Таким образом проводится еще несколько циклов, обеспечивающих аккумулятору тренировку, чтобы он как можно дольше удерживал заряд. Как правило, этой процедуры достаточно, чтобы решить проблему с быстрой разрядкой, в дальнейшем нельзя допускать полного разряда, чтобы емкость не уменьшилась.

Есть и еще несколько ответов на вопрос, почему разряжается батарея на ноутбуке:

  • Установлено большое количество неиспользуемых приложений с автозагрузкой. Все они дают дополнительную нагрузку системе, что приводит к ускоренной разрядке аккумулятора. Необходимо почистить список загрузки от лишних программ, а также стараться не запускать одновременно несколько ресурсоемких приложений.
  • На ноутбуке присутствуют вирусы. Аналогичным образом они загружают и тормозят систему, что приводит к быстрому разряду батареи. Проведите чистку антивирусом, чтобы увеличить срок автономной работы.
  • В кулере ноутбука скопилась пыль. Такая проблема наблюдается уже через несколько месяцев после покупки: пыль, шерсть домашних животных и всевозможный мелкий мусор затрудняют работу кулера. и система повышает его мощность. В результате заряд расходуется быстрее.
  • Не выставлен экономичный режим. Специальные настройки позволяют значительно сократить энергозатраты: для экономии можно уменьшить яркость монитора, настроить переход в спящий режим и время отключения монитора при ожидании.
Все это позволяет значительно увеличить время автономной работы и решить проблему. Со временем емкость батареи питания начнет уменьшаться из-за естественного износа, срок работы качественного аккумулятора достигает 3-5 лет в зависимости от условий эксплуатации.

Как продлить срок жизни батареи?

Замена батареи всегда связана с большими расходами, к тому же, найти подходящий аккумулятор на старые ноутбуки трудно. Простые правила позволяют продлить срок ее использования. Нельзя допускать, чтобы батарея ноутбука полностью разрядилась – это уменьшает емкость и ускоряет износ. Нельзя использовать ноутбук при минусовых температурах и запускать его сразу после внесения в комнату с мороза. Батарею нежелательно разряжать полностью, заряд должен сохраняться на уровне 10-20%.

Если емкость батареи сократилась наполовину, ее нужно менять. В нашем магазине представлен широкий выбор аккумуляторов от известных производителей, вы легко подберете оригинальную или совместимую модель для любого ноутбука. Все варианты предлагаются по доступным ценам, выберите подходящее решение.


Разряд аккумулятора во время простоя

Казалось бы, современные гибридные (Ca/Sb) и кальциевые (Ca/Ca) аккумуляторы практически защищены от саморазряда. А значит, автомобиль с такой батареей застрахован от незапуска после долгого простоя. Как бы ни так! Даже исправный аккумулятор в теплое время года может полностью разрядиться, пока автомобиль находится в «режиме ожидания». О причинах расскажем ниже.

Коварная электроника

Современный автомобиль буквально напичкан электроникой. Бортовой компьютер, магнитола, сигнализация, всевозможные датчики и регуляторы (например, датчик закрытия двери). Каждый из этих потребителей, на первый взгляд, нуждается в крохах энергии, и аккум разрядить уж точно не может. А как дело обстоит на самом деле?

Сигнализация на автомобиле подключена постоянно. Иначе, или аккумулятор снимут, или вообще угонят на запчасти, в те края, где «ласточку» уже не найдешь. Сколько за сутки потребляет «сигналка»? Посчитаем в ампер-часах, хотя правильно указывать потребление в ваттах. Просто А/ч – единица устоявшаяся и постоянная для всех систем с 12-вольтовыми аккумуляторами. Итак, сигнализация за сутки потребляет порядка 2 А/ч. С работающей антенной – порядка 2,7 А/ч. Таким образом, двадцати дней-месяца хватит, чтобы одна только статичная «сигналка» высосала полностью заряженный аккум. А если срабатывала сирена – и того меньше.

С сигнализацией все понятно, а как же остальные потребители? Бортовой компьютер, даже при заглушенном двигателе, в режиме покоя, продолжает «тянуть» зарядку. Та же история с выключенной магнитолой, если не снята панель. В сумме, только эти два устройства способны «обокрасть» АКБ за сутки на 0,2 А/ч – куда меньше сигнализации, но тоже весомо.

Недозакрытая дверь, барахлящий регулятор напряжения, утечки из-за повреждения проводки – все это способно окончательно «выпить соки» из бедной «акэбэшки». Добавьте к этому усиленный саморазряд аккума зимой, возможную потерю энергии от сопротивления на окисленных клеммах… Как видим, оказаться с полностью разряженным АКБ после долгого простоя авто совсем несложно.

Как сделать, чтобы не разрядился?

Помогут несколько простых правил:

  • Если необходимость заставляет оставить автомобиль на месяц и более без присмотра бдительных соседей, или вообще вдалеке от дома, не поскупитесь на надежную стоянку, а там уже можно отключить клеммы от аккумулятора (сначала «минус», затем «плюс»). Способ, конечно, «квадратно-гнездовой», зато точно сможете поехать на авто после его длительного простоя.
  • Не пытайтесь подзаряжать аккумулятор, настроив на автомобиле автозапуск. На первый взгляд, он должен поддерживать аккумулятор «в тонусе». Но это не так: запуск двигателя крайне энергоемок. ДВС после запуска покрутит генератор минут двадцать, а чтобы возместить потерянные токи, нужен час холостой работы движка. Вывод: напрасная трата как топлива, так и заряда аккумулятора.
  • Настройте сигнализацию так, чтобы она не реагировала на каждый шорох. Чем меньше она будет включаться от всяких мелочей, тем меньше «слопает» энергии.
  • Проверьте изношенность источника тока, если вы используете автономную сигнализацию. Батарейка, вмонтированная в «сигналку», может прилично садить аккумулятор под капотом.
  • Некоторые сигнализации имеют режим «стоянка». Если активировать его, потери АКБ будут сведены к минимуму. Если такового нет, а отсоединять аккумулятор страшновато, можно просто отключить датчик удара.
  • Ну и, конечно же, следите за исправностью своего аккумулятора и электрооборудования. Почти все случаи экстренной «гибели» АКБ связаны либо с замыканием на корпус авто при повреждении проводки, либо при неисправностях аккумулятора/датчика зарядки.

Почему разряжается аккумулятор?

Быстро разряжающийся аккумулятор – проблема не только современных смартфонов, но и многих других устройств, в том числе и автомобильного аккумулятора. В этой статье расскажем, почему разряжается автомобильный аккумулятор, а также в чем может быть причина разрядки аккумуляторов в других приборах и устройствах.

Автомобильный аккумулятор: причины быстрой разрядки

Рассмотрим самые частотные причины быстрой разрядки.

Незачищенные клеммы

Итак, вы купили новый аккумулятор и полностью зарядили его. Сели на следующий день в машину, а она не заводится. В чем же причина? Наиболее вероятная – утечка тока, которая может быть вызвана плохим контактом на клеммах. Клеммы аккумулятора должны быть всегда зачищены до блеска, для зачистки можно применять мелкозернистую наждачную бумагу.

Невнимательность водителя

Так же утечка тока может произойти от банальной забывчивости – неплотно закрытая дверь, невыключенные фары или магнитола в машине. Еще одна коварная причина – лампочка в багажнике – при его закрытии она должна гаснуть, но механизм не всегда срабатывает. Таким образом лампочка горит и постоянно "ест" аккумулятор.

Температурные условия

Температурные условия также сильно влияют на разрядку аккумулятора. Зимой аккумулятор разрядится быстрее, чем летом, то есть в холодное время его необходимо подзаряжать чаще.

Сигнализация

Очень быстро разряжает автомобиль спутниковая сигнализация, она способна "съесть" весь заряд за две недели. Кстати, любая неправильно установленная сигнализация - частая причина, по которой аккумулятор в машине садится очень быстро.

Неоригинальные акустические системы

Водители-меломаны, обожающие качественное звучание, зачастую снабжают свои авто мощными акустическими системами, которые, как правило, включают: накопитель, усилитель, комплект колонок, сабвуфер, магнитолу и т. д. Такая система требует много энергии, генератор может не справиться с ее запросами, и аккумулятор разряжается быстрее, чем должен.

Генератор

Поломка или некорректная работа генератора, конечно, тоже частая причина быстрой разрядки аккумулятора. В большинстве случаев генератор дает сбой вследствие выхода из строя реле-регулятора напряжения, диодного моста или износа графитовых щеток. К сожалению, от такой поломки не застрахован даже новый автомобиль, однако сильно расстраиваться не стоит, заменить генератор несложно и не очень дорого.

Износ

Причина быстрой разрядки, конечно, может быть и куда более банальной, чем все вышеперечисленные – износ. Средний срок службы аккумуляторной батареи – 4-5 лет, однако он может и сократиться из-за некорректных условий эксплуатации – неполная зарядка, перезарядка, неисправность питающего генератора, слишком большое потребление бортовой электроники и т. д.

Бытовой аккумулятор: причины быстрой разрядки

В большинстве современных устройств устанавливаются литий-ионные и никель-кадмиевые аккумуляторы. Их быстрая разрядка в 90% случаях связана либо с неправильной эксплуатацией, либо с износом, либо (если аккумулятор новый) с их внутренней неисправностью. В двух последних ситуациях пользователь ничего поделать не может – проблему быстрой разрядки можно решить только заменой аккумулятора, а вот о эксплуатации стоит поговорить подробнее.

Правильная эксплуатация бытовых аккумуляторов

Литий-ионные и никель-кадмиевые аккумуляторы требуют кардинально разных условий эксплуатации. Первые нельзя разряжать в ноль и перезаряжать (оставлять на подзарядке, когда они уже заряжены на 100%), вторые же, напротив, необходимо ставить на зарядку только после полной разрядки и перезарядка им не страшна. Так что очень важно знать, какой же аккумулятор используется в вашем девайсе. Данный факт всегда можно выяснить при покупке. Впрочем, мы можем дать небольшую наводку.

Мобильная электроника – смартфоны, планшеты и т. д. снабжаются в основном литий-ионными аккумуляторами, именно поэтому большинство из них, когда уровень заряда достигает 20%, предупреждают пользователя о том, что гаджет уже пора поставить на зарядку.

Бытовые приборы типа шуруповертов, дрелей, блендеров, миксеров и т. д. располагают никель-кадмиевыми аккумуляторами. Данное обстоятельство объяснимо – у них нет индикатора заряда, а потому уловить момент, когда они начинают разряжаться, невозможно.

Читайте также нашу статью Как реанимировать аккумулятор.

Больше информации ищите в разделе Аккумуляторы.

Секреты автономной работы - Battery University

ПРИМЕЧАНИЕ : Эта статья заархивирована . Пожалуйста, прочтите наши новые «Четыре отступника от отказа батареи» для получения обновленной версии.

Снижающаяся мощность

Накопление энергии в батарее можно концептуально разделить на три воображаемых сегмента: доступную энергию, пустую зону, которая может быть пополнена, и неиспользуемую часть (содержание горных пород). Рисунок 1 иллюстрирует эти три раздела.

Рисунок 1: Старение батареи

Батареи начинают разряжаться со дня их изготовления. Новый аккумулятор должен обеспечивать 100-процентную емкость; большинство используемых пакетов работают дешевле.

Предоставлено Cadex

Хотя производитель указывает время работы портативного оборудования на основе 100-процентной работы батареи, большинство комплектов в полевых условиях работают с меньшей емкостью.Со временем производительность снижается, а емкость аккумулятора становится меньше. Пакет необходимо заменить, когда его емкость упадет до 80 процентов. Это всего на 20 процентов ниже 100 процентов, и порог окончания срока службы может варьироваться в зависимости от приложения и политики компании.

Помимо потерь, связанных со старением, основными убийцами свинцово-кислотных аккумуляторов являются сульфатирование и коррозия сети. Сульфатирование - это тонкий слой, который образуется на пластине отрицательного элемента, если аккумулятору позволяют находиться в низком состоянии заряда.Если сульфатирование происходит вовремя, выравнивающий заряд может полностью изменить ситуацию. [BU-804, сульфатирование] В батареях на основе никеля так называемое содержание породы часто является результатом образования кристаллов, также известного как «память», а полная разрядка иногда может восстановить батарею. Процесс старения литий-ионных аккумуляторов - это окисление клеток, процесс, который происходит естественным образом как часть использования и старения и не может быть отменен.

Рост внутреннего сопротивления

Использование большой емкости ограничено, если аккумулятор не может эффективно передавать накопленную энергию.Чтобы отключить питание, батарее необходимо низкое внутреннее сопротивление. Измеряемое в миллиомах (мВт) сопротивление является привратником батареи; чем ниже значение, тем меньше ограничений встречает пакет. Это особенно важно при больших нагрузках и сильноточных импульсах, поскольку повышенное сопротивление вызывает падение напряжения и преждевременное отключение. Устройство выключается, а ценная энергия остается позади. На рис. 2 показаны батареи с низким и высоким внутренним сопротивлением в виде свободно протекающих и ограниченных ответвлений.

Рисунок 2: Влияние внутреннего сопротивления батареи

Батарея с низким внутренним сопротивлением выдает высокий ток по запросу. Высокое сопротивление приводит к падению напряжения аккумулятора. Оборудование отключается, оставляя энергию позади.

Предоставлено Cadex

Свинцово-кислотный имеет очень низкое внутреннее сопротивление, и аккумулятор хорошо реагирует на сильные всплески тока, длящиеся всего несколько секунд.Однако из-за присущей ему медлительности свинцово-кислотный аккумулятор не справляется с длительным разрядом при высоком токе, и аккумулятор требует отдыха для восстановления. Сульфатирование и коррозия сетки являются основными причинами повышенного внутреннего сопротивления. Температура также влияет на сопротивление; тепло понижает его, а холод усиливает.

Щелочные, угольно-цинковые и другие первичные батареи имеют относительно высокое внутреннее сопротивление, и это относит их использование к слаботочным приложениям, таким как фонарики, пульты дистанционного управления, портативные развлекательные устройства и кухонные часы.По мере разряда аккумуляторов сопротивление увеличивается. Это объясняет, почему обычные щелочные элементы в цифровых камерах относительно недолговечны. Высокое внутреннее сопротивление ограничивает возможности использования большинства первичных батарей в «мягких» приложениях, и использование их для привода электроинструментов, потребляющих большой ток, немыслимо.

На рисунках 3, 4 и 5 показано время разговора сотовых телефонов с импульсными разрядными нагрузками 1С, 2С и 3С, которые требуются GSM и CDMA. Все протестированные батареи имеют одинаковый размер и имеют емкость 113%, 94% и 107% соответственно при проверке анализатором батареи при разряде постоянного тока.Три графика ясно демонстрируют важность низкого внутреннего сопротивления, которое варьируется от низкого 155 мОм до умеренного 320 мОм и до высокого 778 мОм соответственно.

Рисунок 3: Импульсы разряда GSM при 1, 2 и 3 ° C, в результате чего время разговора
Емкость никель-кадмиевой батареи

Исследование проливает новый свет на причины выхода батарей из строя

Устройство, используемое для зарядки литий-ионных батарей типа «таблетка» с различной скоростью и разными уровнями тока в Стэнфордском институте материаловедения и инженерии.Результаты показывают, что преимущества медленного слива и зарядки, возможно, были переоценены. Предоставлено: Национальная ускорительная лаборатория SLAC.

Всесторонний анализ того, как ведут себя крошечные частицы в электроде литиево-ионной батареи, показывает, что быстрая зарядка батареи и ее использование для выполнения мощной, быстро разряженной работы могут быть не такими разрушительными, как думали исследователи, и что преимущества медленной зарядки слив и зарядка могли быть завышены.

По мнению исследователей из Стэнфордского университета и Стэнфордского института материаловедения и энергетики (SIMES) при Министерстве энергетики SLAC National Ускорительная лаборатория.

Они также предполагают, что ученые смогут модифицировать электроды или изменить способ зарядки батарей, чтобы обеспечить более равномерную зарядку и разрядку и продлить срок службы батарей.

«Мелкие детали того, что происходит с электродом во время зарядки и разрядки, - это лишь один из многих факторов, определяющих срок службы батареи, но до этого исследования он не понимался должным образом», - сказал Уильям Чуэ из SIMES, доцент. из Стэнфордского факультета материаловедения и инженерии и старший автор исследования.«Мы нашли новый способ думать о деградации батареи».

Результаты, по его словам, могут быть непосредственно применены ко многим оксидным и графитовым электродам, используемым в современных коммерческих литий-ионных батареях и примерно в половине из них, находящихся в стадии разработки.

Его команда описала исследование 14 сентября 2014 года в Natural Materials. В команду вошли сотрудники из Массачусетского технологического института, Сандийской национальной лаборатории, Американского технологического института Samsung и Национальной лаборатории Лоуренса Беркли.

Аспирант Стэнфордского университета Иян Ли тестирует литий-ионные батарейки типа «таблетка» в Стэнфордском институте материаловедения и энергетики. Ли и его коллеги исследовали, как миллиарды наночастиц в положительном электроде батареи реагируют на разные скорости зарядки и разрядки. Результаты показывают, что быстрая зарядка и разрядка аккумулятора могут быть не такими опасными, как считалось ранее. Предоставлено: Национальная ускорительная лаборатория SLAC.

Наблюдение за ионами в срезах батареи

Одним из важных источников износа аккумуляторных батарей является набухание и усадка отрицательных и положительных электродов, поскольку они поглощают и высвобождают ионы электролита во время зарядки и разрядки.

Для этого исследования ученые рассмотрели положительный электрод, состоящий из миллиардов наночастиц фосфата лития-железа. Если большинство или все эти частицы активно участвуют в зарядке и разряде, они будут поглощать и высвобождать ионы более мягко и равномерно. Но если только небольшой процент частиц впитает все ионы, они с большей вероятностью треснут и испортятся, что ухудшит производительность батареи.

Предыдущие исследования дали противоречивые взгляды на то, как ведут себя наночастицы.Для дальнейшего изучения исследователи создали небольшие батарейки типа «таблетка», заряжали их разными уровнями тока в течение различных периодов времени, быстро разбирали их и промывали компоненты, чтобы остановить процесс заряда / разряда. Затем они разрезали электрод на очень тонкие срезы и отнесли их в лабораторию Беркли для исследования с помощью интенсивного рентгеновского излучения от синхротрона с усовершенствованным источником света, пользовательского объекта Управления науки Министерства энергетики США.

Исследователь из Стэнфорда / SLAC держит положительный электрод от литий-ионной плоской батареи, используемой в экспериментах.Ученые заряжали эти батареи разными уровнями тока в течение разных периодов времени, разбирали их и использовали яркий рентгеновский луч, чтобы увидеть, как заряд распределяется между миллиардами наночастиц в положительном электроде. Предоставлено: Национальная ускорительная лаборатория SLAC.

Новые идеи о более быстрой разрядке

«Мы смогли посмотреть на тысячи электродных наночастиц одновременно и сделать их снимки на разных этапах зарядки и разрядки», - сказал аспирант Стэнфорда Иян Ли, ведущий автор отчета.«Это исследование является первым, в котором это делается всесторонне при многих условиях зарядки и разрядки».

Анализируя данные с помощью сложной модели, разработанной в Массачусетском технологическом институте, исследователи обнаружили, что лишь небольшой процент наночастиц поглощает и высвобождает ионы во время зарядки, даже если это происходит очень быстро. Но когда батареи разряжаются, произошла интересная вещь: когда скорость разряда превышала определенный порог, все больше и больше частиц начали одновременно поглощать ионы, переходя в более однородный и менее разрушительный режим.Это говорит о том, что ученые могут настроить материал электрода или процесс, чтобы повысить скорость зарядки и разрядки при сохранении длительного срока службы батареи.

Следующим шагом, по словам Ли, является выполнение электродов батареи от сотен до тысяч циклов для имитации реальных характеристик. Ученые также надеются сделать снимки аккумулятора во время его зарядки и разрядки, вместо того, чтобы останавливать процесс и разбирать его. Это должно дать более реалистичное представление и может быть выполнено на синхротронах, таких как ALS или Стэнфордский источник синхротронного излучения SLAC, также являющийся объектом пользователя Управления науки Министерства энергетики США.Ли сказал, что группа также работает с промышленностью, чтобы увидеть, как эти результаты могут быть применены в секторах транспорта и бытовой электроники.


Под напряжением изнутри батареи: исследователи наблюдают явление «литиевого покрытия» во время процесса зарядки.
Дополнительная информация: W.Chueh et al., Nature Materials , 14 сентября 2014 г. DOI: 10.1038 / NMAT4084 Предоставлено Национальная ускорительная лаборатория SLAC

Ссылка : Исследование проливает новый свет на то, почему батареи выходят из строя (2014, 14 сентября) получено 15 января 2021 г. с https: // физ.org / news / 2014-09-battery-bad.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

батарей - energypedia.инфо

Большая часть информации на этой вики-странице по батареям для солнечных систем взята с сайта: Polar Power Inc., за исключением параграфов, касающихся никель-железных батарей и их переработки, а также других параграфов.

Батареи накапливают электроэнергию, вырабатываемую модулями в солнечные периоды, и доставляют ее, когда модули не могут обеспечить питание. Обычно батареи разряжаются ночью или в пасмурную погоду. Но если в течение дня нагрузка превышает выходную мощность массива, батареи могут дополнять энергию, поставляемую модулями.

Интервал, который включает в себя один период зарядки и один период разрядки, описывается как «цикл». В идеале аккумуляторы заряжаются до 100% емкости во время фазы зарядки каждого цикла. Батареи не должны полностью разряжаться во время каждого цикла.

Ни один из компонентов фотоэлектрической системы (PV) не подвержен большему влиянию размера и использования нагрузки, чем аккумуляторные батареи. Если контроллер заряда не включен в систему, чрезмерно большие нагрузки или чрезмерное использование могут истощить заряд аккумуляторов до точки, где они будут повреждены и должны быть заменены.Если контроллер не прекращает перезарядку, аккумуляторы могут быть повреждены в периоды низкой или нулевой нагрузки или длительных периодов полного солнечного света.

По этим причинам размеры аккумуляторных систем должны соответствовать нагрузке. Кроме того, батареи разных типов и производителей имеют разные «окна уставки напряжения». Это относится к диапазону напряжения, которое аккумулятор имеет между полностью разряженным и полностью заряженным состоянием.

В качестве примера, аккумулятор может иметь напряжение 14 вольт при полной зарядке и 11 вольт при полном разряде.Предположим, что нагрузка ниже 12 вольт не будет работать должным образом. Следовательно, будут случаи, когда эта батарея не может обеспечить достаточное напряжение для нагрузки. Окно напряжения батареи не соответствует диапазону нагрузки.

Выбор подходящей аккумуляторной технологии в соответствии с требованиями является важной частью проектирования системы.

Основные технические критерии выбора:

  • напряжение
  • емкость (ампер-час)
  • Плотность энергии (Втч / кг или Втч / дм³)
  • вес
  • параметры заряда и разряда (количество циклов, глубина разряда)
  • срок службы в годах
  • требования к техническому обслуживанию

Кроме того, следует учитывать другие требования, которые могут отличаться в зависимости от региона проекта.

Ниже приведены некоторые дополнительные соображения. Как уже упоминалось, взвешивание зависит от типа установленной системы и различных конкретных факторов страны проекта (например, знания технологий, структуры обслуживания и т. Д.).

Требования к технологиям хранения [1] :

  • Доступность
  • Техника местного знания
  • Сложность
  • Прочность
  • Масштабируемость
  • Утилизация, возможность вторичной переработки, другие экологические аспекты
  • Безопасность, воздействие на здоровье
  • Затраты
  • Уязвимость
  • Организация
  • Технологичность
  • Техническое обслуживание


Радиолокационная диаграмма (или паутина) может помочь визуализировать эти конкретные требования.

Работоспособность аккумуляторных батарей описывается двумя способами:

  1. ампер-час
  2. глубина зацикливания

Ампер-час Емкость

Первый метод, количество ампер-часов, которое может дать батарея, - это просто количество ампер тока, которое она может разрядить, умноженное на количество часов, в течение которых она может отдавать этот ток.

Разработчики систем используют характеристики в ампер-часах, чтобы определить, как долго система будет работать без значительного количества солнечного света для подзарядки батарей.Эта мера «дней автономности» является важной частью процедур проектирования.

Теоретически батарея на 200 ампер-час должна обеспечивать либо 200 ампер в течение одного часа, 50 ампер в течение 4 часов, 4 ампер в течение 50 часов или один ампер в течение 200 часов.

На самом деле это не так, поскольку некоторые аккумуляторы, например автомобильные, рассчитаны на короткие периоды быстрой разрядки без повреждений. Однако они не рассчитаны на длительные периоды низкого расхода. Вот почему автомобильные аккумуляторы не подходят и не должны использоваться в фотоэлектрических системах.

Батареи других типов рассчитаны на очень низкую скорость разряда в течение длительного времени. Они подходят для фотоэлектрических приложений. Различные типы описаны позже.


Скорость зарядки и разрядки

Если аккумулятор заряжается или разряжается со скоростью, отличной от указанной (Другой ток), доступная емкость в ампер-часах будет увеличиваться или уменьшаться. Как правило, если батарея разряжается медленнее, ее емкость, вероятно, будет немного выше.Более высокие скорости обычно уменьшают доступную емкость.

Скорость заряда или разряда называется скоростью C.

C rate - это значение, которое описывает ток, необходимый для полной разрядки батареи (DOD 100%).

C можно рассчитать по следующей формуле

C rate = 1 / (время в часах до полной разрядки аккумулятора).


Следовательно: Переход от полностью заряженного аккумулятора к полностью разряженному с использованием различных значений C означает: 1 C = 1 час 2 C = 0.5 часов 0,1C = 10 часов

Для силовых приложений (например, автомобильных аккумуляторов) желательна большая скорость C, тогда как для энергетических приложений (SHS) предпочтительна небольшая C-скорость.


Температура

Еще одним фактором, влияющим на емкость в ампер-часах, является температура батареи и окружающей среды. Батареи рассчитаны на работу при температуре 80 ° F (26,7 ° C). Более низкие температуры значительно снижают емкость в ампер-часах. Более высокие температуры приводят к немного большей емкости, но это увеличивает потерю воды и сокращает количество циклов срока службы батареи.


Глубина разряда (DOD)

Второе описание производительности - это глубина разряда. Это описывает, какая часть общей емкости батареи в ампер-часах используется во время цикла зарядки-перезарядки.

В качестве примера, батареи «мелкого цикла» предназначены для разряда от 10% до 25% своей общей емкости в ампер-часах в течение каждого цикла. Напротив, большинство аккумуляторов «глубокого цикла», разработанных для фотоэлектрических систем, рассчитаны на разряд до 80% своей емкости без повреждений.Производители никель-кадмиевых батарей глубокого разряда заявляют, что их продукция может быть полностью разряжена без повреждений.

Глубина разряда влияет даже на аккумуляторы глубокого разряда. Чем глубже разряд, тем меньшее количество циклов зарядки продержится аккумулятор. На них также влияет скорость разряда и их температура.

Для свинцово-кислотных аккумуляторов производитель обычно указывает, что аккумулятор может работать определенное количество циклов. Эти циклы обычно относятся к циклам 100% DOD.В литературе принято считать, что батарея, которая разряжается только до 30% DOD за цикл, работает в три раза больше, чем указано производителем.


Батареи можно разделить на 2 категории.

Первичные батареи

Это неперезаряжаемые батареи, это означает, что внутренняя реакция происходит только в одном направлении, поэтому срок службы батареи заканчивается после одного цикла. Преимущество этого типа батарей в том, что они имеют высокую плотность энергии.Угольно-цинковые батареи и щелочные батареи являются наиболее распространенными типами.

Вторичные батареи

Это перезаряжаемые батареи, их можно использовать в течение многих циклов, потому что внутреннюю химическую реакцию можно обратить вспять, приложив к ним электрический ток. Примеры этого типа: NiCd, Свинцово-кислотный, Li-ion.


В таблице «Аккумуляторные технологии - обзор» показаны (см. Ниже) технологии, доступные в настоящее время на рынке. Он во многом основан на результатах последнего исследования InterSolar Munich 2017 и проведенных исследованиях производителей.Содержание таблицы, выделенное жирным шрифтом, выделяет особые характеристики. Как указано выше и показано в подразделах ниже, существуют различные подкатегории для аккумуляторных технологий, в основном в зависимости от различных материалов, используемых для анода или катода. Это не относится к «литиево-свинцовому гибриду». В этой конкретной технологии хранения используются литий-ионные и свинцово-кислотные аккумуляторы в одной системе и используются оба преимущества.

Аккумуляторные технологии - Обзор


Свинцово-кислотный
Никель-железо Никель-металл гибридный Литий-ионный Сульфат натрия Редокс-поток ванадия Ион натрия Цинк-воздух Литий-свинцовый гибрид
Сокращение
Pb NiFe NiMH Li-Ion NaS / NaNiCl - Na-Ion - Li-Lead-Hybrid
Плотность энергии [Втч / кг]
30-45
19-25 40-80 60-200 100–250 15–50 20-30 60-200 50-250
Номинальное напряжение
2 1.2 1,2
2 -3,7 2,1 / 2,6 1,6 1,8 1,4 (?) 2 / 2-3,7
(регулируется системой)
Срок службы
50–2 000 3 000–15 000 500–3 000
1 000–10 000 2 500–4 500 > 10 000 > 3 000 1 000–5 000 см.
Свинцово-кислотный / литий-ионный
Срок службы календаря [a]
3–15 20-40 5-10 5-20 10-15 5-20 5-15 10-15 > 10
КПД [%]
75-90 > 65 65 - 75 90-95 70-85 60–75 80–90 50-70 > 85
Диапазон температур [° C]
-20-50 -40-60 -20-50 -20-50 270-350 0-50 -10-50 0–50 0–50
Стоимость [€ / кВтч]
50–250 350–550 300–600 200–1 500 150–250 350-800 200 (ожидается) 150–500 150-700
Cos т € / кВтч
в год

16.6 13,7 - 17,5 60 40–75 15,0 - 16,6 40–70 13–40 15–33 15–35
Век технологий [a]
> 100 > 100 > 100 > 20 > 20 > 20 ок. 10 ок.10 ок. 2
Учреждение
(+++) (+++)
(+++) (++) (-) (-) (---) (---) (-)
Дополнительные функции
Позитив ▪ большое количество производителей
▪ простой режим зарядки
▪ Большой срок службы
▪ Выдерживает электрические и механические нагрузки
▪ Отсутствие токсичных ингредиентов
▪ хорошо подходит для небольших устройств.
▪ нет токсичных ингредиентов
▪ менее чувствителен к низкому SOC.
▪ хорошо подходит для небольших устройств.
▪ высокий потенциал снижения затрат
▪ нет надзора за отдельными ячейками ▪ энергонезависимая масштабируемая
▪ ремонт с заменой деталей
▪ нет токсичных ингредиентов
▪ недорогие материалы
▪ нет одиночного надзора
▪ без токсичных ингредиентов
▪ недорогие материалы
▪ увеличенный срок службы (по сравнению со свинцово-кислотным)
▪ предотвращенный низкий уровень SOC
▪ более низкие затраты
Негатив ▪ не цилиндр, а другие эффекты старения ограничивают срок службы
▪ низкий уровень SOC ограничивает срок службы
▪ Доступны ограниченные производители
▪ Большие и тяжелые
▪ Высокая скорость саморазряда
▪ имеется ограниченная мощность
▪ для параллельной установки, специальный надзор
▪ Доступна ограниченная емкость ячейки
▪ Контроль отдельной ячейки
▪ экстремально чувствительный к температуре
▪ два производителя
▪ крупномасштабный
▪ сложная техника ▪ очень новая технология
▪ только один производитель с неясным статусом
▪ очень новая технология
▪ только один производитель с неясным статусом
▪ нет настоящего гибрида
▪ воздействие свинцово-кислотного продукта на окружающую среду
▪ ограниченная доступность

[2]

Свинцово-кислотные батареи

Свинцово-кислотные - это самый старый тип аккумуляторных батарей.Напряжение элемента составляет 2,1 В, а главное преимущество по сравнению с его предшественником, никель-кадмиевым аккумулятором, заключается в том, что в нем отсутствует эффект памяти (потеря емкости из-за неполного цикла зарядки).

Свинцово-кислотные соединения хорошо работают при езде на велосипеде, когда используются соответствующие пределы напряжения. С одной стороны, чрезмерная разрядка (очень низкое напряжение) вызывает необратимые химические изменения в батарее, а с другой стороны, чрезмерная зарядка (высокое напряжение выше 2,40 В / элемент) обеспечивает хорошие характеристики батареи, но вызывает коррозию на положительной пластине.

Процессами старения, сокращающими срок службы свинцово-кислотных аккумуляторов, являются: сульфатация, сеточная коррозия положительного электрода, расслоение кислоты.

Кислотное расслоение: Когда жидкий электролит страдает расслоением, это приводит к потере емкости из-за осаждения активного материала на дне. Это можно уменьшить, перезарядив аккумулятор, чтобы улучшить внутреннее перемешивание электролита.

Преимущества : Недорогой (низкая начальная стоимость, но требуется постоянное обслуживание), низкий саморазряд и это зрелая технология.

Ограничения Сульфатация и расслоение кислоты. Для некоторых типов требуется постоянное обслуживание (пополнение водой), низкая удельная энергия (хорошая производительность для стационарных применений), цена доступности свинца и воздействие на окружающую среду, а также плохая работа при низких температурах.

Запуск, освещение и зажигание SLI) Аккумуляторы

Батареи для запуска, освещения и зажигания (SLI) - это тип свинцово-кислотных аккумуляторов, предназначенный в основном для работы в неглубоких циклах, чаще всего используемых для питания автомобильных стартеров.Эти батареи имеют несколько тонких положительных и отрицательных пластин на элемент, предназначенных для увеличения общей активной поверхности пластин. Большое количество пластин на элемент позволяет аккумулятору обеспечивать высокие токи разряда в течение коротких периодов времени. Хотя они не рассчитаны на длительный срок службы в условиях глубокого цикла, батареи SLI иногда используются для фотоэлектрических систем в развивающихся странах, где они являются единственным типом аккумуляторов местного производства. Хотя это не рекомендуется для большинства фотоэлектрических приложений, батареи SLI могут обеспечить до двух лет полезной службы в небольших автономных фотоэлектрических системах, где средняя суточная глубина разряда ограничена 10-20%, а максимально допустимая глубина разряда ограничена. на 40-60% [3] .


Свинцово-кислотные батареи с вентиляцией

Хотя автомобильные аккумуляторы не подходят для фотоэлектрических применений, свинцово-кислотные аккумуляторы глубокого цикла, аналогичные автомобильным, называются аккумуляторами морского типа и используются чаще.

Эти батареи являются настоящими устройствами глубокого разряда. Они могут быть разряжены на 80%, хотя меньшая глубина разряда приведет к большему количеству циклов зарядки и, следовательно, более длительному сроку службы батареи.


Внутренняя конструкция

Эти батареи состоят из свинцовых пластин в растворе серной кислоты.Пластины представляют собой решетку из свинцового сплава с высушенной на решетке пастой из оксида свинца. Водный раствор серной кислоты обычно называют «электролитом».

Материал решетки - сплав свинца, потому что чистый свинец является физически слабым материалом. Чистый свинец может сломаться во время транспортировки и обслуживания, связанных с перемещением аккумулятора.

Свинцовый сплав обычно представляет собой свинец с 2-6% сурьмы. Чем ниже содержание сурьмы, тем менее устойчив к зарядке аккумулятор. Меньшее количество сурьмы также снижает образование водорода и кислорода во время зарядки, тем самым снижая потребление воды.С другой стороны, большее количество сурьмы позволяет производить более глубокую разгрузку без повреждения пластин. Это, в свою очередь, означает более длительный срок службы батареи. Свинцово-сурьмяные батареи относятся к типам глубокого разряда.

Кадмий и стронций используются вместо сурьмы для усиления сетки. Они обладают теми же преимуществами и недостатками, что и сурьма, но также уменьшают саморазряд батареи, когда она не используется.

Кальций также укрепляет сетку и снижает саморазряд.Однако кальций снижает рекомендуемую глубину разряда не более чем до 25%. Следовательно, свинцово-кальциевые батареи относятся к типам с малым циклом.

Положительная и отрицательная пластины погружаются в раствор серной кислоты и подвергаются «формирующему» заряду со стороны производителя. Направление этого заряда заставляет пасту на положительных пластинах сетки превращаться в диоксид свинца. Паста отрицательных пластин превращается в «губчатый» свинец. Оба материала очень пористые, что позволяет раствору серной кислоты беспрепятственно проникать в пластины.

Пластины в батарее чередуются с разделителями между пластинами. Сепараторы изготовлены из пористого материала, позволяющего течь электролиту. Они не электропроводны. Типичные материалы включают смеси диоксида кремния и пластмасс или резины. (Первоначально распорки делались из тонких листов кедра.)

Разделители - это отдельные листы или «конверты». Конверты представляют собой открытые вверху рукава, которые надеваются только на положительные пластины.

Группа отрицательных и положительных пластин с разделителями составляет «элемент».Элемент в емкости, погруженной в электролит, составляет «элемент» батареи.

Пластины большего размера или большее их количество увеличивают емкость батареи в ампер-часах. Более толстые пластины или меньшее количество пластин на элемент обеспечат большее количество циклов и более длительный срок службы батареи.

Независимо от размера пластин элемент выдает только номинальное напряжение 2 В. Следовательно, батарея обычно состоит из нескольких ячеек, соединенных последовательно, внутри или снаружи, для увеличения напряжения, которое может выдавать вся батарея.

Вот почему батарея на шесть вольт имеет три элемента, а батареи на 12 вольт - шесть. Некоторые батареи, используемые в фотоэлектрических системах, имеют только одну ячейку, что позволяет пользователю иметь любое количество вольт в системе батарей, если оно кратно двум.


Клеммы

Внутренние перемычки, обеспечивающие эти внутренние соединения, подведены к верхней части батареи и подключены к внешним клеммам. Самый известный терминал - это тип конической вершины.Конус позволяет использовать кабельные зажимы самых разных размеров. Положительный вывод немного больше отрицательного, чтобы уменьшить вероятность случайного переключения кабелей. Другие типы клемм, которые чаще всего используются в фотоэлектрических батареях, включают клеммы «L», клеммы с барашковой гайкой и «универсальные» клеммы. Тип используемого терминала может зависеть от количества и типа соединений между батареями и балансом системы.

Соединения можно выполнять с помощью коротких кабелей, # 2 AWG или больше.Кабели заканчиваются соответствующими клеммами. Они также могут изготавливаться с шинами, изготовленными специально для этой цели производителем батарей.


Вентиляция

Элементы вентилируемой свинцово-кислотной батареи вентилируются, чтобы обеспечить выход водорода и кислорода во время зарядки и обеспечить отверстие для добавления воды, теряемой во время производства газа.

Хотя открытые крышки являются наиболее распространенными, крышки могут быть пламегасителями, которые предотвращают попадание пламени извне батареи в элемент.

Также доступны колпачки «рекомбинантного» типа. Они содержат катализатор, который заставляет газообразные водород и кислород рекомбинировать в воду, что значительно снижает потребность аккумулятора в воде.

ВНИМАНИЕ!
Никогда не курите, не допускайте открытого огня или искр около аккумуляторных батарей! Во время зарядки аккумуляторов образуется взрывоопасный водород. Всегда следите за тем, чтобы аккумуляторные батареи были должным образом вентилированы и чтобы на видном месте висел знак «Не курить».


Состояние заряда, удельный вес и напряжение

Процентное содержание кислоты в электролите измеряется «удельным весом» жидкости. Это измеряет, сколько весит электролит по сравнению с равным количеством воды. Удельный вес измеряется ареометром.

Чем выше степень заряда, тем выше удельный вес электролита. Напряжение каждой ячейки и, следовательно, всей батареи также выше.Измерение удельного веса во время разряда аккумулятора будет хорошим индикатором состояния заряда. Во время зарядки залитой батареи удельный вес будет отставать от состояния заряда, потому что полное смешивание электролита не происходит до тех пор, пока газовыделение не начнется ближе к концу заряда. Из-за неопределенности уровня смешивания электролита это измерение на полностью заряженной батарее является лучшим индикатором состояния элемента. Следовательно, это не следует рассматривать как абсолютное измерение емкости, и его следует комбинировать с другими методами.


Точка замерзания

Поскольку в свинцово-кислотных аккумуляторах используется электролит, частично состоящий из воды, они могут замерзнуть. Однако серная кислота в батарее действует как антифриз. Чем выше процентное содержание кислоты в воде, тем ниже температура замерзания. Однако даже полностью заряженный свинцово-кислотный аккумулятор может замерзнуть при очень низкой температуре.

При 50% -ном заряде типичный свинцово-кислотный аккумулятор замерзает примерно до -10 ° F (-23,3 ° C). Обратите внимание, что по мере снижения уровня заряда уменьшается и удельный вес. Кислота становится все слабее и слабее, все светлее и легче, пока она не станет лишь немного плотнее воды.

ПРИМЕЧАНИЕ:
Информация в таблице 2-3 относится к свинцово-кислотным аккумуляторным батареям глубокого разряда. Автомобильные аккумуляторы мелкого цикла имеют несколько другие значения.

ТАБЛИЦА 2-3:
Состояния заряда, удельный вес, напряжения и точки замерзания для типичных свинцово-кислотных аккумуляторов глубокого цикла:

Состояние зарядки Удельный вес Напряжение на элемент (вольт) Напряжение аккумуляторной батареи 12В (6 ячеек) Температура замерзания (° F)

полностью заряжен

1.265

2,12

12,70

-71 (-57,2 ° С)

75% заряда

1,225

2,10

12,60

-35 (37,2 ° С)

Заряд 50%

1,190

2,08

12,45

-10 (-23.3 ° С)

заряжено 25%

1,155

2,03

12,20

+3 (-16,1 ° С)

полностью разряжена

1,120

1,95

11,70

+17 (-8,3 ° С)

Зарядные характеристики свинцово-кислотных аккумуляторов меняются в зависимости от температуры электролита.Чем холоднее аккумулятор, тем ниже скорость заряда. Более высокие температуры позволяют увеличить скорость зарядки.

Если аккумулятор будет использоваться в климате, который постоянно будет очень жарким или холодным, с минимальными колебаниями температуры, было бы разумно отрегулировать удельную плотность электролита в соответствии с температурой. Это поможет продлить срок службы и повысить производительность аккумулятора в таких экстремальных условиях. Эту настройку следует производить у производителя батареи или под его контролем.

Например, типичный свинцово-кислотный аккумулятор, который наполовину заряжен, будет принимать только два ампера при 0 ° F (-17,8 ° C). При температуре 80 ° F (26,7 ° C) он будет принимать более 25 ампер. Вот почему большинство контроллеров заряда, оснащенных температурной компенсацией, изменяют свои настройки напряжения в зависимости от температуры. Некоторые из них измеряют температуру батареи и соответственно регулируют скорость зарядки (ток).

Последней характеристикой свинцово-кислотных аккумуляторов является их довольно высокая скорость саморазряда. Когда они не используются, они могут терять от 5% в месяц до 1% в день своей мощности, в зависимости от температуры и химического состава элементов.Чем выше температура, тем быстрее происходит саморазряд.


Герметичные свинцово-кислотные аккумуляторы, заливные (влажные)

Как описано ранее, использование меньшего количества сурьмы или использование кальция , кадмия или стронция вместо сурьмы приводит к меньшему выделению газов и снижению потребления воды. Однако эти батареи не должны разряжаться более чем на 15-25%, иначе срок службы батареи значительно сократится.

Саморазряд является меньшим фактором при использовании герметичных свинцово-кислотных аккумуляторов из-за того, что эти аккумуляторы обычно представляют собой гибридные свинцово-кальциевые или свинцово-кальциевые / сурьмяные аккумуляторы.Саморазряд можно свести к минимуму, храня аккумуляторы в прохладных местах при температуре 5-15 ° C.

Скорость потери воды может быть настолько низкой, что вентиляционные пробки для каждой ячейки могут быть почти или полностью закрыты. В большинстве этих аккумуляторов по-прежнему выделяется газообразный водород. Следовательно, система вентиляции все еще необходима, но обычно это система с регулируемым клапаном давления.

Температурный диапазон герметичных батарей примерно такой же, как и у негерметичных. Поскольку удельный вес не может быть измерен ареометром, многие герметичные батареи имеют встроенный ареометр.

Встроенный ареометр - это плавающий поплавок в электролите. Если удельный вес достаточно высок, поплавок упирается в окно в верхней части батареи. Если поплавок виден в окошке, аккумулятор почти полностью заряжен. В фотоэлектрических системах иногда этот поплавок застревает, и следует слегка постучать по батарее, чтобы гарантировать свободное движение ареометра.

Если аккумулятор заряжен не полностью, поплавок утонет, и его нельзя будет увидеть в окне.

Зарядные характеристики герметичных свинцово-кислотных аккумуляторов также меняются в зависимости от температуры электролита.Контроллеры заряда, используемые в этих батареях, должны включать температурную компенсацию для температур батареи ниже 70 ° F (21,1 ° C).


Батареи с невыпадающим электролитом

Батареи с гелевым (гелевым) или абсорбирующим стеклянным матом (AGM) электролитом поставляются полностью герметичными. Эти батареи иногда называют «батареями с регулируемым клапаном». Некоторые из новых аккумуляторов имеют встроенные каталитические рекомбинаторы, которые помогают снизить потери воды.Все герметичные батареи будут вентилироваться, если они будут чрезмерно заряжены до точки чрезмерного выделения газа, чтобы предотвратить чрезмерное давление в корпусе батареи. Этот электролит теряется навсегда, и срок службы аккумулятора может сократиться. Эта проблема может быть уменьшена или устранена путем правильной зарядки аккумулятора в соответствии с рекомендациями производителя и использования температурной компенсации в контроллере заряда.

Батареи этого типа обычно представляют собой свинцово-кальциевые свинцово-кислотные или гибридные свинцово-кальциевые / антимонинальные .Поскольку электролит удерживается, нет необходимости заряжать аккумулятор достаточно высоко, чтобы электролит загазовал. Аккумулятор можно использовать в любом положении, даже в перевернутом. Поскольку электролит не стекает с пластин, аккумулятор по-прежнему работает на полную мощность. Следует проконсультироваться с производителем относительно правильного регулируемого напряжения для конкретной батареи. Эти батареи обычно представляют собой батареи мелкого цикла. Разряд этих батарей более чем на 20% значительно сократит срок их службы.

Эти батареи показали некоторые температурные ограничения, обычно следует избегать диапазонов от -20 до +50 ° C. Скорость саморазряда очень низкая, сравнима со свинцово-кальциевыми батареями или лучше.


Никель-кадмиевые (Ni-Cad) батареи

Никель-кадмиевые батареи

имеют физическую структуру, аналогичную свинцово-кислотным батареям. Вместо свинцовых пластин они используют гидроксид никеля для положительных пластин и оксид кадмия для отрицательных пластин. Электролит - гидроксид калия.

Напряжение элемента типичной никель-кадмиевой батареи составляет 1,2 вольт, а не два вольта на элемент свинцовой батареи.

Никель-кадмиевые аккумуляторы могут выдерживать замораживание и оттаивание без какого-либо влияния на производительность. Высокие температуры оказывают меньшее влияние, чем на свинцово-кислотные батареи. Ставки саморазряда колеблются от 3-6% в месяц.

Никель-кадмиевые аккумуляторы меньше подвержены перезарядке. Их можно полностью разрядить без повреждений. Они не подвергаются сульфатированию.Их способность принимать зарядку не зависит от температуры.

Хотя первоначальная стоимость никель-кадмиевых аккумуляторов выше, чем у свинцово-кислотных батарей, их более низкие затраты на обслуживание и более длительный срок службы делают их логичным выбором для многих фотоэлектрических установок. Это особенно верно, если система находится в удаленном или опасном месте.

Поскольку обслуживание аккумуляторов является основной частью обслуживания всех фотоэлектрических систем, можно добиться значительного сокращения времени и затрат на обслуживание.

Однако никель-кадмиевые батареи не могут быть протестированы так же точно, как «мокрые» свинцово-кислотные батареи. Если необходим мониторинг состояния заряда, никель-кадмиевый аккумулятор может быть не лучшим выбором.

Кадмий считается опасным материалом. Обычно он считается более ядовитым, чем свинец, и для никель-кадмиевых аккумуляторов меньше возможностей по переработке, чем для свинцово-кислотных аккумуляторов.


Никель-железные батареи

Никель-железная батарея (батарея NiFe) представляет собой аккумуляторную батарею с катодом из оксида-гидроксида никеля (III) и анодом из железа с электролитом из гидроксида калия (или иногда из смеси гидроксида калия и гидроксида лития).Активные материалы содержатся в стальных никелированных трубках или перфорированных карманах. Номинальное напряжение ячейки 1,2 В. Это очень прочная батарея, не требующая особого обслуживания, она устойчива к электрическим и механическим воздействиям (перезаряд, чрезмерная разрядка, короткое замыкание и тепловые удары) и может иметь очень долгий срок службы даже при таком обращении. Он часто используется в ситуациях резервного копирования и все чаще в автономных решениях, где он может использоваться непрерывно и может прослужить более 20 лет. 1 Он также обладает высокой термостойкостью с рабочим интервалом от -40 до +60 градусов Цельсия.Еще одно преимущество NiFe-батарей состоит в том, что их легко восстановить. Если в какой-либо момент они не удерживают достаточный заряд, то можно восстановить их емкость, увеличив выравнивание до 1,75 В на элемент и выравнивая в течение 24 часов (следует выполнять каждые 5-10 лет). 2

Одно из основных различий между никель-железными и никель-кадмиевыми батареями - это скорость разряда. Никель-железные батареи не могут обеспечивать чрезвычайно высокие токи, которые могут обеспечить никель-кадмиевые батареи, поэтому при использовании больших нагрузок необходимо использовать аккумуляторную батарею большей емкости.С другой стороны, NiFe-батареи не страдают от эффекта памяти, который сказывается на Ni-Cad-батареях.

Обратной стороной является то, что NiFe-аккумуляторы имеют низкую удельную энергию (19-25 Втч / кг и, следовательно, большие и тяжелые), плохое удержание заряда (уровень саморазряда составляет 20-30% в месяц) и высокую стоимость производства. Поэтому использование никель-железных батарей не очень распространено. Они труднодоступны и дороги по сравнению с другими батареями, но с низкой стоимостью киловатт-часа, уменьшающей количество циклов и долгим сроком службы. 3

Одним из наиболее интересных аспектов никель-железных аккумуляторов является то, что они сделаны без токсичного свинца или кадмия, что решает будущую проблему утилизации.

Ссылки:

1 https://en.wikipedia.org/wiki/Nickel–iron_battery 

2 http://www.bimblesolar.com/batteries/nifebatteries

3 http://www.bimblesolar.com/battery-comparison

Литий-ионные батареи

Используется в сотовых телефонах и бытовой электротехнике.Представляет собой вторичный аккумулятор с номинальным напряжением отдельного литий-ионного элемента 3,2 В и 3,8 В. Основными преимуществами литий-ионных аккумуляторов являются:

1. Высокая плотность энергии.

2. Без эффекта памяти

3. Высокая эффективность (около 100%)

4. Длительный срок службы (> 3000 циклов при глубине разряда 80%)

5. Не требует обслуживания

Главный недостаток - дороговизна.

Литий-железо-фосфатный аккумулятор

Литий-железо-фосфатная батарея

(LiFePO4) или LFP - это особый тип литий-ионных батарей с катодом на более низком напряжении и номинальным напряжением 3.2 В при 3,6 В / 3,7 В для других литий-ионных батарей. Эта характеристика снижает характеристики энергии и удельной мощности, и это не подходящие технологии для портативных или электромобилей. Однако эта технология нашла свое применение на электрических автобусах, а также в сетевых или автономных солнечных устройствах, где вес и объем менее важны. Неплохая цикличность от 3000 до 5000 делает DOD 80% основным преимуществом, тогда как обязательная электронная BMS и работа при отрицательной температуре - слабые стороны.Позиционирование затрат необходимо тщательно сравнивать с некоторыми свинцовыми батареями, и знание эффективных условий эксплуатации является обязательным условием выбора.

Последние разработки в области аккумуляторов

(просто добавлены интересные ссылки, которые будут разработаны позже)


Ледяной медведь

Ice Bear - это система хранения энергии для условий воздуха. Да, это вроде как ледяной аккумулятор! Он накапливает энергию в ночное время и управляет переменным током в течение дня, тем самым переводя потребление энергии с часов пик на часы непиковой нагрузки.

Блок Ice Bear накапливает энергию, он работает со встроенным высокоэффективным конденсаторным блоком переменного тока в ночное время, когда температура низкая, а тепловой КПД высокий.

Днем происходит обратное. Когда блок Ice Bear разряжает свою накопленную энергию, он смещает работу энергоемкого коммерческого конденсаторного блока переменного тока в периоды, когда температура высока, а эффективность блока переменного тока находится на самом низком уровне.

Производители утверждают, что это "... первое в отрасли решение по хранению энергии без потерь »и обещают, что« система Ice Bear снижает общее чистое потребление энергии для большинства зданий практически при любых условиях эксплуатации и установках ».


литий-воздушный

Также известные как литий-кислородные батареи, обещают высокую эффективность и очень легкие. Исследования в этой области интересны главным образом для производителей ноутбуков и сектора электромобильности. В Массачусетском технологическом институте ведутся исследования, но до коммерциализации может потребоваться время.Новые батареи обещают быть легче, меньше, дешевле и эффективнее существующих систем. Также рассматривается возможность быстрой «дозаправки» аккумулятора.


Каждый тип батареи имеет конструкцию и характеристики, подходящие для конкретных приложений. Опять же, ни один тип батареи не идеален для применения в фотоэлектрических системах. Разработчик должен учитывать преимущества и недостатки различных батарей в соответствии с требованиями конкретного приложения.Некоторые из соображений включают срок службы, характеристики глубокого цикла, устойчивость к высоким температурам и перезарядке, техническое обслуживание и многие другие. В следующей таблице приведены некоторые ключевые характеристики различных типов батарей. [4]

Тип батареи Стоимость Производительность глубокого цикла Техническое обслуживание Преимущества Недостатки
Свинцово-кислотный
Свинец-сурьма
низкий хорошо высокий низкая стоимость, широкая доступность, хорошие рабочие характеристики при глубоком цикле и высоких температурах, может пополнять электролит Высокая потеря воды и обслуживание
Свинец-кальций Открытое вентиляционное отверстие низкий плохо средний низкая стоимость, широкая доступность, низкие потери воды, возможность пополнения электролита низкая производительность при глубоком цикле, непереносимость высоких температур и перезарядки
Свинцово-кальциевое закрытое вентиляционное отверстие низкий плохо низкий низкая стоимость, широкая доступность, низкая потеря воды плохая работа при глубоком цикле, непереносимость высоких температур и перезаряда, не может пополнять электролит
Свинец, гибрид сурьмы и кальция средний хорошо средний средняя стоимость, низкая потеря воды ограниченная доступность, возможность расслоения
Свинцово-кислотный
Гелированный средний ярмарка низкий средняя стоимость, незначительное обслуживание или его отсутствие, менее подвержены замерзанию, установка в любом положении удовлетворительная производительность при глубоком цикле, непереносимость перезарядки и высоких температур, ограниченная доступность
Абсорбированный стеклянный мат средний ярмарка низкий средней стоимости, незначительное обслуживание или его отсутствие, менее подвержен замерзанию, устанавливается в любом положении удовлетворительная производительность при глубоком цикле, непереносимость перезаряда и высоких температур, ограниченная доступность
Никель-кадмиевый
Герметичная спеченная плита высокий хорошо нет широкая доступность, отличные характеристики при низких и высоких температурах, не требует обслуживания доступен только в небольшой емкости, имеет высокую стоимость, страдает эффектом «памяти»
Заливная карманная пластина высокий хорошо средний отличный глубокий цикл и низкие и высокие температуры, устойчивость к перезарядке ограниченная доступность, высокая стоимость, требуется добавление воды

Батареи - это компонент фотоэлектрической системы с самым низким сроком службы.

Эффекты старения - это результирующие изменения в поведении батареи. Эти изменения можно наблюдать как потерю емкости и повышение внутреннего сопротивления, что в конечном итоге означает сокращение срока службы батареи.

Эффекты старения классифицируются по: циклическим процессам (последствия зарядки и разрядки аккумулятора, например, увеличение внутреннего сопротивления) и календарным процессам (происходит, даже когда аккумулятор не используется, например, саморазряд)

Ниже описаны типичные проблемы батарей.


Сульфатион

Если свинцово-кислотный аккумулятор оставить в глубоко разряженном состоянии в течение длительного периода времени, он станет «сульфатированным». Часть серы в кислоте соединяется со свинцом из пластин с образованием сульфата свинца. Если периодически не доливать воду в батарею, часть пластин будет подвергаться воздействию воздуха, и этот процесс будет ускоряться.

Сульфат свинца покрывает пластины, поэтому электролит не может контактировать с ними. Даже добавление новой воды не устранит необратимую потерю емкости аккумулятора.


Древесина

Treeing - это короткое замыкание между положительными и отрицательными пластинами, вызванное несовпадением пластин и разделителей. Проблема обычно возникает из-за производственного брака, хотя еще одна причина - грубое обращение.


Моссинг

Моссинг - это скопление материала на элементах батареи. Циркулирующий электролит переносит мелкие частицы в верхнюю часть батареи, где они захватываются верхними частями элементов. Мохование вызывает короткое замыкание между отрицательными и положительными пластинами.Сильное замораживание вызывает короткое замыкание между пластинами элемента и лентой над ними.

Во избежание замораживания аккумулятор не следует подвергать длительной перезарядке или небрежному обращению.


Батареи содержат токсичные материалы, такие как свинец, кадмий, кислоты и пластмассы, которые могут нанести вред людям, животным и окружающей среде. Следовательно, их нельзя выбрасывать на свалки или сжигать, а следует обращаться с ними как с опасными отходами.

Во многих странах утилизация батарей для повторного использования материалов является обычной практикой.

-> Посетите раздел «Утилизация фотоэлектрических батарей», чтобы обсудить проблему и поделиться своим опытом.


Большая часть информации на этой вики-странице по батареям для солнечных систем взята из: Polar Power Inc

  1. ↑ Разработано во время заседания Группы по возобновляемым источникам энергии (RE GM) GIZ EnDev ET, июнь 2017 г.
  2. ↑ По материалам: Presentation Fraunhoffer ISE, G.Bopp, InterSolar Munich 2017; Исследование продукта
  3. ↑ Джеймс П. Данлоп, Флоридский центр солнечной энергии для национальных лабораторий Сандия: Батареи и контроль заряда в автономных фотоэлектрических системах.Основы и применение, 1997 г.
  4. ↑ Джеймс П. Данлоп, Флоридский центр солнечной энергии для национальных лабораторий Сандия: Батареи и контроль заряда в автономных фотоэлектрических системах.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *