Sealed lead acid battery обслуживание. Особенности применения свинцово-кислотных аккумуляторов. Типичные характеристики свинцово-кислотных аккумуляторов

Серийный выпуск и массовая эксплуатация свинцово-кислотных аккумуляторных батарей были начаты еще в конце 19 века. В начале 20 века они начали широко применяться в автомобилях, развивая далее сферу своего применения, легко перешагнули рубеж тысячелетия и до сих пор продолжают оставаться надежными, долговечными, не требующими высоких эксплуатационных затрат и относительно дешевыми источниками энергии.

Аккумулятор — это химический источник тока, способный многократно преобразовывать химическую энергию в электрическую и аккумулировать, запасать ее на длительное время. Упрощенно аккумулятор можно представить следующим образом: два электрода, в виде пластин, помещены в раствор серной кислоты с плотностью 1,27-1,29 г/см 3 . При этом положительный электрод выполнен из двуокиси свинца (PbO 2), а отрицательный из свинца (Pb). При прохождении тока между ними протекают окислительно-восстановительные реакции.

При разряде происходит химическая реакция, в результате которой активная масса обоих электродов начнет изменять свой химический состав, преобразуясь из губчатого свинца и его двуокиси в сернокислый свинец (сульфат свинца — PbSO 4), а плотность электролита начнет падать. В результате внутри батареи образуется направленное движение ионов и в цепи потечет электрический ток. При заряде аккумулятора происходит обратный процесс — направление тока меняется на противоположное, активные массы восстанавливают свой первоначальный химический состав, а плотность электролита растет. Процесс этот, называемый циклом, может быть многократным. Количество запасаемой при этом электрической энергии зависит от площади активного взаимодействия электродов и электролита и его объема. Номинальное напряжение, вырабатываемое таким аккумулятором, составляет 2 вольта. Для получения большего значения напряжения одиночные аккумуляторы соединяют последовательно. Например: 12-ти вольтовый аккумулятор состоит из шести аккумуляторов, последовательно соединенных в общем корпусе.

По конструкции свинцово-кислотные аккумуляторы бывают обслуживаемые и необслуживаемые . Обслуживаемые требуют в процессе эксплуатации определенного ухода (контроля уровня и плотности электролита). Необслуживаемые — являются герметичными (точнее, герметизированными), работают в любом положении и не требуют ухода.

В международной интерпретации принято обозначение в виде SEALED LEAD ACID BATTERY (герметичная свинцово-кислотная батарея) или сокращенно SLA, а также VRLA — Valve Regulated Lead Acid (свинцово-кислотные с регулируемым клапаном) батареи, имеющие сернокислый электролит в виде геля или связанная в стекловолокне (AGM). Такие аккумуляторные батареи имеют более высокие электрические и эксплуатационные параметры.
Применение такие батареи находят в качестве резервных источников в системах сигнализации и охраны и медицинском оборудовании. Однако самое широкое применение они имеют в (ИБП), а также в системах автономного электроснабжения на базе возобновляемых источников энергии.

Есть следующие основные типы свинцовых аккумуляторных батарей, которые можно применять в системах автономного электроснабжения:

Ниже приведена более подробная информация по герметизированным аккумуляторам.

Аккумуляторные батареи с технологией AGM

Такие АБ имеют большую, по сравнению со стартерными батареями, толщину пластин электродов, поэтому срок их службы в режиме длительного разряда намного превышает срок работы стартерных батарей.

AGM аккумуляторы обычно используются в резервных системах электроснабжения , т.е. там, где батареи в основном находятся на подзаряде, и иногда, во время перебоев в электроснабжении, отдают запасенную энергию.

Тем не менее, в последнее время появились AGM батареи, которые рассчитаны на более глубокие разряды и цикличные режимы работы. Конечно, они не «дотягивают» до гелевых, но работают удовлетворительно и с автономных системах электроснабжения, в т.ч. и солнечных. Смотрите . AGM аккумуляторы обычно имеют максимальный разрешенный ток заряда 0,3С, и конечное напряжение заряда 14,8-15В. Для их заряда лучше применять специальные зарядные устройства для герметизированных аккумуляторов .

Гелевые аккумуляторные батареи

Для автономных систем электроснабжения нужно выбирать аккумуляторы «глубокого разряда» (например ProSolar серий D или DG , а еще лучше аккумуляторы OPzV). Если можно выделить специальное помещение для аккумуляторов с соблюдение всех условий (вентиляция, пожаробезопасность) и есть обученный персонал, которые может обслуживать аккумуляторы с жидким электролитом, можно применять аккумуляторы глубокого разряда с жидким электролитом — OPzS , тяговые для электрических машин или другие с повышенным допустимым разрядом (например, Rolls).

Если такие условия не выполняются, лучше остановиться на герметичных аккумуляторах — они немного дороже, но гораздо проще в эксплуатации.

Продолжить чтение

Какой тип аккумулятора выбрать - AGM, гелевый или с жидким электролитом? Определяющими факторами при выборе аккумуляторных батарей для вашей системы являются цена, условия, при которых будет работать батарея (температура, условия обслуживания, наличие специального помещения и т.п.), а также ожидаемый срок…

Технологии аккумулирования энергии в системах автономного электроснабжения По материалам сайта:modernoutpost.com В этой заметке содержатся общие советы по выбору аккумуляторов для систем с возобновляемыми источниками энергии. В заметке затронуты 3 основные технологии: литий-ионные, никель-металл-гидридные и свинцово-кислотные (AGM, или Gel). Мы постараемся…

Нужна достоверная инфа по данной теме.

Вот что я нарыл в инете:
Аккумуляторы:
Герметичные свинцово-кислотные аккумуляторы.
В международной интерпретации принято обозначение в виде SEALED LEAD ACID BATTERY или сокращенно SLA.
Свинцово-кислотный аккумулятор, изобретенный в 1859 году, был первым заряжаемым аккумулятором, предназначенным для использования в коммерческих целях. Сегодня заливаемые свинцово-кислотные аккумуляторы используются в автомобилях и оборудовании, требующим отдачи большой мощности. В портативных приборах используются герметичные аккумуляторы или аккумуляторы с регулирующим клапаном, открывающимся при увеличении давления внутри корпуса выше заданного порогового значения.
Существует несколько технологий изготовления SLA-аккумуляторов: Gelled Electrolite (GEL), Absorptive Glass Mat (AGM), а также различные гибридные технологии, использующие один или несколько способов улучшения параметров аккумуляторов. При изготовлении по GEL-технологии путем добавления в электролит специальных веществ обеспечивается его переход в желеобразное состояние через несколько часов после заполнения аккумулятора. В толще желеобразного электролита происходит образование пор и раковин, имеющих значительный объем и площадь поверхности, где происходит встреча и рекомбинация молекул кислорода и водорода с образованием воды. В результате количество электролита остается неизменным и доливка воды не требуется в течение всего срока службы. При технологии AGM использует пропитанный жидким электролитом пористый заполнитель из стекловолокна. Микропоры этого материала заполнены электролитом не полностью. Свободный объем используется для рекомбинации газов.
SLA-аккумуляторы обычно используется в случаях, когда требуется отдача большой мощности, вес не критичен, а стоимость должна быть минимальной. Диапазон значений емкости для портативных приборов лежит в диапазоне от 1 до 30 A*час. Большие SLA-аккумуляторы для стационарных применений имеют емкость от 50 до 200 A*час.
SLA-аккумуляторы не подвержены "эффекту памяти". Без всякого вреда допускается оставлять аккумулятор в зарядном устройстве на плавающем заряде в течение длительного времени. Сохранение заряда - лучшее среди заряжаемых аккумуляторов. Принимая во внимание, что NiCd аккумуляторы саморазряжаются за три месяца на 40 % от запасенной энергии, SLA-аккумуляторы саморазряжаются на то же самое количество за один год. Эти аккумуляторы недороги, но стоимость их эксплуатации может быть выше, чем у NiCd, если в течение срока эксплуатации требуется большое количество циклов заряд/разряд.
Для SLA-аккумуляторов неприемлем режим быстрого заряда. Типовое время заряда - от 8 до 16 часов.
В отличие от NiCd, SLA-аккумуляторы "не любят" глубоких циклов разряда и хранения в разряженном состоянии. Это приводит к сульфатации пластин аккумулятора, в результате чего их заряд становится трудным, если не невозможным. Фактически, каждый цикл заряда/разряда отнимает у аккумулятора небольшое количество емкости. Эта потеря очень небольшая, если аккумулятор находится в хорошем состоянии, но становится более ощутима, как только емкость понижается ниже 80 % от номинальной. Это в различной степени справедливо и для аккумуляторов других электрохимических систем. Чтобы ослабить влияние глубокого разряда, можно использовать SLA-аккумулятор немного большего размера.
В зависимости от глубины разряда и температуры эксплуатации, SLA-аккумулятор обеспечивает от 200 до 500 циклов заряд/разряд. Основная причина относительно небольшого количества циклов - расширение положительных пластин в результате внутренних химических реакций. Это явление наиболее сильно проявляется при более высоких температурах. SLA-аккумуляторы обладают относительно низкой плотностью энергии по сравнению с другими аккумуляторами и, вследствие этого, непригодны для компактных устройств. Это становится особенно критичным при низких температурах, так как способность отдавать ток в нагрузку при низких температурах значительно уменьшается. Как ни парадоксально, SLA-аккумулятор весьма хорошо заряжается с чередующимися импульсами разряда. В течение этих импульсов ток разряда может достигать значения более 1C (номинальной емкости).
Из-за высокого содержания свинца, SLA-аккумуляторы при неправильной утилизации экологически вредны.
Никель-кадмиевые аккумуляторы.
В международной интерпретации принято обозначение в виде NICKEL-CADMIUM BATTERY или сокращенно NiCd.
Технология изготовления щелочных никелевых аккумуляторов была впервые предложена в 1899 году. Используемые в них материалы были в то время дорогими и аккумуляторы применялись только при изготовлении специальной техники. В 1932 году в пористый пластинчатый никелевый электрод были добавлены активные вещества, а в 1947 году было положено начало исследованиям герметичных NiCd-аккумуляторов, в которых внутренние газы, выделяющиеся во время заряда, рекомбинировались внутри, а не выпускались наружу как в предыдущих вариантах. Эти усовершенствования привели к современному герметичному NiCd-аккумулятору, который и используется сегодня.
NiCd-аккумулятор - ветеран на рынке мобильных и портативных устройств. Отлаженная технология и надежная работа обеспечили ему широкое распространение для электропитания переносных радиостанций, медицинского оборудования, профессиональных видеокамер, регистрирующих устройств, мощных ручных инструментов и другой портативной техники и оборудования. Появление аккумуляторов более новых электрохимических систем хотя и привело к уменьшению использования NiCd-аккумуляторов, однако, выявление недостатков новых видов аккумуляторов привело к возобновлению интереса к NiCd-аккумуляторам.
Их основные достоинства:
быстрый и простой метод заряда;
длительный срок службы - свыше тысячи циклов заряда/разряда при соблюдении правил эксплуатации и обслуживания;
превосходная нагрузочная способность, даже при низких температурах. NiCd-аккумулятор можно перезаряжать при низких температурах;
простое хранение и транспортировка. NiCd-аккумуляторы принимаются большинством воздушных грузовых компаний;
легкое восстановление после понижения емкости и длительного хранения;
низкая чувствительность к неправильным действиям потребителя;
доступная цена;
широкий диапазон типоразмеров.
NiCd-аккумулятор подобен сильному и молчаливому работнику, который интенсивно трудится и при этом не доставляет больших хлопот. Для него предпочтителен быстрый заряд по сравнению с медленным и импульсный заряд по сравнению с зарядом постоянным током. Улучшение эффективности достигается распределением импульсов разряда между импульсами заряда. Этот метод заряда, обычно называемый реверсивным, восстанавливает структуру кадмиевых анодов, устраняя тем самым "эффект памяти", и увеличивает эффективность и срок эксплуатации аккумулятора. Кроме этого, реверсивный заряд позволяет проводить заряд большим током за меньшее время, т.к. помогает рекомбинации газов, выделяющихся во время заряда. В результате аккумулятор меньше нагревается и более эффективно заряжается по сравнению со стандартным методом заряда постоянным током. Исследования, проведенные в Германии, показали, что реверсивный заряд добавляет около 15 % к сроку службы NiCd-аккумулятора.
Для NiCd-аккумуляторов вредно нахождение в зарядном устройстве в течение нескольких дней. Фактически, NiCd аккумуляторы - это единственный тип аккумуляторов, который выполняет свои функции лучше всего, если периодически подвергается полному разряду, а если он не производится, то аккумуляторы постепенно теряют эффективность из-за формирования больших кристаллов на пластинах элемента, явления, называемого "эффектом памяти". Для всей остальной разновидности аккумуляторов по электрохимической системе предпочтителен неглубокий разряд.
Среди недостатков NiCd-аккумулятора следует отметить:
наличие "эффекта памяти" и, вследствие этого, необходимость полной периодической разрядки для сохранения эксплуатационных свойств;
высокий саморазряд (до 10 % в течение первых 24-х часов), поэтому аккумуляторы должны храниться в разряженном состоянии;
аккумулятор содержит кадмий и требует специальной утилизации. В ряде стран по этой причине в настоящее время он уже запрещен к использованию.
Никель-металлгидридные аккумуляторы. В международной интерпретации принято обозначение в виде NICKEL METAL-HYDRIDE BATTERY или сокращенно NiMH.
Исследования в области технологии изготовления NiMH-аккумуляторов были начаты в семидесятые годы с целью преодоления недостатков никель-кадмиевых аккумуляторов. Однако применяемые в то время металлгидридные соединения были нестабильны и требуемые характеристики не были достигнуты. В результате разработки в области NiMH-аккумуляторов замедлились. Новые металлгидридные соединения, достаточно устойчивые для применения в аккумуляторах, были разработаны в 1980 году. Начиная с конца восьмидесятых годов, технология изготовления NiMH-аккумуляторов постоянно совершенствовалась, и плотность запасаемой ими энергии возрастала.
Некоторые отличительные преимущества сегодняшних NiMH-аккумуляторов:
примерно на 40 - 50 % большая удельная емкость по сравнению со стандартными NiCd-аккумуляторами;
меньшая склонность к "эффекту памяти", чем у NiCd. Периодические циклы восстановления должны выполняться реже;
меньшая токсичность. NiMH-технология считается экологически чистой.
К сожалению, NiMH-аккумуляторы имеют недостатки и по некоторым параметрам проигрывают NiCd:
число циклов заряд/разряд для NiMH-аккумуляторов примерно равно 500. Предпочтителен скорее поверхностный, чем глубокий разряд. Долговечность аккумуляторов непосредственно связана с глубиной разряда;
NiMH-аккумулятор по сравнению с NiCd выделяет значительно большее количество тепла во время заряда и требует более сложного алгоритма для обнаружения момента полного заряда, если не используется контроль по температуре. Большинство NiMH-аккумуляторов оборудовано внутренним температурным датчиком для получения дополнительного критерия обнаружения полного заряда. NiMH-аккумулятор не может заряжаться так быстро, как NiCd; время заряда обычно вдвое больше, чем у NiCd. Плавающий заряд должен быть более контролируемым, чем для NiCd-аккумуляторов;
рекомендуемый ток разряда для NiMH-аккумуляторов - от 0.2C до 0.5C - значительно меньше, чем для NiCd. Этот недостаток не критичен, если требуемый ток нагрузки низок. Для применений, требующих высокого тока нагрузки или имеющих импульсную нагрузку, типа переносных радиостанций и мощных ручных инструментов, рекомендуются NiCd-аккумуляторы;
саморазряд NiMH-аккумуляторов - в 1.5-2 раза выше, чем у NiCd;
цена NiMH-аккумуляторов примерно на 30 % выше, чем NiCd. Однако это не главная проблема, если пользователю требуется большая емкость и небольшие габариты.
Технология изготовления никель-металлгидридных аккумуляторов постоянно совершенствуется. Так, например, фирма GP Batteries International Limited изготавливает NiMH-аккумуляторы для сотовых телефонов фирмы Motorola со следующими характеристиками: количество циклов заряда/разряда - 1000, отсутствие "эффекта памяти" и необходимости разряда аккумулятора перед зарядом.
Литий-ионные аккумуляторы. В международной интерпретации принято обозначение в виде LITHIUM ION BATTERY или сокращенно Li-ion.
Литий является самым легким металлом и обладает сильно отрицательным электрохимическим потенциалом. Благодаря этому литий характеризуется наибольшей теоретической удельной электрической энергией.
Первые работы по литиевым аккумуляторам относятся к 1912 году. Однако только в 1970 году впервые были изготовлены коммерческие экземпляры литиевых источников тока. Попытки разработать перезаряжаемые литиевые источники тока предпринимались в 80-е годы, но были неудачными из-за невозможности обеспечения приемлемого уровня безопасности при их эксплуатации.
В результате исследований, проведенных в 80-х годах, было установлено, что в ходе циклирования источника тока с металлическим литиевым электродом возможно возникновение короткого замыкания внутри литиевого источника тока. При этом температура внутри аккумулятора может достигать температуры плавления лития. В результате бурного химического взаимодействия лития с электролитом происходит взрыв. Поэтому, например, большое количество литиевых аккумуляторов, поставленных в Японию в 1991г., было возвращено производителям после того, как в результате взрывов элементов питания сотовых телефонов от ожогов пострадали несколько человек.
В процессе создания безопасного источника тока на основе лития, исследования привели к замене в аккумуляторе неустойчивого при циклировании металлического лития на его соединения с другими веществами. Эти электродные материалы обладают в несколько раз меньшей по сравнению с литием удельной электрической энергией, однако, аккумуляторы на их основе являются достаточно безопасными при условии соблюдения некоторых мер предосторожности в ходе заряда/разряда. В 1991 году, фирма Sony начала коммерческое производство литий-ионных аккумуляторов и в настоящее время она является одним из самых крупных поставщиков.
Для обеспечения безопасности и долговечности, каждый аккумулятор должен быть оборудован электрической схемой управления для того, чтобы ограничить пиковое напряжение каждого элемента во время заряда и предотвратить понижение напряжения элемента при разряде ниже допустимого уровня. Кроме того, должен быть ограничен максимальный ток заряда и разряда и должна контролироваться температура элемента. При соблюдении этих предосторожностей возможность образования металлического лития на поверхности электродов в ходе эксплуатации (что наиболее часто приводит к нежелательным последствиям) практически устранена.
По материалу отрицательного электрода литий-ионные аккумуляторы можно разделить на два основных типа: с отрицательным электродом на основе кокса (фирма Sony) и на основе графита (большинство других изготовителей). Источники тока с отрицательным электродом на основе графита имеют более плавную разрядную кривую с резким падением напряжения в конце разряда, по сравнению с более пологой разрядной кривой аккумулятора с коксовым электродом. Поэтому, в целях получения максимально возможной емкости, конечное напряжение разряда аккумуляторов с отрицательным коксовым электродом обычно устанавливают ниже (до 2.5 V), по сравнению с аккумуляторами с графитовым электродом (до 3.0 V). Кроме того, аккумуляторы с отрицательным графитовым электродом способны обеспечить более высокий ток нагрузки и меньший нагрев во время заряда и разряда, чем аккумуляторы с отрицательным коксовым электродом. Напряжение окончания разряда 3.0 V для аккумуляторов с отрицательным графитовым электродом является его основным преимуществом, так как полезная энергия в этом случае сконцентрирована внутри плотного верхнего диапазона напряжения, упрощая тем самым проектирование портативных устройств.
Производители непрерывно совершенствуют технологию Li-ion аккумуляторов. Идет постоянный поиск и совершенствование материалов электродов и состава электролита. Параллельно предпринимаются меры для повышения безопасности Li-ion аккумуляторов, как на уровне отдельных источников тока, так и на уровне управляющих электрических схем. Поскольку эти аккумуляторы обладают очень высокой удельной энергией, то необходимо соблюдать осторожность при обращении с ними и тестировании: не допускать короткого замыкания аккумулятора, перезаряда, разрушения, разборки, подключения в обратной полярности, не подвергать их воздействию высоких температур. Нарушение этих правил может привести к физическому и материальному ущербу.
Литий-ионные аккумуляторы являются наиболее перспективными аккумуляторами в настоящее время и начинают широко применяться в портативных компьютерах и мобильных устройствах связи. Это обусловлено:
высокой плотностью электрической энергии, по крайней мере, вдвое большей, чем у NiCd того же размера, а значит и вдвое меньшими габаритами при той же самой емкости;
большим числом циклов заряд/разряд (от 500 до 1000);
хорошей работой на больших токах нагрузки, что необходимо, например, при использовании данных аккумуляторов в сотовых телефонах и портативных компьютерах;
достаточно низким саморазрядом (2-5% в месяц плюс примерно 3 % на питание встроенной электронной схемы защиты);
отсутствием каких-либо требований к обслуживанию, за исключением необходимости предварительного заряда перед длительным хранением;
позволяют проводить заряд при любой степени разряда аккумулятора.

Но и здесь примешивается "ложка дегтя": для аккумуляторов некоторых производителей гарантируется работа только при положительных температурах, высокая цена (примерно вдвое превышающая цену NiCd-аккумуляторов) и подверженность процессу старения, даже в случае, если аккумулятор не используется. Ухудшение параметров наблюдается примерно после одного года с момента изготовления. После двух лет службы аккумулятор часто становится неисправным. Поэтому не рекомендуется хранить Li-ion аккумуляторы в течение длительного времени. Максимально используйте их, пока они новые.
Кроме этого, Li-ion-аккумуляторы должны храниться в заряженном состоянии. При длительном хранении в глубоко разряженном состоянии они выходят из строя.
Li-ion-аккумуляторы сегодня являются наиболее дорогими. Совершенствование технологии их производства и замена оксида кобальта на менее дорогой материалом может привести к уменьшению их стоимости до 50 % в течение ближайших нескольких лет.
Литий-полимерные аккумуляторы.
В международной интерпретации принято обозначение в виде LITHIUM POLIMER BATTERY или сокращенно Li-Pol.
Литий-полимерные аккумуляторы - последняя новинка в литиевой технологии. Имея примерно такую же плотность энергии, что и Li-ion-аккумуляторы, литий-полимерные допускают изготовление в различных пластичных геометрических формах, нетрадиционных для обычных аккумуляторов, в том числе достаточно тонких по толщине, и способных заполнять любое свободное место в разрабатываемой аппаратуре.
Этот аккумулятор, называемый также "пластиковым", конструктивно подобен Li-ion, но имеет гелевый электролит. В результате становится возможной упрощение конструкции элемента, поскольку любая утечка электролита невозможна.
Li-pol-аккумуляторы начинают применяться в портативных компьютерах и сотовых телефонах. Например, сотовые телефоны Panasonic GD90 и Ericsson T28s (стандарт GSM 900/1800), укомплектованы литий-полимерными аккумуляторами толщиной всего 3 мм и имеют емкость, достаточную для работы в течение 3-х часов в режиме разговора и до 90 часов в режиме ожидания.
Каталог аккумуляторов...

Batteries caption=A valve regulated lead acid battery EtoW=30 40 Wh/kg EtoS=60 75 Wh/L PtoW=180 W/kg|CtoDE=70% 92% EtoCP=7(sld) 18(fld) Wh/US$ SDR=3% 20%/month… … Wikipedia

Battery (electricity) - For other uses, see Battery (disambiguation). Various cells and batteries (top left to bottom right): two AA, one D, one handheld ham radio battery, two 9 volt (PP3), two AAA, one C, one … Wikipedia

battery - /bat euh ree/, n., pl. batteries. 1. Elect. a. Also called galvanic battery, voltaic battery. a combination of two or more cells electrically connected to work together to produce electric energy. b. cell (def. 7a). 2. any large group or series… … Universalium

Battery - /bat euh ree/, n. The, a park at the S end of Manhattan, in New York City. Also called Battery Park. * * * Any of a class of devices, consisting of a group of electrochemical cells (see electrochemistry), that convert chemical energy into… … Universalium

Battery recycling - is a recycling activity that aims to reduce the number of batteries being disposed as municipal solid waste. It is widely promoted by environmentalists concerned about contamination, particularly of land and water, by the addition of heavy metals … Wikipedia

VRLA battery - A valve regulated (sealed) lead–acid battery A VRLA battery (valve regulated lead–acid battery) is a type of low maintenance lead–acid rechargeable battery. Because of their construction, VRLA batteries do not require regular addition of water to … Wikipedia

Nickel–cadmium battery - From top to bottom – Gumstick , AA, and AAA Ni–Cd batteries. specific energy 40–60 W·h/kg energy density 50–150 W·h/L specific power 150& … Wikipedia

Nickel-cadmium battery - Batteries caption=From top to bottom Gumstick , AA, and AAA NiCd batteries. EtoW = 40–60 Wh/kg EtoS = 50–150 Wh/L PtoW = 150W/kg CtoDE= 70%–90% [ ] EtoCP= ? US$… … Wikipedia

Automotive battery - 12 V, 40 Ah Lead acid car battery An automotive battery is a type of rechargeable battery that supplies electric energy to an automobile. Usually this refers to an SLI battery (starting, lighting, ignition) to power the starter motor … Wikipedia

Nickel–metal hydride battery - NiMH redirects here. For other uses, see NIMH (disambiguation). Nickel–metal hydride battery Modern, high capacity NiMH rechargeable cells specific energy 60–120 W·h/kg … Wikipedia

History of the battery - could only function in a certain orientation. Many used glass jars to hold their components, which made them fragile. These practical flaws made them unsuitable for portable appliances. Near the end of the 19th century, the invention of dry cell… … Wikipedia

Принцип работы

Принцип работы СКА основан на окислительных свойствах четырехвалентного свинца и его переходе в более устойчивое двухвалентное состояние. СКА в простейшем случае можно рассмотреть как две решетчатые свинцовые пластины, ячейки которых заполняются тестообразной смесью окиси свинца с водой. Пластины погружаются в разбавленную серную кислоту плотностью 1,15-1,20 г.см3(22-28% H2SO4). Вследствие реакции

PbO + H 2 SO 4 = PbSO 4 + H 2 O

Окись свинца превращается через некоторое время в сернокислый свинец. Если теперь попустить через эти пластины постоянный ток, то аккумулятор будет заряжаться, причем у электродов будут происходить следующие процессы:

ЗАРЯД

КАТОД PbSO 4 + 2е - = Pb + SO 4

АНОД PbSO 4 - 2 е - + H2O = PbO 2 + 4H + SO 4 -2

Таким образом, по мере пропускания тока на катоде образуется рыхлая масса металлического свинца, а на аноде - темно-бурая окись свинца. По окончанию зарядки аккумулятора начнется энергетичное разложение воды: у катода выделяется водород, у анода - кислород.

При соединении пластин проводником с платины покрытой свинцом, часть ионов двухвалентного свинца переходит в раствор, освобождающиеся при этом электроны по проводнику переходят к PbO 2 и восстанавливают четырехвалентный свинец в двухвалентный. В результате у той и другой пластины образуются ионы двухвалентного свинца, которые соединяются с находящимися в растворе ионами SO 4 в нерастворимый сернокислый свинец, и аккумулятор разряжается.

РАЗРЯД

ОТРИЦАТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДPb 0 - 2е - + SO 4 -2 = PbSO 4

ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОД PbSO 4 + 2е - + 4 H + SO 4 -2 = PbSO 4 + 2H 2 O

При разрядке аккумулятора концентрация серной кислоты уменьшается, так как расходуются сульфат - ионы и ионы водорода и образуется вода. Поэтому о степени разряженности аккумулятора можно судить по плотности кислоты.

Особенности свинцово-кислотных аккумуляторов.

Экономичнее СКА до сих пор ничего не изобретено. Широкое распространение они получили благодаря высокой надежности и низкой цене.

Первый СКА был изобретен в 1859 г. французским ученым Гастоном Планте, его конструкция представляла электроды из листового свинца, разделенные сепараторами из полотна, которые были свернуты в спираль и помещены в сосуд с 10% раствором серной кислоты. Первоначально у них была низкая емкость, и требовалось достаточно большое количество циклов заряда-разряда, чтобы увеличить емкость, для получения существенного результата требовалось до двух лет.

В 1880г. К. Фор предложил предложил технологию изготовления намазных электродов, путем нанесения на пластины окислов свинца. А в 1881 г. Э. Фолькмар предложил использовать в качестве электродов намазную решетку. В том же году Седлону был выдан патент на технологию изготовления решеток из сплавов свинца и сурьмы. Однако существовала проблема заряда батарей (для заряда применялисьпервичные элементы конструкции Бунзена - один ХИТ заряжал другой). Ситуация кардинально изменилась с появлением генераторов постоянного тока.

К 1890 г был освоен серийный выпуск СКА, а в 1900г. Varta выпустила первый стартерный аккумулятор.

В настоящее время активно производятся и используются аккумуляторы трех поколений

Батареи первого поколения - батареи с жидким электролитом открытого или закрытого типа, имеющие емкость от 36 Ач до 5328 Ач и срок службы от 10 до 20 лет. Батареи открытого типа непосредственно соприкасается с открытым воздухом, и основные затраты связанны с обслуживанием (доливка дисцилиронанной воды) и расходы на содержание хорошо вентилируемых помещений. Батареи закрытого типа имеют специальные пробки, обеспечивающие задержку аэрозоли серной кислоты. Батареи закрытого типа могут быть необслуживаемые, т.е.они поставляются залитыми и заряженными, и в течение всего срока службы нет необходимости доливки воды (конструкция пробок обеспечивает удержание паров воды в виде конденсата).

Батареи второго поколения - герметизированные гелевые батареи (GEL). В них используется гелеобразный электролит, представляющий собой желе, полученное в результате смешивания раствора серной кислоты с загустителем (обычно двуокись кремния SiO 2 - селикагель). Благодаря своей вязкости он хорошо удерживается в порах и способствует эффективному использованию активных веществ электродов. Транспорт кислорода обеспечивается по трещинам, которые возникают при усадке твердеющего электролита. Гелевые батареи в течение всего срока эксплуатации не нуждаются в обслуживании, их нельзя вскрывать. Для их подзаряда необходимо использовать ЗУ, обеспечивающие стабильность напряжения заряда не хуже 1% для предотвращения обильного газовыделения. Такие аккумуляторы критичны к температуре окружающей среды.

Батареи третьего поколения - геметизированные батареи с абсорбированным сепараторами электролита (AGM - absorbed in glass mat).. Такой сепаратор из стекловалокна, представляет собой пористую систему, в которой капиллярные силы удерживают электролит. При этом количество электролита дозируется так, чтобы мелкие поры были заполнены, а крупные оставались свободными для свободной циркуляции выделяющихся газов. Благодаря тонкой структуре волокон обеспечивается высокая скорость переноса кислорода. Использование стекловолокнистого сепаратора и плотная сборка блока электродов способствует также уменьшению оплывания активной массы положительного электрода и разбуханию губчатого свинца на отрицательном электроде. Газообразование в них существенно меньше, чем в гелевых, меньше оказывает влияние на работу температура окружающей среды. Хотя требования к ЗУ такие же, как и для гелевых.

Для обозначения типа аккумуляторной батареи указывают ее маркировку, которая определяется конструкцией положительных пластин

В СКА электролитом является раствор серной кислоты, активным веществом положительных пластин - оксид свинца, отрицательных - свинец. В гелевых аккумуляторах жидкий электролит заменили гелеобразным абсорбированным сепараторами электролит, батареи герметизировали, а для отвода газа, выделяющегося при заряде или разряде, установили безопасные клапаны. Были разработаны новые конструкции пластин на основе медно-кальциевых сплавов, покрытых оксидом свинца, на основе титановых, алюминиевых и медных решеток.

При изготовлении СКА применяют химические добавки. Например к свинцу добавляют сурьму (доля в сплаве 1-10%), которая обеспечивает более прочный электрический контакта активного материала с решеткой, предотвращает его осыпание, что позволяет увеличить срок службы батарей. Также используются свинцово-кальциевые сплавы, позволяющие сделать пластины более легкими и прочными при сохранении высоких электрических и механических характеристик.

Следует обратить внимание, что увеличить емкость свинцовой батареи можно сравнительно легко, например, добавив в батарею никель, при этом понизится также и себестоимость, но при этом ухудшится и безопасность.

Корпус для батареи изготавливают призматической формы из пластмассы. Хотя существуют батареи цилиндрической формы. Они обеспечивают более высокую стабильность в работе, больший ток разряда, лучшую температурную стабильность.

Основные проблемы при создании герметичного варианта СКА связаны с необходимостью обеспечения условий для уменьшения газовыделения и содействия рекомбинации выделяющегося газа.

Для этого предпринят ряд мер:

1. Использование иммобилизированного (обезвоженного) электролита, который сохраняет высокую электропроводность серной кислоты. Малое его количество позволяет обеспечить лучший транспорт кислорода от положительного электрода к отрицательному и высокий уровень его рекомбинации.

2. Для уменьшения вероятности выделения водорода свинцово-сурьмяные сплавы токоведущих решеток заменяют другими (сплав свинца и кальция до0,1 % Ca , иногда легированного алюминием, сплавы свинца с оловом 0,5-2,5 % Sn ), обеспечивающими более высокое перенапряжение выделения водорода.

3. В отрицательный электрод закладывается емкость больше, чам в положительный. В этом случае при полном заряде положительного электрода оставшаяся недозаряженной часть активной массы отрицательного электрода практически исключает возможность разряда ионов водорода. Кислород, выделяющийся на диоксиде свинца, достигает отрицательного электрода и окисляет губчатый свинец до оксида свинца, который в кислотном электролите переходит в сульфат свинца PbSO 4 и воду. Т.о. газы не выделяются и вода не теряется.

И все же варианты безуходного СКА снабжены аварийным клапаном. При нарушении режимов заряда, при повышенном токе, в батарее происходит активное газообразование (главным образом водорода). Когда давление газов достигнет величины 7,1 … 43,6 кПа откроется предохранительный клапан для обеспечения вентиляции батареи, и благодаря этому устраняется опасность ее взрыва. Поэтому аккумуляторы называются не герметичными, а герметизированными. Другая роль клапана - предотвращение попадания внутрь корпуса атмосферного кислорода во избежание его реакции с активным материалов негативных пластин.

Напряжение на элементе СКА - 2,2 В

Среди всех типов аккумуляторов СКА отличаются наименьшей энергетической плотностью. Это делает нецелесообразно их использование в переносных устройствах. Современные герметизированные СКА обладают следующими удельными характеристиками - 40 Втч/ч и 100 Втч/дм3. Они работают в буферном режиме до 10 лет, при циклировании они обеспечивают несколько сотен циклов до безвозвратной потери 20% емкости.

Их продолжительный заряд не станет причиной выхода из строя батареи.

Способность сохранять заряд у этих батарей наилучшая из всех типов аккумуляторных батарей (саморазряд - 40% в год). Они недороги, но эксплуатационные расходы на них выше, чем на те же НКА.

Время заряда СКА составляет 8…16 часов

Номинальной емкостью СКА считается емкость, полученная при разряде в течение 20 часов, т. е. током 0,05С.

В зависимости от глубины разряда и рабочей температуры ресурс СКА может составлять от 1года до 20 лет. В значительной степени срок службы определяется конструкцией элементов батареи.

Главная опасность эксплуатации батареи с неоднородными аккумуляторами определяется тем, что при циклировании с большим количеством аккумуляторов отклонения электрических характеристик одного из них от стандартных незаметны. Но аккумулятор с повышенным сопротивлением будет разогреваться значительно больше остальных, что ведет к повышенным потерям воды и быстрой деградации всей батареи.

Преимущества СКА :

Дешевизна и простота производства - по стоимости 1 Вт ч энергии эта батарея является самой дешевой;

Отработанная, надежная и хорошо понятная технология обслуживания;

Малый саморазряд;

Низкие требования по обслуживанию (отсутствие «эффекта памяти»);

Допустимы высокие токи разряда.

Недостатки СКА :

Не допускается хранение в разряженном состоянии;

Низкая энергетическая плотность;

Допустимо лишь ограниченное количество циклов заряда/разряда;

Кислотный электролит и свинец оказывают вредное воздействие на окружающую среду;

Здравствуйте. А теперь зарядное устройство для кислотных аккумуляторов. Предназначено оно для зарядки батарей для байков, мотоциклов и прочих свинцовых аккумуляторов небольшой емкости. А подойдет ли оно для подзарядки автомобильного аккумулятора. Посмотрим.
Чтобы не закипел аккумулятор напряжение автомобильных генераторов ограничено 14,1-14,2 В. а полностью заряженный аккумулятор считается когда на клеммах 14,4-14,5 В. То есть в автомобиле аккумулятор постоянно остается недозаряженным. Поэтому рекомендуется, особенно зимой, периодически дозаряжать аккумулятор зарядным устройством. Вот с этой целью и куплен сабж.

Как видите по размерам зарядник не намного отличается от зарядок для телефонов
Характеристики
Input voltage: 100V - 240V AC 50/60HZ
Output voltage: 14.2-14.8V
Output current: 1300mA
Automatic charging without over charging
Short Circuit Protection
Over Current Protection
Battery Polarity Reversal
Multi Colored LED display for status indication
Red Led on when charging
Green Led on when fully charged
For Indoor and 12V only
Plug type: US Plug
Suit for 12V car and Motorcycle battery

Charging Time:
12V 5-7 Ah battery, charging time is more than 6 hours
12V 9Ah battery, charging time is more than 10 hours
12V 15-25Ah battery, charging time is more than 13-25 hours
Note: for the first use, please connect an battery to active it to get the voltage output,
or else there will be no output

Specifications:
Color:Black
Demension:Approx.7.5 x 5 x 3 cm
Net weight:115 g
Package weight:135 g143
Для начала внутренности.




Выходной электролит 470 мФ 16 В - небольшой запас. Надписи на транзисторах замазаны лаком - секрет фирмы.


Вроде на деталях не сэкономлено. Свободных дырочек нет.


Пользоваться прибором просто. Подключаешь к аккумулятору, светодиод загорается красным и отключаешь когда диод становится зеленым, то есть зарядка завершена. Время зарядки приблизительно равно емкости аккумулятора. 10 Ач - 10 часов, 25 Ач - 25 часов.
Ну а теперь перейду к испытаниям с автомобильным аккумулятором, правда далеко не новым.

Напряжение на контактах зарядки в холостом режиме 15,6 в
Напряжение на клеммах аккумулятора перед зарядкой 12,4 в, при подключении устройства пошел ток 1 А.
Где то через 12 часов.


Но светодиод все еще горит красным. Продолжаем зарядку. Но показания оставались без изменений несколько часов.Тут до меня дошло и я убрал из цепи амперметр- контакты недостаточно хороши и на них терялась энергия.


И действительно напряжение после этого достигло 14,49 вольта и на этом застыло. Еще подождал несколько часов, без изменений. То есть ток зарядки сравнялся с током саморазрядки аккумулятора (на этот момент 220 мА).
Нагрев корпуса прибора все время составлял около 45 градусов, радиатора транзистора и трансформатора 65 градусов.

Только на фотографии увидел, что полюса перепутаны, значит функция Battery Polarity Reversal работает.


Попытался зарядить убитый аккумулятор от лед лампы. напряжение на контактах 0,76 вольт, совершенно забыв, что здесь только 2 банки и напряжение 4 вольта. Тем не менее сабж попытался зарядить и ее, снижая напряжение, но сила тока оставалась большой, около 900 мА, батарейка нагрелась и рисковать дальше я не стал.

Учитывая силу тока это зарядное устройство не подходит для нормальной зарядки автомобильных аккумуляторов (можно конечно зарядить, но это будет очень долго - суток трое). Но с текущей подзарядкой вполне справляется. Мне кажется его можно смело оставлять подсоединенным к аккумулятору на несколько суток, зарядка таким малым током вреда аккумулятору не принесет. Еще одно достоинство- сабж может заряжать в хлам разряженные аккумуляторы, которые обычное автоматическое зарядное устройство просто не увидит.