Технологии аккумуляторов для автомобилей

Технологии автомобильных аккумуляторов

Необслуживаемые автомобильные аккумуляторы.

Традиционные автомобильные аккумуляторы имеют недостатки связанные с тем, что сурьма, содержащаяся в сплаве положительных токоотводов, постепенно, по мере их коррозии, переходит через раствор на поверхность отрицательного электрода. Накопление большого количества сурьмы на поверхности отрицательной активной массы понижает напряжение начала газовыделения. Вследствие этого в конце зарядного процесса происходит все более бурное газовыделение, напоминающее кипение электролита. Это ведет к потери воды из-за ее электролитического разложения и испарения вместе с образующимися газами.

За последние десятилетия произошло стремительное развитие технологии и совершенствование оборудования для аккумуляторного производства. В итоге на рынке появилось несколько видов, так называемых, необслуживаемых автомобильных аккумуляторов. Особенностью таких аккумуляторов является использование для производства токоотводов, сплавов без сурьмы или с ее пониженным содержанием. Необслуживаемые аккумуляторы начали изготавливать в США в конце семидесятых годов прошлого столетия. Для токоотводов и положительного, и отрицательного электродов применялся свинцово-кальциевый сплав с содержанием кальция 0,07-0,1% и олова 0,1-0,12% (остальное - свинец). Это позволило достигнуть значительного снижения газовыделения, которое обеспечивало эксплуатацию аккумуляторов без доливки воды в течение 2 лет и более. При этом саморазряд замедлился более чем в шесть раз. Но после двух-трех глубоких разрядов такие аккумуляторы теряют 40-50% емкости и их стартерные характеристики также значительно снижаются. Поэтому такие аккумуляторы не нашли широкого распространения в Европе и России. Почти одновременно со свинцово-кальциевой технологией производства аккумуляторных батарей необслуживаемого исполнения, в США появилась технология гибридных аккумуляторов - система "кальций плюс" с содержанием до 1,5-1,8% сурьмы и 1,4-1,6% кадмия в положительном токоотводе и отрицательным свинцово-кальциевым токоотводом. В начале восьмидесятых годов производство необслуживаемых аккумуляторов стало стремительно развиваться и в странах Европы. Здесь пошли по пути использования сплавов с пониженным до 2,5-3,0% содержанием сурьмы. У таких аккумуляторов расход воды и саморазряд были в 2-3 раза выше, чем у батарей с кальциевыми токоотводами, хотя и значительно ниже, чем у батарей традиционного исполнения. Они могли работать без доливки воды не менее 1 года.

Далее в Европе появляются гибридные аккумуляторные батареи, у которых положительные токоотводы изготовлены из малосурьмяного сплава (не более 2%) с добавлением мышьяка, олова, меди, селена и т.п. в различных сочетаниях и соотношениях; а отрицательные - из свинцово-кальциевого сплава. Их характеристики по расходу воды и саморазряду, как и у американских гибридных аккумуляторов, не такие хорошие, как у свинцово-кальциевых, но все же существенно лучше, чем у батарей по технологии малосурьмяных сплавов.

В конце 90-х годов в США и Западной Европе начинается производство аккумуляторов с токоотводами из свинцово-кальциевого сплава с многокомпонентными добавками, в том числе и серебра, которые при глубоких разрядах теряют емкость гораздо медленнее, чем первое поколение аккумуляторных батарей по свинцово-кальциевой технологии. Расход воды у них так мал, что конструкторы убирают с крышек отверстия для доливки воды и делают аккумуляторные батареи полностью необслуживаемыми и исключающими доступ к электролиту при использовании аккумулятора.

Такое изменение конструкции стало возможным благодаря общим усилиям производителей аккумуляторов и автомобильного электрооборудования. Ведь для максимального использования ресурса полностью необслуживаемой аккумуляторной батареи (без отверстий для доливки воды) необходимо обеспечить стабильное зарядное напряжение, обеспечивающие минимальное разложение воды при заряде аккумуляторов. В то же время, степень заряженности аккумуляторной батареи должна быть достаточной для безотказной работы всего электрооборудования. Это стало возможно благодаря созданию системы регулирования зарядного напряжения, обеспечивающей его стабильность с точностью ± 0,1 В.

Но владельцы автомобилей, решившие использовать необслуживаемые аккумуляторы без отверстий для доливки воды, должны более внимательно относиться к обеспечению исправной работы электрооборудования. Прежде всего это касается натяжения ремня привода генератора, исправности самого генератора, регулятора напряжения, отсутствия утечек тока в системе электрооборудования или сигнализации и ряда других факторов.

Автомобильные аккумуляторы, у которых отсутствуют отверстия для доливки воды и имеется только атмосферная связь внутренней полости с окружающей средой через небольшие вентиляционные отверстия на торцах крышки, как правило оснащены индикатором состояния заряженности (рисунок 1): шарик-поплавок зеленого цвета расположен над пластинами, который всплывает, когда электролит при заряде достигает определенной плотности. Эта величина соответствует минимальной степени заряженности (62-64% от номинального значения), при которой индикатор начинает давать информацию о работоспособности аккумуляторной батареи в пусковом режиме. Последующее увеличение плотности электролита (до 100 % заряда) не меняет показания индикатора, что является недостатком данного приспособления. В случаях понижения уровня электролита до оголения пластин, информация индикатора о состоянии заряженности батареи прекращается. При работающем индикаторе его информация относится только к одной из шести банок (ячеек) аккумуляторной батареи. В тех случаях, когда появляется дефект в другой банке, где нет индикатора, информация индикатора становится бесполезной, не отражающей общее состояние (работоспособность) аккумуляторной батареи. Использование индикатора дает полезную информацию о состоянии батареи в тех случаях, когда она не содержит дефекта производственного характера.

 

Рис.1 Индикатор заряженности аккумулятора: 

а) зелёный, батарея заряжена полностью 100%;

б) чёрный, батарея заряжена на 50%, требуется подзарядка;

в) белый, батарея непригодна для использования.

Герметизированные автомобильные аккумуляторы с иммобилизованным электролитом

Создание полностью необслуживаемого автомобильного аккумулятора свинцово-кислотной системы становится возможным, если его конструкцию поменять таким образом, чтобы связать выделяющийся на положительном электроде кислород на поверхности отрицательного электрода (реализация кислородного цикла). Для этого емкость отрицательных электродов в аккумуляторе должна быть на несколько процентов больше емкости положительных. Тогда в ходе заряда положительные электроды полностью зарядятся раньше, чем отрицательные. Благодаря этому активное выделение кислорода на положительном электроде начнется до начала активного выделения водорода на отрицательном. Образующийся кислород вступает в химическое взаимодействие с активной массой отрицательного электрода. Для увеличения скорости поступления кислорода от положительного электрода к отрицательному, необходимо ограничение объема свободного электролита. Поэтому для производства герметизированных батарей разработаны способы связывания жидкого электролита:
• создание загущенного (гелеобразного) электролита;
• адсорбция жидкого электролита в сепараторах с высокой объемной пористостью.

Искусственное ограничение емкости положительных электродов и объема электролита ведут к тому, что емкость герметизированных свинцовых гелевых  аккумуляторов с иммобилизованным электролитом на 15-20% меньше, чем батарей со свободным электролитом таково же объема и массы.

В качестве загустителя для создания гелеобразного электролита применяют силикагель, аллюмогель и другие вещества. При смачивании серной кислотой эти вещества образуют тиксотропный гель. В качестве сепараторов в подавляющем большинстве герметизированных аккумуляторов используют стекломаты из ультратонких волокон. Объемная пористость современных стеклосепараторов достигает 80-85%. Благодаря этому их применяют не только для батарей с гелеобразным электролитом, но и для аккумуляторов с адсорбированным жидким электролитом. В последнем случае технология производства немного дешевле, но емкостные показатели хуже, чем у автомобильных аккумуляторов с гелеобразным электролитом. Это обусловлено еще большим снижением количества электролита в аккумуляторе.

Свинцовые аккумуляторные батареи с иммобилизованным электролитом являются герметизированными, но не являются герметичными как, например, никель-кадмиевые герметичные аккумуляторы. Во всех свинцовых герметизированных аккумуляторах есть предохранительный клапан. Он служит для того, чтобы давление внутри аккумулятора не превышало величины, которая является допустимой по условиям работоспособности и прочности корпусных деталей аккумулятора. Дело в том, что, несмотря на используемые ограничения емкости положительных электродов, выделение водорода на отрицательном электроде в процессе заряда, особенно на завершающей стадии, полностью подавить невозможно. Причем скорость его выделения в конце заряда несколько выше, чем скорость выделения кислорода. Избыточная часть водорода вызывает увеличение давления внутри аккумулятора, для ограничения которого и служит клапан.

Нормальная эксплуатация герметизированных свинцовых автомобильных аккумуляторов возможна при соблюдении гораздо более жесткого диапазона регулирования зарядного напряжения, чем при эксплуатации необслуживаемых аккумуляторов с жидким электролитом (даже не имеющих отверстий для доливки воды). Максимальная величина зарядного напряжения для автомобильных аккумуляторных батарей с загущенным (гелеобразным) и адсорбированным электролитом зависит от рекомендаций производителя (ориентировочно для гелеобразных 14,35В, а для адсорбированных 14,4В). В случае превышения величины рекомендованной производителем на 0,05В скорость газовыделения становится так велика, что ведет к нарушению контакта активной массы электродов с электролитом, а также к высыханию аккумулятора, в результате чего батарея утрачивает работоспособность.

Весьма жесткие ограничения величины зарядного напряжения, наряду с гораздо более высокой стоимостью герметизированных автомобильных аккумуляторных батарей в сравнении с необслуживаемыми, создают определенные трудности для их широкого использования на автомобилях.

Емкость аккумулятора

Емкость аккумулятора - это количество электричества, полученное от аккумулятора при его разряде до определенного конечного напряжения. В практических расчетах емкость аккумулятора принято выражать в ампер-часах (А•ч). Разрядную емкость Cp можно рассчитать, умножив силу разрядного тока Ip на продолжительность разряда Tp (при условии, что Ip остается постоянной)

Cp=Ip•Tp

Разрядная емкость, на которую рассчитан аккумулятор и которая указывается изготовителем, называется номинальной емкостью. Кроме нее, важным показателем является также емкость, сообщаемая аккумуляторной батарее при заряде, которая вычисляется по формуле (при Iз = const):

Cз = Iз • Tз

Разрядная емкость аккумулятора зависит от целого ряда конструктивных и технологических параметров, а также от условий эксплуатации аккумулятора. Наиболее значимыми конструктивными параметрами являются количество активной массы и электролита, толщина и геометрические размеры аккумуляторных электродов. Главными технологическими параметрами, влияющими на емкость аккумулятора, являются рецептура активных материалов и их пористость. Эксплуатационные параметры - температура электролита и сила разрядного тока - также оказывают существенное влияние на разрядную емкость.

Обобщенным показателем, характеризующим эффективность работы аккумулятора, является коэффициент использования активных материалов Θ,%:

Θ = (Cp / Co) • 100%

где Cp - емкость аккумулятора, полученная при его разряде, А•ч; Co - теоретическая емкость того же аккумулятора, рассчитанная по электрохимическим эквивалентам, А•ч.

Для получения емкости в 1 А•ч, по закону Фарадея, теоретически необходимо 4,462г двуокиси свинца PbO2, 3,865г губчатого свинца Pb и 3,659г серной кислоты h3SO4. Теоретический удельный расход активных масс электродов и серной кислоты, после суммирования получается 11,986 г/А•ч. Однако на практике нереально достигнуть полного использования активных материалов, принимающих участие в токообразующем процессе. Примерно половина поверхности активной массы недоступна для электролита, так как является основой для создания объемного пористого каркаса, обеспечивающего механическую прочность материала. Вследствие этого реальный коэффициент использования активных масс положительного электрода составляет 45-55%, а отрицательного 50-65%. Кроме этого, в качестве электролита используется 35-38%-ый раствор серной кислоты. Таким образом величина реального удельного расхода материалов существенно выше, а реальные значения удельной емкости и удельной энергии существенно ниже, чем теоретические.

На уровень использования активной массы, а следовательно, и на величину разрядной емкости оказывают влияние следующие основные факторы.

Пористость активной массы. С повышением пористости улучшаются условия диффузии электролита в глубину активной массы электрода и возрастает истинная поверхность, на которой протекает токообразующая реакция. С увеличением пористости повышается разрядная емкость. Величина пористости зависит от размеров частиц свинцового порошка и рецептуры приготовления активных масс, а также от используемых добавок. Причем повышение пористости ведет к уменьшению долговечности вследствие ускорения процесса деструкции высокопористых активных масс. Поэтому уровень пористости выбирается производителями с учетом не только высоких емкостных характеристик, но и обеспечения требуемой долговечности батареи в эксплуатации. Сейчас оптимальной считается пористость в пределах 46-60%, в зависимости от предназначения аккумулятора.

Толщина электродов. С понижением толщины снижается неравномерность нагруженности внешних и внутренних слоев активной массы электрода, что способствует повышению разрядной емкости. У более толстых электродов внутренние слои активной массы используются очень незначительно, в особенности при разряде большими токами.

Пористость материала сепаратора. С возрастанием пористости сепаратора и высоты его ребер повышается запас электролита в межэлектродном зазоре и улучшаются условия его диффузии.

Концентрация электролита. При повышении концентрации серной кислоты емкость положительных электродов повышается, а емкость отрицательных, особенно при отрицательной температуре, снижается вследствие ускорения пассивации поверхности электрода. Повышенная концентрация также отрицательно сказывается на сроке службы аккумулятора вследствие ускорения коррозионных реакций на положительном электроде. Поэтому оптимальная концентрация электролита устанавливается исходя из совокупности требований и условий, в которых эксплуатируются аккумуляторы. Так, например, для стартерных аккумуляторов, работающих в умеренном климате, рекомендована рабочая концентрация при которой плотность электролита равна 1,26-1,28 г/см3, а для районов с жарким (тропическим) климатом плотность электролита должна быть 1,22-1,24 г/см3.

Сила разрядного тока. Режимы разряда условно разделяют на длительные и короткие. При длительных режимах, разряд совершается малыми токами в ходе нескольких часов. Например, 5-, 10- и 20-часовой разряды. При коротких или стартерных разрядах сила тока в несколько раз больше номинальной емкости аккумулятора, а разряд продолжается несколько минут или секунд. При повышении разрядного тока скорость разряда поверхностных слоев активной массы возрастает в большей степени, чем глубинных. В результате рост сернокислого свинца в устьях пор происходит быстрее, чем в глубине, и пора закупоривается сульфатом раньше, чем успевает прореагировать ее внутренняя поверхность. Вследствие прекращения диффузии электролита внутрь поры реакция в ней прекращается. Следственно, чем больше разрядный ток, тем ниже емкость аккумулятора, а следовательно, и коэффициент использования активной массы. Так, например, при разряде батареи емкостью 55 А•ч током 2,75 А при температуре электролита +25 °С ее емкость составляет C20=55÷60А•ч, а при разряде током 255А (4,6C20) емкость уменьшается более чем в 2 раза и составляет всего 22А•ч. Для оценки пусковых качеств автомобильных аккумуляторов, их емкость характеризуется также количеством прерывистых стартерных разрядов (например, длительностью 10-15с с паузами между ними по 60с). Емкость, которую отдает батарея при прерывистых разрядах, превосходит емкость при непрерывном разряде тем же током, в особенности при стартерном режиме разряда (Ip = 2÷5 C20). В настоящее время в международной практике оценки емкостных характеристик стартерных аккумуляторов используется понятие "резервная" емкость. Она характеризует время разряда батареи (в минутах) при силе разрядного тока 25А независимо от номинальной емкости аккумуляторной батареи. По усмотрению изготовителя допускается устанавливать величину номинальной емкости при 20-часовом режиме разряда в ампер-часах или по резервной емкости в минутах.

Температура электролита. С понижением температуры разрядная емкость аккумуляторов понижается. Причина этого - повышение вязкости электролита и его электрического сопротивления, что замедляет скорость диффузии электролита в поры активной массы. Зависимость времени разряда Тр автомобильных аккумуляторов от силы разрядного тока Iр при различных температурах от +25 °С до -30 °С приведена на рисунке 2 (для различных аккумуляторов значения могут отличаться).

 

Рис.2 Зависимость продолжительности разряда необслуживаемой аккумуляторной батареи от силы тока при различных температурах:
1 - (+25°C), 2 - (0°C), 3 - (-18°С), 4 - (-30°С)

Зарядка автомобильного аккумулятора

Зарядка аккумулятора при постоянном токе

При подобном заряде сила тока в ходе всего времени заряда должна оставаться постоянной. Для этого в ходе заряда надо менять напряжение зарядного устройства или сопротивление цепи. Имеется несколько методов регулирования силы зарядного тока. Основные из них:
• подключение в зарядную цепь реостата;
• использование регуляторов силы тока (например, тиристорных), которые периодическим включением и выключением дополнительного сопротивления в цепи заряда изменяют силу тока таким образом, чтобы его среднее значение сохранялось постоянным;
• изменение напряжения источника тока ручным или автоматическим регулятором в соответствии с показаниями силы тока, корректируя его до требуемого постоянного значения.

Большинство выпрямительных приборов, предназначенных для заряда, питается от сети переменного тока и имеет или ступенчатую, или плавную регулировку напряжения за счет изменения коэффициента трансформации. Вследствие этого в процессе заряда приходится периодически вручную регулировать напряжение.

Коэффициент полезного действия заряда при комнатной температуре для исправных батарей может быть принят равным 85-95% при токе заряда не более 0,1С20

Коэффициент использования тока зависит от силы зарядного тока, уровня заряженности батареи и температуры электролита. Он будет тем меньше, чем больше зарядный ток, чем выше уровень заряженности и чем ниже температура электролита. При зарядке полностью разряженных батарей при комнатной температуре, процесс заряда в начальный момент идет с наибольшим коэффициентом использования тока. Увеличение степени заряженности и повышение поляризации ведут к повышению суммарного внутреннего сопротивления батареи и повышению потерь энергии на нагрев электролита, электродов и прочих компонентов батареи. Кроме того, на финальной стадии заряда аккумуляторов начинается вторичный процесс - электролиз воды, входящей в состав электролита.

Выделяющийся при электролизе воды газ создает видимость кипения электролита, что свидетельствует об окончании процесса зарядки аккумуляторов. Для снижения потерь энергии при зарядке, уменьшения нагрева батареи и предохранения уровня электролита от чрезмерного снижения, рекомендуется в конце процесса заряда понижать силу зарядного тока.

При зарядке постоянным током наиболее распространенным является режим, который состоит из двух стадий. Первая стадия заряда производится при токе равном 0,1С20 до тех пор, пока напряжение на батарее 12 В не достигнет 14,4 В (2,4В на каждом аккумуляторе). Затем сила зарядного тока уменьшается вдвое до величины 0,05С20. Зарядка при такой силе тока длится до неизменности напряжения и плотности электролита в аккумуляторах в течение 2ч. При этом в конце заряда происходит бурное выделение газа ("кипение" электролита).

В ходе зарядки аккумуляторов с гелиевым или адсорбированным электролитом следует четко следовать рекомендациям производителя. В противном случаи малейшее отклонение от оптимального режима может привести к порче аккумулятора.

Уменьшенная сила тока в конце заряда позволяет снизить скорость газовыделения, уменьшить влияние перегрева на последующую работоспособность и срок службы батареи, а также обеспечить полноту заряда.

Уравнительная зарядка аккумуляторов. Такая зарядка производится при постоянной силе тока менее 0,1 от номинальной емкости в течение немного большего времени, чем обычно. Его цель - обеспечить полное восстановление активных масс во всех электродах всех аккумуляторов батареи. Уравнительный заряд нейтрализует влияние глубоких разрядов и рекомендуется как мера, устраняющая нарастающую сульфатацию электродов. Зарядка длится до тех пор, пока во всех аккумуляторах батареи не будет наблюдаться постоянство плотности электролита и напряжения на протяжении трех часов.

Форсированная зарядка аккумуляторов. В случаи потребности в короткое время восстановить работоспособность глубоко разряженной аккумуляторной батареи, используют так называемую форсированную зарядку. Такая зарядка может производиться токами величиной до 70% от номинальной емкости, но на протяжении более короткого времени. Время заряда тем меньше, чем больше величина зарядного тока. Практически при заряде током 0,7С20 длительность зарядки не должна быть более 30 мин, при 0,5С20 - 45 мин, а при 0,3С20 - 90 мин. В ходе форсированного заряда нужно контролировать температуру электролита, и при достижении 45 °С прекращать зарядку.

Нужно отметить, что использование форсированного заряда должно быть исключением, так как его регулярное многократное повторение для одной и той же батареи, заметно укорачивает срок ее службы.

Зарядка автомобильного аккумулятора при постоянном напряжении

При этом методе, в течение всего времени заряда напряжение зарядного устройства остается постоянным. Зарядный ток убывает в ходе заряда по причине повышения внутреннего сопротивления батареи. В первый момент после включения, сила зарядного тока определяется следующими факторами: выходным напряжением источника питания, уровнем заряженности батареи и числом последовательно включенных батарей, а также температурой электролита батарей. Сила зарядного тока в первоначальный момент заряда может достигать (1,0-1,5)С20.

Для исправных, но разряженных автомобильных аккумуляторов такие токи не принесут вредных последствий. Несмотря на большие токи в первоначальный момент зарядного процесса, общая длительность полного заряда аккумуляторных батарей приблизительно соответствует режиму при постоянстве тока. Дело в том, что завершающий этап заряда при постоянстве напряжения происходит при достаточно малой силе тока. Однако, заряд по такой методике в ряде случаев предпочтителен, так как он обеспечивает более быстрое доведение батареи до состояния, позволяющего обеспечить пуск двигателя. Кроме того, сообщаемая на первоначальном этапе заряда энергия тратится преимущественно на основной зарядный процесс, то есть на восстановление активной массы электродов. При этом реакция газообразования в аккумуляторе еще не возможна.

Итак, зарядка при постоянстве напряжения позволяет ускорять процесс заряда аккумуляторов при подготовке к использованию.

Модифицированный заряд. Такой заряд представляет собой некоторое приближение к заряду при постоянном напряжении. Его цель - немного уменьшить силу тока в начальный период заряда и понизить влияние колебания напряжения в сети на зарядный ток. Для этого последовательно с аккумуляторной батареей в электрическую цепь подключают резистор небольшого сопротивления. Такой прием известен под названием - "способ с полупостоянным напряжением". При использовании этого метода напряжение на клеммах зарядного устройства поддерживается постоянным в пределах от 2,5 до 3,0В на один аккумулятор. Считается, что для свинцовых аккумуляторов наилучшим является напряжение 2,6В на аккумулятор, обеспечивающее заряд ориентировочно за 8ч.

Постоянная подзарядка наиболее применима для стационарных аккумуляторов. Напряжение постоянной подзарядки выбирается в зависимости от конструкции аккумуляторов и срока службы с целью полной компенсации потери емкости от саморазряда. Для поддержания аккумуляторов с низким саморазрядом, лучше использовать периодические подзарядки. Режим подзарядки определяется условиями эксплуатации, типом и степенью изношенности аккумулятора. Основным недостатком режима постоянной подзарядки является параллельное протекание вторичного процесса, что способствует преждевременному ухудшению характеристик аккумуляторов.

Саморазряд автомобильного аккумулятора

Саморазрядом называют уменьшение емкости аккумуляторов при разомкнутой внешней цепи, то есть при бездействии. Это явление вызвано окислительно-восстановительными реакциями, самопроизвольно проходящими как на отрицательном, так и на положительном электродах. Саморазряду в особенности подвержен отрицательный электрод вследствие самопроизвольного растворения свинца (отрицательной активной массы) в растворе серной кислоты по реакции:

Pb + h3SO4 → PbSO4 + h3↑.

Саморазряд отрицательного электрода сопровождается выделением газообразного водорода. Скорость самопроизвольного растворения свинца существенно повышается с увеличением концентрации серной кислоты. Повышение плотности электролита с 1,27 до 1,32 г/см3 ведет к росту скорости саморазряда отрицательного электрода на 40%.

Присутствие примесей разных металлов на поверхности отрицательного электрода оказывает весьма существенное влияние (каталитическое) на рост скорости саморастворения свинца (вследствие понижения перенапряжения выделения водорода). Практически все металлы, встречающиеся в виде примесей в аккумуляторном сырье, электролите и сепараторах, способствуют увеличению саморазряда. Попадая на поверхность отрицательного электрода, они облегчают условия выделения водорода. Часть примесей (соли металлов с переменной валентностью) действуют как переносчики зарядов с одного электрода на другой. В таком случае ионы металлов восстанавливаются на отрицательном электроде и окисляются на положительном (такой механизм саморазряда приписывают ионам железа).

Саморазряд положительного активного материала обусловлен протеканием реакции:

2PbO2 + 2h3SO4 → PbSO4 + 2h3O + O2↑.

Скорость данной реакции также увеличивается с ростом концентрации электролита. Скорость саморазряда положительного активного материала в несколько раз ниже скорости саморазряда отрицательного активного материала.

Еще одной причиной саморазряда положительного электрода является разность потенциалов материала токоотвода и активной массы этого электрода. Возникающий вследствие этой разности потенциалов гальванический микроэлемент превращает, при протекании тока, свинец токоотвода и двуокись свинца положительной активной массы в сульфат свинца.

Саморазряд может возникать также, когда аккумулятор снаружи загрязнен или залит электролитом, водой или другими жидкостями, которые создают возможность разряда через электропроводную пленку, находящуюся между полюсными выводами аккумулятора или его перемычками. Этот тип саморазряда не отличается от обычного разряда очень малыми токами при замкнутой внешней цепи и легко устраняется. Для этого необходимо содержать поверхность автомобильного аккумулятора в чистоте.

Саморазряд аккумуляторов в значительной мере зависит от температуры электролита. Эта зависимость показана на рисунке 3, где видно, что с уменьшением температуры саморазряд понижается. При температуре ниже 0°С у новых аккумуляторных батарей он практически прекращается. Поэтому хранить автомобильные аккумуляторы рекомендуется в заряженном состоянии при низких температурах (до -30 °С). Из рисунка также видно, что в течении эксплуатации саморазряд не остается постоянным и резко усиливается к концу срока службы.

Рис.3 Среднесуточный саморазряд необслуживаемой аккумуляторной батареи за три месяца в зависимости от температуры и продолжительности эксплуатации (содержание Sb - 2,5%):
1 - новый аккумулятор, 2 - аккумулятор после среднего срока эксплуатации, 3 - аккумулятор в конце срока службы

Понижение саморазряда возможно за счет использования наиболее чистых материалов для производства аккумуляторов; за счет уменьшения количественного содержание легирующих элементов в аккумуляторных сплавах; за счет использования только чистой серной кислоты и дистиллированной воды (или близкой к ней по чистоте при других методах очистки) для получения всех электролитов, как при производстве, так и при эксплуатации. Например, благодаря понижению содержания сурьмы в сплаве токоотводов с 5% до 2% и использованию дистиллированной воды для всех технологических электролитов, среднесуточный саморазряд уменьшается в 4 раза. Замена сурьмы на кальций позволяет еще больше уменьшить скорость саморазряда (рисунок 4). Снижению скорости саморазряда могут также способствовать добавки органических ингибиторов саморазряда.

Рис.4 Изменение уровня заряженности автомобильных аккумуляторов различных конструкций при хранении:
  1 - аккумуляторы со свинцово-кальциевыми сплавами, 2 - гибридные аккумуляторы, 3 - аккумуляторы с малосурьмянистыми сплавами, 4 - аккумуляторы традиционного исполнения 

Аккумуляторы технология AGM

AGM - аббревиатура от Absorbent Glass Mat - стекловолоконистый материал, выполняющий двойную функцию: резервуара для электролита и одновременно сепаратора, электрически разделяющего положительную и отрицательную пластины.

В аккумуляторах AGM применяется жидкий электролит. Весь электролит полностью впитан в сепаратор. В свободном состоянии электролит внутри аккумулятора отсутствует.

Конструкция аккумуляторов AGM обеспечивает высокие значения мощности разряда в расчете на единицу объема. Данный факт определяется типом применяемых пластин, их плотной упаковкой и относительно малым количеством электролита. Указанная особенность аккумуляторов AGM позволяет размещать мощные аккумуляторные батареи в условиях ограниченного пространства, что является особенно актуальным при оснащении автомобиля дополнительными системами электрооборудования.

Технология VARTA® EFB (улучшенная технология залитого аккумулятора): надежность и производительность

VARTA® предлагает продукты, основанные на улучшенной технологии аккумулятора с жидким электролитом (EFB), которые обеспечивают лучшую надежность и производительность по сравнению со стандартными свинцово-кислотными аккумуляторами для легковых и грузовых автомобилей. Наши аккумуляторы создаются, чтобы отвечать конкретным требованиям потребителей и выпускаются на заводах в Европе, чтобы соответствовать высочайшим стандартам качества.

Технология EFB для автомобилей

Аккумуляторы EFB могут использоваться с частичным зарядом и не требуют глубокого заряда-разряда, как аккумуляторы AGM. Это возможно благодаря полиэстэровому сетчатому материалу, который добавляется на положительную поверхность пластины. Это помогает закрепить активный материал пластины, что повышает срок службы.

Преимущества:

• Производительность в состоянии частичного заряда и производительность при глубоких зарядах-разрядах более чем вдвое превышают показатели обычных аккумуляторов.
• Поддержка частых запусков двигателя и длительных периодов покоя двигателя.
• Улучшенный прием заряда по сравнению с обычными аккумуляторами с жидким электролитом.
• Конструкция, повышающая термостабильность для использования в подкапотных пространствах и в жарком климате.
• Идеально подходят для автомобилей, оборудованных системой Start-Stop без рекуперативного торможения, а также для автомобилей с повышенным энергопотреблением, от чего бы оно ни зависело: жесткий график поездок или множество аксессуаров и установленного оборудования.
• Кроме того, наши продукты серии EFB создаются с использованием технологии решетки PowerFrame®, которая обеспечивает высокую пусковую мощность и надежную производительность.

Технология EFB в грузовых автомобилях

VARTA^® Promotive EFB — уникальный аккумулятор, специально разработанный для обеспечения высокой производительности в грузовых автомобилях, использующий новейшие технологии защиты от расслаивания электролита и вибрации. Это единственный на рынке продукт, с перемешивающими элементами, эксклюзивно разработанными и запатентованными компанией Clarios, ранее известной как Johnson Controls Power Solutions. Технология EFB обеспечивает надежную производительность для любых требовательных применений и идеально подходит для установки в хвосте рамы.

Преимущества:

• Уникальный перемешивающий элемент внутри аккумулятора предотвращает расслаивание электролита и является оптимальным решением для всех применений с глубоким разрядом. Это механическая система, которая использует силу инерции автомобиля для перемешивания электролита в аккумуляторе с жидким электролитом.
• Отличное крепление пластин с помощью горячего компаунда . Очень высокая виброустойчивость и наилучшая пригодность для установки в хвосте рамы обеспечивают высочайшую производительность продукта.
• Уникальная конструкция лабиринтной крышки обеспечивает 100% защиту от протечки и очень низкий расход воды.
• Высокая производительность в режиме циклирования гарантируется использованием технологии PowerFrame®, улучшенной пасты положительного электрода и адгезией активной массы к решетке. Это возможно благодаря полиэстеровому сетчатому материалу, который добавляется на положительную поверхность пластины и значительно увеличивает продолжительность срока службы в циклах.
• Сниженные гарантийные затраты.

Характеристики технологии EFB

Между пластиной и сепаратором применяется дополнительный полиэстеровый элемент, представляющий собой сетку. Эта сетка удерживает активную массу внутри пластины и предотвращает ее вымывание. В результате повышается устойчивость к глубокому заряду-разряду и обеспечивается более высокая заряжаемость.

Приклеенный на сепаратор стекловолоконный ворс помогает сохранять правильное положение пластин, что бы ни случилось, в любых условиях.

Циркуляция электролита (перемешивающий элемент)

Система циркуляции электролита предотвращает его расслаивание. Это элемент конструкции, который использует естественное движение автомобиля, чтобы обеспечивать постоянную циркуляцию электролита внутри аккумулятора. Электролит остается гомогенным, что улучшает заряжаемость и обеспечивает более длительный общий срок службы.

Узнать больше о технологии EFB

Улучшенная технология VARTA® EFB для грузовиков

Автомобильные аккумуляторы: типы и характеристики

Автомобильный аккумулятор (сокращенно называемый АКБ) – это один из видов электрического аккумулятора, устанавливаемого в мото- и автотранспорте. Энергия, производимая аккумулятором, используется для работы стартера, блока, управляющего двигателем, инжектора и светового оборудования. В случае установки АКБ на электротранспорт они служат основным, а не вспомогательным энергоисточником и носят название тяговые аккумуляторные батареи.

Различные типы АКБ

Автомобильные аккумуляторы различаются по габаритам, полярности, типу батареи и крепления, диаметру контактных клемм, а также необходимости обслуживания.

• Тип батареи. Обычно в современных автомобилях устанавливают свинцово кислотные аккумуляторы. Используется в них обычный электролит, который собой представляет смесь из серной кислоты и дистиллированной воды. Однако все чаще стали применять АКБ, созданные на основе технологии AGM (аббревиатура Absorbent Glass Mat), в которых электролит абсорбирован в специальном стеклянном волокне. Не менее популярны и гелевые аккумуляторы. В них электролит загущается силикагелем до гелеобразного состояния. Такая технология получила название GEL.
• Полярность – прямая или обратная – определяется расположением на корпусе аккумулятора электродов. Для авто отечественного производства характерна, к примеру, прямая полярность (минусовая клемма при этом находится справа, а плюсовая – слева).
• Диаметр клемм контактных отличается для японского, к примеру, и европейского автомобильных рынков. Так, при типе Euro 1 диметр минусовой клеммы – 17,9 мм, а плюсовой – 19,5 мм. При типе Asia 3 диаметр минусовой клеммы – 11,1 мм, а плюсовой – 12,7 мм.
• Тип крепления – нижнее и верхнее
• Габариты. Размеры АКБ, предназначенных для японских или европейских авто, абсолютно разные.
• Необходимость обслуживания. АКБ делятся на необслуживаемые и обслуживаемые. Согласно ГОСТ, необслуживаемый аккумулятор обозначается как безуходный. В современных авто такой АКБ используется практически повсеместно, тогда как обслуживаемый аккумулятор стал все реже применяться (в основном в старых моделях).

Характеристики наиболее распространенных типов АКБ

Гелевые АКБ

Современные гелевые аккумуляторы обладают множеством преимуществ и превосходят обычные свинцово-кислотные АКБ. Они долговечны, устойчивы к скачкам напряжения и воздействию окружающей среды, не имеют так называемого ярко выраженного эффекта памяти. Кроме того, такие аккумуляторы отличает экономичность, значительная устойчивость к циклическому эксплуатационному режиму и повышенная безопасность. Также эти АКБ способны выдержать большое число циклов заряда/разряда, долго могут находиться в разряженном состоянии и обладают достаточно низким саморазрядом. Как правило, срок службы гелевых АКБ превышает пять лет (они при этом способны работать при температурах от -40 до +40 градусов по Цельсию). Все гелевые аккумуляторы относятся к разряду необслуживаемых: в процессе эксплуатации им не нужна доливка электролита.

Аккумуляторы AGM

АКБ, изготовленные по технологии AGM, имеют ряд важных преимуществ, благодаря которым их взяли на вооружение большинство немецких автопроизводителей. Несмотря на то что Absorbent Glass Mat отличается от гелевой технологии GEL, и те и другие аккумуляторы имеют несколько сходных свойств, среди которых абсолютная герметичность, высокие пусковые токи, увеличенный срок службы и повышенная виброустойчивость. От обычных АКБ свинцово-кислотного типа AGM аккумуляторы отличаются тем, что содержат не жидкий, а абсорбированный электролит. Благодаря этому они в обслуживании не нуждаются и устанавливать их можно в любом положении.

Кальциевые АКБ

Также достаточно часто используются кальциевые АКБ. Их решетки сделаны из свинца, который был легирован кальциевым составом. Такой аккумулятор относится к разряду необслуживаемых. Он обладает высокими токовыми характеристиками, однако критично реагирует на глубокие разряды. Кроме того, кальциевый аккумулятор обладает долгим сроком эксплуатации (даже при ежедневном использовании). АКБ такого типа не выкипает, его саморазряд минимален, уровень электролита в нем не требуется контролировать.

Серебряно-цинковые АКБ

В серебряно-цинковых АКБ в качестве электролита применяется чистый раствор гидроксида калия. Катод в них – это смесь пыли и окиси цинка, а анод – оксид серебра. Все серебряно цинковые аккумуляторы отличаются повышенной удельной энергоемкостью и достаточно небольшим внутренним сопротивлением. Они способны отдавать в нагрузку колоссальной силы токи (до 50 Ампер) и обладают отличной стабильностью разрядных характеристик.

Технология и компоненты в аккумуляторных батареях для электромобилей

Аккумуляторы являются подходящими системами хранения энергии в различных типах автомобилей, но они играют ключевую роль в случае электромобилей. Технологии, отвечающие за их работу, постоянно развиваются, и различные типы аккумуляторов отличаются друг от друга по применению и техническим характеристикам. Узнайте о типах батарей, используемых в электромобилях.

Технологии в аккумуляторах электромобилей – основные типы аккумуляторов

Аккумуляторы электромобилей (EV) отличаются используемыми в них химическим элементам. В основном мы различаем литий-ионные, никель-металл-гидридные и свинцово-кислотные аккумуляторы. Выбрать оптимальную аккумуляторную батарею для электромобиля сложно, потому что индивидуальные решения хорошо работают в разных ситуациях.

Ниже вы найдете краткое описание различных типов аккумуляторов, используемых в автомобильной промышленности, а также их применение.

Литий-ионная батарея – большая популярность и высокая производительность.

Несомненно, именно литий-ионные батареи в последние годы внесли наибольший вклад в передовое развитие электроэнергетического сектора. Они характеризуются эффективностью, низкой ценой и высоким уровнем производительности по отношению к весу элементов. Это лучшие батареи, если учитывать три параметра: оптимизация размера и веса батареи, соотношение массы к количеству накопленной энергии и выгодная цена. Литий-ионные батареи также можно найти во многих бытовых устройствах, таких как телефоны, компьютеры или пылесосы.

Никель-металл-гидридная аккумуляторная батарея – для специализированного использования.

Аккумуляторы являются подходящими системами хранения энергии в различных транспортных средствах, но они играют ключевую роль в случае электромобилей.

Это специальные аккумуляторные элементы, которые достаточно редки по своим химическим и физическим параметрам. Водород является сырьем, требующим особого контроля. Батарея теряет энергию, когда она не используется, но этот недостаток компенсируется длительным сроком службы элементов. Никель-металл-гидридные батареи используются в специализированных устройствах, таких как медицинское оборудование. Решения такого рода характеризуются высокой себестоимостью производства.

Свинцово-кислотные аккумуляторы – низкий срок службы и впечатляющая мощность.

Аккумуляторы этой категории характеризуются отличными параметрами мощности. В электромобиле, однако, приходится делать ставку на решение, которое характеризуется высокой эффективностью даже при низких температурах, где такие батареи работают плохо. Несмотря на то, что стандартные аккумуляторные батареи автомобиля также фиксируют снижение таких условий, свинцово-кислотные элементы демонстрируют худшие показатели в этом аспекте. К их преимуществам относятся низкая себестоимость и надежность.

Суперконденсаторы – поддержка производительности аккумуляторов.

Суперконденсаторы или ультраконденсаторы в первую очередь используются для обеспечения необходимого электропитания при временном отключении электричества. По этой причине они также полезны в электромобилях, где их роль заключается в обеспечении достаточной мощности, когда требуется больше энергии.

Многие электромобили используют аккумуляторные батареи – несколько элементов одновременно. Сочетая возможности суперконденсаторов с литий-ионными и никель-металлогидридными аккумуляторами, можно добиться лучших результатов, чем при использовании одиночных элементов. В настоящее время в автомобильном секторе доминируют литий-ионные аккумуляторы, чаще всего используемые в электромобилях.

Литиево-ионные или никель-металл-гидридные аккумуляторы – как выбрать лучшую батарею для электромобиля?

Из-за описанных выше параметров литий-ионная батарея используется чаще всего. Более того, технология, связанная с этими элементами, все еще развивается. Ведущие поставщики работают над тем, чтобы разрушить дальнейшие барьеры на пути к ассортименту транспортных средств, которые используют данный тип батареи в качестве источника энергии.

Никель-металл-гидридные батареи используются в гибридных транспортных средствах. Сектор EV редко использует свинцово-кислотные батареи, хотя они иногда дополняют литий-ионные батареи. На современном этапе развития эта технология еще не готова к использованию в более широком масштабе.

Суперконденсаторы находят свое место и в электромобилях, позволяя увеличить мощность автомобиля при высокой нагрузке. Благодаря этому во время разгона может поддерживаться стандартный аккумулятор. Суперконденсаторы также очень важны для рекуперативного торможения, что позволяет преобразовывать тепловую энергию в электричество.

См. также: Срок службы аккумуляторных батарей электромобилей — когда следует заменять аккумуляторные батареи электромобилей?

Какой тип батареи используется в электромобилях?

Использование конкретного элемента зависит не только от его производительности, но и от типа транспортного средства. В случае полностью электрических транспортных средств и plug-in гибридов, которые могут быть заряжены от розетки, мы, как правило, имеем дело с литий-ионными батареями. Традиционные гибриды используют в основном никель-гидридные батареи. Больший вклад двигателя внутреннего сгорания в работу транспортного средства позволяет обеспечить более высокий уровень потерь энергии, когда он не используется. Следует также помнить, что в случае гибридных автомобилей элементы долгое время не работают при максимальной нагрузке.

Электромобили намного эффективнее, чем автомобили внутреннего сгорания. Стоимость электроэнергии в большинстве случаев значительно ниже, чем цена топлива, необходимого для проезда по аналогичному маршруту. Наиболее эффективные решения на рынке в настоящее время позволяют преодолевать расстояние около 500 км на одной зарядке.

Партнерство с компанией "KNAUF AUTOMOTIVE" – получение всесторонней поддержки опытного партнера.

Для того чтобы обеспечить оптимальные решения в области электрических батарей, вы не можете работать в одиночку. В течение многих лет компания Knauf Industries работает над внедрением инноваций в автомобильной промышленности. Благодаря командам инженеров, работающих в лаборатории ID Lab, нам удалось превратить полученные за эти годы знания в потенциал на будущее. Мы разрабатываем новые решения по изоляции автомобильных аккумуляторов, компонентов аккумуляторов, электрических кабелей, фитингов для холодильных труб и сепараторов аккумуляторных элементов.

Мы хотим предоставлять нашим партнерам аккумуляторные батареи с гораздо более высокими эксплуатационными характеристиками и оптимизированным сроком службы. Чтобы предотвратить выход аккумулятора из строя при слишком низких или слишком высоких температурах, важно помнить об изоляции, которая при этом не будет существенно влиять на вес автомобиля. Наш взгляд на будущее сочетает в себе электромобильность с экологией — мы предлагаем такие материалы, как пенополипропилен и пенополистирол, которые на 100% пригодны для вторичной переработки. Мы приглашаем к сотрудничеству предприятия автомобильной отрасли, которые хотят всесторонне поддерживать свое производство.

Хотите получить более специализированные знания?

Автомобильные аккумуляторы Актех, Зверь, Орион, Solo, Duo Extra

Производится как в европейском (EN), так и в азиатском (JIS) (ЗВЕРЬ Азия) исполнении. Лучший российский аккумулятор в тестах журнала «За рулем». Мощное сочетание гибридной и кремневой технологий с повышенными токами и сроком службы, чемпион по выживанию как летом так и зимой. Лучший вариант для «упакованных» автомобилей с высоким энергопотреблением, где важен большой запас энергии.

Используемые технологии: SiO2, Calcium+, TOP, ExMET, PowerPass, ChessPlate, CMF, T-Max, Magic Eye.

Высокотехнологичный продукт, ориентированный на владельцев автомобилей D, E и F класса, где идеально работающая электросистема позволяет схему «поставил и забыл».

Используемые технологии: SiO2, TOP, ExMET, ChessPlate, CMF, T-Max, Magic Eye.

Точка золотого сечения среди автомобильных аккумуляторов. Выполнен по гибридной технологии Calcium Plus, которая обеспечивает превосходный баланс по всем параметрам, от надежности до удобства эксплуатации. Универсальное решение как для холодного, так и резко-континентального климата с большими перепадами температур. Обновленная версия 2010 г. – это повышенные стартерные токи и надежность, обеспеченные 5-ю годами постоянной модернизации.

Используемые технологии: Calcium+, TOP, ExMET, PowerPass, ChessPlate, T-Max. Классический аккумулятор в гибридном исполнении. Имеет хорошие показатели по надежности и возможностям обслуживания. Лучше всего показывает себя в холодном климате, где важна восстановимость после глубокого разряда.

Используемые технологии: Calcium+, TOP, ExMET, PowerPass, ChessPlate, T-Max.    Качественная экономичная АКБ. Имеет хорошие показатели по удобству в эксплуатации. Эффективна в условиях умеренного климата, где важно минимальное выкипание, и нет больших перепадов температур.

Используемые технологии: TOP, ExMET, T-Max.

Отличное качество по доступной цене. Доступная цена, современные технологии и соответствие стандартам ГОСТ и EN делают этот аккумулятор привлекательным для потребителя. Технология CalciumExMET (Expanded Metal), обеспечивает минимальный расход воды и саморазряд. АКБ марки «VSA» отличаются надежностью и технологичностью.

Используемые технологии:  TOP, ExMET, T-Max.

Супер экономичная батарея. Быстрее “теряет форму”, но имеет хорошие показатели по надежности и возможностям обслуживания.  Используемые технологии: TOP, PowerPass, ChessPlate, T-Max.

Супер экономичная батарея. Лучше всего показывает себя в холодном климате, где важна восстановимость после глубокого разряда. Используемые технологии: TOP, PowerPass, ChessPlate, T-Max.

Будущее: Наука и техника: Lenta.ru

В первой половине XXI века человечество начинает отказываться от машин на двигателе внутреннего сгорания. Традиционные средства передвижения перестанут производить уже скоро — на горизонте 10-20 лет отказ от ДВС кажется вполне реальным. Осталось только решить проблемы электрических силовых установок — новых источников движения. Что тормозит развитие автомобилей на электротяге, какие существуют недостатки современных аккумуляторов и как улучшить батареи, — читайте в материале «Ленты.ру».

Летом 2021 года Илон Маск упрекнул Apple в провале борьбы за экологию планеты. По словам Маска, в батарее для iPhone используется недопустимое количество кобальта, при этом в Tesla уже придумали, как снизить его долю до двух процентов. Кобальт — один из самых проблемных материалов, используемых в аккумуляторах. Батареям без него не обойтись, но данный элемент добывают с нарушением условий труда в Демократической Республике Конго, а также он очень токсичен.

В истории производства современных аккумуляторов есть очень много проблемных вопросов, поэтому радоваться Маску как минимум преждевременно. Даже полный отказ от кобальта, что сейчас в принципе невозможно, не гарантирует безопасности и высокого качества батарей. Что еще не позволяет назвать современные электрокары — главных потребителей мощных аккумуляторов — самым экологичным и эффективным видом транспорта?

Проблемы быстрых людей

Не только компании по производству электрических автомобилей, но и сегмент потребительской электроники зависят от лития. Первый прототип литий-ионной батареи в 1980 году создал американский инженер Джон Гуденаф. Современный вариант аккумулятора для гаджетов и автомобилей запатентовала компания Sony — это случилось в 1991 году. На фоне традиционных свинцово-кислотных аккумуляторов литий-ионные могут выдать больше энергии и имеют больший срок эксплуатации. Однако у лития есть два больших недостатка. В первую очередь это цена, которая растет из-за увеличения спроса на материал. Также литий-ионные батареи зависят от внешней среды — они теряют эффективность после тысячного цикла зарядки, легко воспламеняются, выдают низкую мощность при отрицательных температурах, дороги при транспортировке.

Кадр: Real World Police / YouTube

Так как Tesla находится в авангарде рынка электрокаров (по крайней мере, в медийном плане), все проблемы продукции концерна рассматривают под микроскопом. Как и автомобили других производителей, машины Tesla попадают в ДТП, горят, взрываются, но к транспортным средствам будущего всегда приковано повышенное внимание. Дорожно-транспортные происшествия, как правило, возникают из-за двух моментов — проблем с автопилотом и аккумулятором. Если первое можно исправить на уровне софта, то неполадки с батареями будут внушать опасения на протяжении всего срока эксплуатации авто — как минимум их нынешним хозяевам.

Судя по новостям, основанные на литий-ионных аккумуляторах машины компании Маска крайне быстро загораются, а ликвидация последствий аварии связана с риском для спасателей и пожарных. Случаи возгорания батарей происходят как на парковке, так и в движении. Довольно часто батарея загорается при сильном ударе или перегреве. Например, в апреле два человека погибли в электрокаре Tesla после столкновения с деревом. Машина загорелась, пожар тушили около четырех часов.

Климат также мешает нормальной эксплуатации машин на электрической тяге. Если бензиновый автомобиль примерно одинаково функционирует как при низкой, так и при высокой температуре, то сезонные колебания температуры сильно влияют на технические характеристики электрокара. Как правило, зимой батареи быстро садятся, а летом могут перегреться.

Несмотря на недостатки лития, от этого материала точно не откажутся в ближайшие десятилетия. По оценке аналитиков BloombergNEF, в ближайшие несколько лет рынок решит одну из проблем — вопрос с ценой материала. Специалисты заявляют, что в начале XXI века литий-ионные батареи стоят в 30 раз дешевле, чем в 1990-х годах. К 2023 году стоимость аккумуляторов снизится до ста долларов за киловатт-час, что на 20 процентов ниже, чем сейчас.

Что с экологией? Как и в случае с экономикой, вопрос безопасной переработки будет решен благодаря эффекту масштаба. Ученый Ханс Эрик Мелин полагает, что как только на рынке окажется огромное количество изношенных батарей — буквально миллионы тонн, — то сразу появится адекватное предложение. Утилизировать аккумуляторы будет экономически обоснованно. Это видно на примере свинцово-кислотных аккумуляторов, которые успешно перерабатываются, даже несмотря на то, что свинец является очень дешевым материалом. «Из-за объема утилизировать его выгодно», — считает специалист по хранению энергии в Исследовательском институте электроэнергетики в Пало-Альто Хареш Камат.

Как нам обустроить EV?

Если с вопросами стоимости и экологии будет покончено, то остальные недостатки современных аккумуляторов можно будет решить с помощью технического прогресса. Одним из вариантов повышения эффективности батареи является добавление в ее состав кремния. Даже если кремний будет составлять менее десяти процентов от состава аккумулятора, это увеличит плотность накапливаемой энергии до 400 ватт-час. Также будет увеличен срок службы и огнестойкость элементов. Батареи с добавлением кремния подходят для быстрой зарядки, а значит, время на полную заправку электрокара можно будет сократить.

Специалисты ABI Research предсказывают постепенное добавление кремния в аккумуляторы в период с 2023 по 2025 годы. Через несколько лет будет создана батарея с показателем плотности энергии 400 ватт-час.

«Литий-кремниевые и твердотельные аккумуляторы — это технологии, на которых будут основаны будущие электрокары», — заявил ведущий аналитик ABI Research Джеймс Ходжсон. Твердотельные батареи отличаются от традиционных тем, что основаны на плотных материалах, например, керамике или стекле. Преимущества подобных аккумуляторов очевидны. Во-первых, чем меньше деталей в компоненте, тем ниже риск поломки. Во-вторых, твердотельные батареи сохраняют 90 процентов емкости даже после пяти тысяч циклов, в-третьих, рассчитаны на быструю зарядку — до 80 процентов за 15 минут.

Основная проблема твердотельных элементов заключается в их дороговизне. Однако и литий-ионные батареи всего каких-то 20 лет назад были дороги в производстве и эксплуатации

Одной из новейших инициатив в улучшении батарей для электрокаров является разработка литий-железо-фосфатных аккумуляторов. Ученые Университета штата Пенсильвания в начале 2021 года создали прототип батареи, которая имеет запас хода 400 километров и заряжается всего за десять минут. Общий ресурс такого элемента составляет более трех миллионов километров. Ключевой особенностью батареи является ее способность быстро нагреваться до 60 градусов и так же быстро остывать. При подключении к источнику энергии тонкая никелевая фольга, один конец которой прикреплен к отрицательной клемме, а другой выходит за пределы ячейки, нагревает внутреннюю часть батареи.

В результате такого самонагрева можно не беспокоиться о неравномерном распределении лития в компоненте или — простыми словами — о возникновении опасной ситуации в процессе быстрой зарядки. Благодаря своей конструкции, литий-железо-фосфатные аккумуляторы предпочтительны в использовании в спортивных электромобилях. «Машина с такой батареей может разгоняться с нуля до 60 километров в час за три секунды и будет “топить”, как Porsche», — отметил заведующий кафедрой машиностроения университета Чао-Ян Ван.

Фото: Michele Tantussi / Reuters

Одним из трендов в автомобилестроении — конкретнее, в сегменте электрокаров последних лет — является постепенная ориентация на бюджетный сектор. Например, Tesla из-за государственных субсидий уже продает в Китае свои автомобили со скидкой, а в недалеком будущем компания намерена выпустить полностью автономный электрокар дешевле 25 тысяч долларов. Поэтому многие автопроизводители сейчас обращают внимание на натриево-ионные аккумуляторы.

Материалы по теме:

Элементы такого типа использовались еще в 1970-х годах, однако литий-ионные аккумуляторы в конце XX века считались более перспективными. Проблемы последних заставляют продолжить работу над батареями на основе натрия. Натриево-ионные аккумуляторы не устроят революцию в отрасли, но могут дать развитие сегменту доступных электромобилей. В первую очередь такой тип компонентов безопасен — они имеют более низкую плотность энергии, медленнее заряжаются и не так предрасположены к воспламенению. В этой связи батареи могут прослужить дольше, чем литий-ионные аккумуляторы.

Также зарядные элементы такого типа гораздо дешевле в производстве. По оценке аналитиков Jefferies Group LLC, в земных недрах содержится в 300 раз больше натрия, чем лития. Распределение этого материала более равномерно, поэтому автопроизводители не страдают от дефицита и не зависят от политической конъюнктуры в одной конкретной стране, что наблюдается в случае с кобальтом.

Большая проблема натриево-ионных аккумуляторов заключается в том, что в мире еще не налажены стабильные цепочки поставок основного компонента. Однако к 2023 году ситуация изменится в лучшую сторону.

***

Если говорить о кобальте, то производители батарей могут постепенно отказаться от этого материала — как и мечтал Илон Маск. В конце лета 2021 года китайская компания SVOLT разработала первый аккумулятор для автомобилей, не имеющий в своем составе кобальта.

Детали проекта не раскрываются, но известно, что электрокар на базе данного элемента может проехать до 600 километров на одном заряде и разогнаться до ста километров в час за пять секунд. Если технология бескобальтовых батарей станет флагманской на рынке, то индустрия решит проблему зависимости от одного компонента, а ситуация с эксплуатацией детского труда может измениться в лучшую сторону.

Устройство аккумуляторов, виды и типы

Самые массовые автомобили по-прежнему оснащают свинцовокислотными батареями с жидким электролитом. Машины с системами «старт-стоп» имеют более дорогие батареи EFB или AGM.

В гибридах для пуска двигателя также применяют AGM-батареи.

И только экзотические электромобили обходятся без «свинца», предпочитая литийионные источники электричества. Пробуем разобраться в перспективах источников питания для автомобилей.

Можно ли использовать никель-металлгидридные (Ni-MH) батареи в качестве стартерных?

Батареи Ni-MH - разновидность щелочных батарей. Из-за высокого внутреннего сопротивления применять их в качестве стартерных нецелесообразно. Кроме того, по причине более низкого напряжения каждого аккумулятора батарею придется составлять не из шести аккумуляторов по 2 В, а уже из десяти. А требования к их правильному использованию (например, обязательность полного разряда перед зарядом) привели к вытеснению Ni-MH из большинства портативных устройств.

Если литиевые батареи подешевеют, можно ли будет использовать их вместо стартерных в автомобиле?

Разговоры о том, что стоимость литиевых батарей падает, относятся разве что к батарейкам для компактных гаджетов. Силовые аккумуляторы, приведенные в таблице, подешевеют не скоро. Литиевые стартерные батареи иногда используют в спортивных машинах и мотоциклах. Их единственное реальное преимущество - снижение массы более чем вдвое по сравнению с обычным «свинцом». Это важно, когда идет битва за доли секунды.

Литиевые батареи требуют более трудоемкого обслуживания и внимательного отношения при эксплуатации, в то время как создатели современных автомобилей, наоборот, стремятся изба­вить водителя от лишней головной боли. Если же ставить такую батарею по всем правилам, то есть с системой контроля и регулирования параметров, то она обойдется втрое дороже самой дорогой батареи AGM, которую, кстати, не нужно обслуживать. Вдобавок литиевые батареи плохо работают при отрицательных температурах.

Решена ли проблема с утилизацией литиевых аккумуляторов?

Нет, не решена - ни в России, ни за рубежом. Например, в Европе вводят дополнительные налоги на утилизацию, но технология до конца не отработана. Бывшие в употреблении литиевые бата­реи некоторых типов используют повторно, что сокращает вред, наносимый окружающей среде.

Но в целом разборка и переработка литиевых батарей (равно как и щелочных) коммерчески неинтересны. В зависимости от культуры сбора отходы либо захоранивают по определенным правилам, либо просто отправляют на свалку. Кстати, свинцовые батареи перерабатываются на 99%.

Почему прорекламированные несколько лет назад батареи EFB фактически сошли со сцены?

Батареи EFB были разработаны как дешевая альтернатива AGM для машин с системой «старт- стоп». Но характеристики AGM оказались значительно лучше, поэтому покупать батареи EFB оказалось невыгодно. В дополнительном слое сепаратора EFB есть минимальные конструктивные отличия от обычных батарей с жидким электролитом, что в эксплуатации дает большую стойкость к глубоким разрядам. В обычном автомобиле средняя глубина разряда батареи - 15%, а в автомобиле с постоянно работающей системой «старт-стоп» - до 40%. Дополнительная пленка на поверхности положительных пластин препятствует оплыванию активной массы с решеток. Таким образом, у обычной стартерной батареи срок службы сокращается, а у EFB остается на прежнем уровне.

Есть ли прорыв в применении суперконденсаторов в качестве источников питания?

Были попытки использовать суперконденсаторы как параллельный источник для пуска двигателя. Их достоинство - большой пусковой ток. Но кратковременный. Поэтому заменить аккумуляторы они не могут.

Чем принципиально отличается батарея Optima от остальных AGM - только лишь спиральной конструкцией?

Optima отличается не только спиральными пластинами. Главное - это решетки пластин из чистого

(99,9%) свинца, в то время как у всех стартерных AGM-батарей решетки сделаны из свинцовокальциевых сплавов с легирующими добавками. Кальций нужен для придания решеткам прочности. Отсутствие примесей означает улучшение разрядных и зарядных характеристик. Сегодня на рынке всего две такие батареи - Optima и Odyssey. При сравнимых габаритах появившаяся раньше Optima содержит меньше свинца, а потому обладает несколько худшими характеристиками (например, меньшим внутренним сопротивлением, около 2,0-2,5 мОм) по сравнению с батареей Odyssey. Спиральные конструкции постепенно уходят с мирового рынка вследствие неокупаемости.

На чем ездит Tesla? Говорят, в ней понапиханы чуть ли не аккумуляторы от мобильников...

Нет, не от мобильников. Использованы аккумуляторы массового типоразмера Panasonic 18650 - их

7104 штуки. Если бы применялся специально разработанный аккумулятор, Tesla по цене оказалась бы соизмерима с космическим кораблем. При этом не следует путать тяговую высоковольтную батарею и «стартерную» 12-вольтовую, которая у Теслы тоже есть, - она свинцовая, емкостью 45 А-ч.

Самые реальные претенденты на место «обычных» свинцовых батарей - это AGM типа VRLA (например, Optima) или типа TPPL (например, Odyssey). Основной сдерживающий фактор - высокая цена.

Электромобили пойдут своим путем и в массовый сегмент придут не скоро. А основную работу на автомобилях с ДВС по-прежнему будут выполнять свинцовокислотные АКБ.

Технологии изготовление аккумуляторов

AGM - absorbent glass mat, то есть абсорбирующее стекловолокно. Речь о сепараторе в герметизированных свинцовых аккумуляторах, который позволяет рекомбинировать газы при заряде и удерживает активную массу от выпадения при интенсивной эксплуатации. AGM-сепаратор заменяет полиэтиленовый сепаратор-конверт, применяемый в обычных стартерных батареях с жидким электролитом.

VRLA - valve regulated lead acid, то есть клапанно-регулируемые свинцовокислотные конструкции с сепараторами AGM. Этот термин указан в актуальном ГОСТ Р 53165- 2008, по которому производят все свинцовые аккумуляторные батареи в России. Для снижения испарения воды из электролита и предотвращения газовыделения при эксплуатации в VRLA- конструкциях стартерных батарей используют сепаратор AGM из стекловолокна, который связывает жидкий электролит в своих микроволокнах и позволяет осуществлять цикл рекомбинации газов. Если бы такие батареи производились в России, то наименование по ГОСТ было бы 6CT-55VRLA. Сегодня батареи с жидким электролитом называются 6CT-55L или 6CT-55VL (у них разная степень расхода воды в зависимости от сплава, использованного в решетке пластин, - гибридного или кальциевого).

TPPL (thin plate pure lead) - еще одна модификация AGM-батарей, решетки которой состоят из чистого свинца без примеси кальция.

EFB (enhanced flooded battery) - улучшенная батарея с жидким электролитом.

Ni-MH (nickel metal hydrid battery) - никель-металлги- дридный аккумулятор, в котором анодом является водородный металлгидридный электрод, электролитом - гидроксид калия, а катодом - оксид никеля.

LTO (lithium titanium oxide)-литийтитанатная разновидность литийионных аккумуляторов, у которых электрод, соединяемый с положительным источником питания (анодом), сделан из титаната лития Li₄Ti₅0₁₂.

LFP (lithium ferrum phosphate)-литийжелезофосфатный аккумулятор; литийионный аккумулятор, в котором катод сделан из LiFeP0₄.

Источник: ЗР

Аккумулятор это химический источник тока, для исправной работы которого должны протекать определенные химические процессы. В процессе разряда аккумулятора, серная кислота "прилипает" к отрицательному электроду, образуя нерастворимый сульфат свинца, оставл

Очень часто от продавцов в автомагазинах можно услышать рекомендации о гибридных аккумуляторах. Так что же такое гибридный аккумулятор? Гибридный аккумулятор для автомобиля внешне не отличим от других кислотных аккумуляторов, не считая обозначения на этик

В жигулевскую эпоху завести одну машину от другой было в порядке вещей. А сейчас?

%TEXTAREA_VALUE

Сохранить Отменить

Ваш комментарий успешно добавлен и будет опубликован после просмотра модератором.

свинцово-кислотный (SLA), гель (GEL) и впитывающий стеклянный мат (AGM), EFB / AFB / ECM

Одним из последствий стремительного развития автомобильной промышленности является текущая ситуация на рынке аккумуляторов. И эта ситуация действительно уникальна, потому что никогда в истории у нас не было такого разнообразия автомобильных аккумуляторов с такими разными конструкциями и характеристиками. Так что для того, чтобы правильно подобрать аккумулятор для своего автомобиля, в первую очередь нужно знать хотя бы базовую информацию о каждом типе аккумуляторов.И вы найдете эту информацию в этой статье.

Свинцово-кислотные аккумуляторы (SLA), сила традиций в современном исполнении

Трудно поверить, что рисунку свинцово-кислотного аккумулятора больше 150 лет. Эти аккумуляторы были разработаны еще в 1859 году и до сих пор успешно используются даже в очень современных автомобилях — в автомобилях, которые все чаще напоминают маленькие космические челноки. В случае аккумуляторов SLA хорошо работает поговорка о том, что гениальность заключается в простоте, а хорошие решения не боятся времени.

Один элемент свинцово-кислотного аккумулятора состоит из набора аккумуляторных пластин. К ним, в свою очередь, относятся:

• из металлического свинцового анода,
• изготовлен из катода PbO2,
Электролит
• (ок. 37% раствор серной кислоты, обогащенный различными добавками).

Распространенные в настоящее время свинцово-кислотные аккумуляторы (SLA) — это полностью необслуживаемые аккумуляторы, состоящие из 6 элементов с номинальным напряжением 12В.Эти аккумуляторы очень популярны среди водителей во всем мире. Основными причинами этого являются:

• универсальность - Аккумуляторы SLA можно использовать практически в любом типе транспортных средств, от легковых автомобилей до мотоциклов;
• цена - поскольку они являются результатом известной технологии, цена их производства однозначно самая низкая, что напрямую выливается в цену покупки;
• уверенность - длительное присутствие на рынке также означает, что подавляющее большинство водителей знакомы с работой свинцово-кислотных аккумуляторов, поэтому считают этот тип аккумуляторов самым надежным решением.

Важными преимуществами аккумуляторов SLA также являются их устойчивость к глубокому разряду и легкое восстановление первоначальных параметров путем стандартной зарядки . Что же касается их недостатков, то здесь нужно помнить, что свинцово-кислотные аккумуляторы подвержены сульфатации.

Гелевые аккумуляторы (GEL) и Absorbed Glass Mat (AGM), т.е. эффект совершенствования старой технологии

Аккумуляторы GEL и AGM можно рассматривать как экспериментальные версии свинцово-кислотных аккумуляторов. В случае аккумуляторов GEL это гелеобразная форма электролита, полученная после смешивания серной кислоты с кремнеземом . Использование геля означало, что в их случае совершенно не стоит вопрос о необходимости пополнения электролита, повысилась их устойчивость к повреждениям, а дополнительно они стали очень устойчивы к глубоким разрядам - ​​по этой причине их часто используют в автомобилях. с системой Start-Stop и на внедорожниках.

Аккумуляторы

AGM представляют собой аккумуляторы, основанные на технологии стеклянных матов, поглощающих жидкий электролит .Их подбор обеспечит вашим автомобилям быстрый и плавный пуск (по этой причине их часто используют в автомобилях коммунальных и силовых служб), но в неподходящих условиях (при неадекватной зарядке) они могут подвергнуться безвозвратной потере своей первоначальной мощности. .

Относительно:

• механическое сопротивление,
Срок службы
• ,
• сезонной эксплуатации и
• регенерация после разряда,
Гелевые аккумуляторы

(GEL) и абсорбированный стеклянный мат (AGM) имеют очень похожие характеристики.

Аккумуляторы

EFB / AFB / ECM, что-то для водителей, которым требуются сверхдолговечные аккумуляторы

Иногда стандартного аккумулятора, даже в самой современной его версии, просто не хватает. В поисках автомобильных аккумуляторов, обеспечивающих значительно увеличенный срок службы, конструкторы разработали три типа аккумуляторов, отвечающих этим условиям:

• EFB ( Enhanced Floyd Battery ),
• Батареи AFB ( Усовершенствованная залитая батарея ),
• Аккумуляторы ECM ( Enhanced Cycling Mat ).

Каждая из этих батарей имеет следующие характеристики:

• с увеличенным резервуаром для электролита,
• с использованием пластин из свинцово-кальциево-оловянного сплава,
• двухсторонний сепаратор из полиэтилена и полиэфирных микроволокон.

Аккумуляторы

EFB/AFB/ECM прекрасно подходят для автомобилей с повышенным потреблением электроэнергии, т.е. практически во всех современных моделях и в автомобилях с системой Start-Stop.Конечно, они будут работать так же хорошо и в любом другом автомобиле, но предназначены они для автомобилей, потребляющих много электроэнергии.

Гжегож Кинчевски

Мой повседневный подход к вождению современный, может быть, даже современный. Я стараюсь совмещать практику с теорией, потому что знаю, что стоит знать не только то, как что-то работает, но и то, для чего оно должно служить. Однако в некоторых отношениях я абсолютный традиционалист. Традиционно я подчеркиваю важность регулярных осмотров и замены деталей или жидкостей.И поясняю, что среднестатистический водитель не может себе позволить экономить ни на одном из этих...

.

Технология и компоненты аккумуляторов для электромобилей

Технология производства аккумуляторов для электромобилей – основные типы аккумуляторов

Аккумуляторы электромобилей (EV) различаются по используемым химическим элементам. В основном мы различаем литий-ионные, никель-металлогидридные и свинцово-кислотные батареи. Трудно выбрать лучший аккумулятор для электромобиля, так как индивидуальные решения делают свое дело.

Ниже вы найдете краткое описание различных типов аккумуляторов, используемых в автомобильной промышленности, и их применения.

Литий-ионный аккумулятор – большая популярность и высокая производительность

Несомненно, именно литий-ионные аккумуляторы внесли наибольший вклад в опережающее развитие сектора электромобилей в последние годы. Они характеризуются высокой эффективностью, низкой ценой и высоким уровнем производительности по отношению к массе ячеек. Это лучшие аккумуляторы, если учитывать три параметра: оптимизация габаритов и веса аккумулятора, соотношение массы к количеству запасаемой энергии и выгодная цена.Литий-ионные батареи также можно найти во многих бытовых приборах, таких как телефоны, компьютеры и пылесосы.

Никель-металлогидридная батарея – специальное применение

Аккумуляторы являются подходящими системами хранения энергии в различных транспортных средствах, но играют ключевую роль в электромобилях.

Это специальные аккумуляторные элементы, которые из-за своих химических и физических параметров встречаются довольно редко. Водород является сырьем, требующим особого контроля.Батарея теряет энергию, когда не используется, но этот недостаток компенсируется долгим сроком службы элемента. Никель-металлогидридные батареи используются в специализированных устройствах, таких как медицинское оборудование. Эти типы растворов характеризуются высокой себестоимостью производства.

Свинцово-кислотные аккумуляторы – короткий срок службы и впечатляющая мощность

Аккумуляторы этой категории отличаются отличными параметрами мощности. Однако в электромобиле мы должны ориентироваться на решение, характеризующееся высокой эффективностью даже при низких температурах, когда такие элементы работают плохо.В то время как стандартные автомобильные аккумуляторы также демонстрируют снижение в этих условиях, свинцово-кислотные элементы являются худшими в этом отношении. К их преимуществам можно отнести низкую себестоимость и надежность.

Суперконденсаторы

— поддержка производительности батареи

Суперконденсаторы или ультраконденсаторы в основном используются для обеспечения необходимой мощности в случае временного отключения электроэнергии. По этой причине они также хорошо работают в электромобилях, где их роль заключается в обеспечении достаточной мощности, когда требуется больше энергии.

Во многих электромобилях используется аккумуляторная батарея — несколько ячеек одновременно. Комбинируя возможности суперконденсаторов с литий-ионными и никель-металлогидридными батареями, можно добиться лучших результатов, чем с одиночными элементами. В настоящее время в автомобильной промышленности преобладают литий-ионные аккумуляторы, чаще всего используемые в электромобилях.

Литий-ионный или никель-металлгидридный аккумулятор - Как выбрать лучший аккумулятор для электромобиля?

Из-за параметров, описанных выше, литий-ионный аккумулятор является наиболее используемым.Более того, технология, связанная с этими клетками, все еще развивается. Ведущие поставщики работают над устранением дополнительных барьеров для ряда транспортных средств, использующих этот тип аккумуляторов в качестве источника энергии.

Никель-металлогидридные аккумуляторы

используются в гибридных автомобилях. В секторе электромобилей редко используются свинцово-кислотные батареи, хотя иногда они дополняют литий-ионные батареи. На текущем этапе развития эта технология еще не готова к использованию в больших масштабах.

Суперконденсаторы также находят свое место в электромобилях, позволяя автомобилю увеличивать свою мощность при больших нагрузках. Это позволяет использовать стандартную батарею во время ускорения. Суперконденсаторы также очень важны для рекуперативного торможения, позволяющего преобразовывать тепловую энергию в электрическую.

См. также: Срок службы аккумуляторов в электромобилях — когда следует менять аккумулятор в электромобилях?

Какой тип батареи используется в электромобилях?

Использование той или иной ячейки зависит не только от ее производительности, но и от типа транспортного средства.Полностью электрические транспортные средства и перезаряжаемые подключаемые гибриды обычно имеют литий-ионные батареи. Традиционные гибриды в основном используют никель-металлогидридные батареи. Большая доля двигателя внутреннего сгорания в работе автомобиля позволяет иметь более высокий коэффициент потерь энергии, когда он не используется. Также стоит помнить, что в случае с гибридными автомобилями ячейки долго не работают под максимальной нагрузкой.

Стоит отметить, что электромобили намного эффективнее автомобилей с двигателем внутреннего сгорания.Стоимость электроэнергии в большинстве случаев намного ниже стоимости топлива, необходимого для проезда по аналогичному маршруту. Самые эффективные решения на рынке в настоящее время позволяют проехать около 500 км без подзарядки.

Партнерство с Knauf Automotive – получите всестороннюю поддержку от опытного партнера

Чтобы предоставить лучшее решение в области электрических аккумуляторов, вы не можете действовать в одиночку. В Knauf Industries мы много лет работаем над внедрением инноваций в автомобильной промышленности.Благодаря командам инженеров, работающих в ID Lab, нам удалось преобразовать знания, полученные за эти годы, в потенциал для будущего. Мы разрабатываем новые решения в области изоляции автомобильных аккумуляторов, компонентов аккумуляторов, креплений электрических кабелей, соединителей охлаждающих трубок и сепараторов аккумуляторных элементов.

Мы хотим гарантировать нашим партнерам батареи со значительно улучшенными характеристиками и оптимизированным сроком службы. Чтобы избежать неисправности аккумулятора при слишком низких или слишком высоких температурах, важно иметь изоляцию, которая, в то же время, не будет существенно влиять на вес автомобиля.Наш взгляд на будущее сочетает электромобильность с экологией — мы предлагаем такие материалы, как продукты из вспененного полипропилена и полистирола (EPS), которые на 100 % подлежат вторичной переработке. Приглашаем к сотрудничеству компании автомобильной промышленности, которые хотят всесторонне поддерживать свое производство.

Хотите больше специальных знаний?

.90 000 AGM или EFB? - поясняют специалисты СПИБ

Система старт-стоп – это электронная система автоматического гашения двигателя при остановке автомобиля, например, на светофоре или в пробке, и перезапуске двигателя при запуске. Это решение в первую очередь направлено на снижение среднего расхода топлива в условиях частых остановок автомобиля, например, в городском потоке. Системы старт-стоп можно разделить на две основные группы: базовые системы без рекуперации кинетической энергии и усовершенствованные системы с рекуперацией кинетической энергии при торможении.

Почему нельзя использовать обычные стартерные аккумуляторы для системы старт-стоп?

Система старт-стоп увеличивает количество циклов запуска двигателя, требует дополнительной энергии для поддержания работы всей электросистемы при остановленном двигателе. Стандартные стартерные батареи не в состоянии справиться с потребностью в электроэнергии, необходимой для питания системы старт-стоп с базовой и усовершенствованной системой. Аккумуляторы с новыми технологиями EFB (Enhanced Flooded Battery) и AGM (Absorbent Glass Mat) были разработаны для систем этого типа.Использование традиционных аккумуляторов для автомобилей с системой «старт-стоп» может вызвать такие проблемы, как снижение эффективности системы (повышенный расход топлива), проблемы с правильной работой BMS (системы управления батареями) и сокращение срока службы батареи.

Что такое аккумуляторы AGM?

Технология

AGM заключается в улавливании электролита стекломатом, который является сепаратором. Отсутствие жидкого электролита означает отсутствие возможности утечки кислоты изнутри аккумулятора.Конструкция AGM-аккумулятора делает его более устойчивым к циклической работе и глубоким разрядам при остановленном двигателе, а также обеспечивает параллельное питание всех электроприемников автомобиля. Аккумуляторы AGM работают в частично заряженном состоянии, что позволяет им принимать повышенный электрический заряд, генерируемый во время рекуперации энергии торможения, поэтому эта технология предназначена для усовершенствованных систем старт-стоп с рекуперацией кинетической энергии.

Что такое батареи EFB?

Аккумуляторы EFB

, также известные как AFB (Advanced Flooded Battery), являются следующим шагом в развитии технологии стандартных свинцово-кислотных аккумуляторов.Изготовлены по технологии жидкого электролита (в аккумуляторе жидкий электролит), однако отличаются очень низким внутренним сопротивлением, пластины аккумулятора усилены за счет применения полиэфирного покрытия и/или повышения адгезии активная масса с решеткой аккумулятора. Углеродные добавки также часто используются для увеличения электропроводности. Благодаря применяемым технологиям аккумуляторы EFB отличаются повышенной циклической устойчивостью.

Где мы используем технологии EFB и AGM?

Аккумуляторы с технологией EFB отличаются повышенной циклической устойчивостью, поэтому рекомендуются для автомобилей, оборудованных базовой системой старт-стоп или в автомобилях без технологии старт-стоп, но с большим количеством электроприемников и интенсивно эксплуатируемых транспортных средствах в сложных условиях , напримервождение по городу.

Аккумулятор

AGM рекомендуется для автомобилей с усовершенствованной системой старт-стоп с технологией рекуперации энергии торможения. Если производитель автомобиля устанавливает аккумулятор AGM на заводе, замена также должна производиться по этой технологии, из-за зарядных характеристик аккумулятора установка другого типа может не работать с системой управления энергопотреблением.

Важным аспектом выбора AGM-аккумулятора является внимание к «стартовому» применению, поскольку на рынке доступны AGM-аккумуляторы для тяговых или стационарных (ИБП) целей.Еще одним аспектом выбора AGM-аккумуляторов является место установки аккумулятора, т.к. технология AGM достаточно чувствительна к высокой температуре, предлагается устанавливать аккумулятор в местах, где температура не должна быть выше 50°С.

Аккумуляторы

AGM также можно использовать в качестве замены аккумулятора EFB для тяжелых транспортных средств.

Источник: Пресс-материал Ассоциации производителей и импортеров аккумуляторов и батарей в Польше

.

Аккумуляторы для электромобилей - типы, тенденции и инновации

Рынок аккумуляторов для электромобилей постоянно меняется. Благодаря систематическим усовершенствованиям аккумуляторов доля рынка электромобилей, вероятно, значительно возрастет в ближайшие годы. Проверьте, какие типы аккумуляторов используются в настоящее время, узнайте, какие тенденции в настоящее время преобладают в индустрии электромобилей и какие изменения мы можем ожидать в ближайшее десятилетие.

Типы аккумуляторов для электромобилей

Одним из важнейших элементов конструкции электромобиля является батарея, состоящая из соединенных между собой ячеек — именно здесь хранится энергия, которая заставляет транспортное средство двигаться. Аккумуляторы различаются в основном продолжительностью своего жизненного цикла, химическим составом и массой. В настоящее время наиболее популярными являются литий-ионные аккумуляторы , благодаря которым запас хода автомобиля на одном заряде может достигать даже нескольких сотен километров.Этот тип техники используется не только в транспортной отрасли, но и в различных типах электронных устройств — смартфонах или ноутбуках. В настоящее время на рынке существует 4 типа литий-ионных аккумуляторов.

Литий-ионные аккумуляторы для электромобилей

Среди вышеперечисленных типов наиболее популярными среди производителей электромобилей являются литий-никель-кобальт-марганцевые аккумуляторы . Согласно отчету Frost & Sullivan о наиболее важных тенденциях на рынке аккумуляторов для электромобилей, эти типы аккумуляторов имеют ряд преимуществ.К наиболее важным из них относятся высокая производительность, безопасность и небольшой размер.

Зарядка электромобиля – типы зарядных станций

Зарядные станции для электромобилей можно разделить на так называемые медленные станции (мощностью менее 11 кВт), среднебыстрые (мощностью 11-22 кВт) и быстрые (мощностью более 50 кВт). По данным МЭА, частных зарядных станций расположены на м.в в домах или офисных зданиях, в 2017 году они составляли наибольшую часть инфраструктуры для зарядки электромобилей — тогда их было около 3 миллионов по всему миру. Напротив, зарядные станции, предназначенные для общественного пользования, в то время были немного менее популярны. Их число составляло около 430 тысяч. (около 25% из них — устройства для быстрой зарядки). По прогнозам МЭА, к 2030 году численное преимущество частных зарядных станций, вероятно, значительно возрастет.

На сколько хватает аккумулятора электромобиля?

Время зарядки аккумулятора зависит от конкретной модели автомобиля, емкости аккумулятора и способа восполнения энергии.Важно отметить, что некоторые модели имеют определенные ограничения по способу зарядки – перед первой зарядкой автомобиля ознакомьтесь с информацией, предоставленной производителем. В противном случае аккумулятор может выйти из строя, что повлечет за собой дополнительные расходы для нас.

Аккумулятор для электромобиля можно заряжать несколькими способами:

• с использованием зарядного устройства, расположенного на общественной зарядной станции,
• с помощью домашней зарядной станции,
• с помощью бытовой розетки.

Хотя автомобиль можно заряжать от стандартной розетки в гараже, гораздо безопаснее и эффективнее использовать зарядную станцию. Станции имеют гораздо большую мощность, чем , благодаря чему транспортное средство будет заряжаться за гораздо более короткое время. Например, на зарядку среднестатистического автомобиля от бытовой розетки 230 В уходит до 8-15 часов. Бесплатные зарядные станции мощностью чуть более 3 кВт позволяют нам полностью зарядить автомобиль за ок.6 часов и более. Используя умеренно быструю зарядную станцию, вы можете сократить это время даже до 3-4 часов. С другой стороны, станции быстрой зарядки позволяют заряжать аккумулятор до 30 минут!

На время зарядки аккумулятора также влияет мощность, которую могут потреблять зарядные устройства внутри транспортных средств. В зависимости от автомобиля эти значения могут варьироваться от 3,6 кВт (очень медленно) до более 40 кВт (очень быстро) в час.

Какие факторы влияют на срок службы ионно-литиевых аккумуляторов?

Неправильное использование транспортного средства (неэффективная техника вождения или способ зарядки автомобиля) и внешние факторы могут негативно сказаться на сроке службы батареи .Одним из факторов, который может повредить ему больше всего, является температура - слишком низкая может снизить производительность, а также запас хода автомобиля. С другой стороны, слишком высокая температура несет в себе риск повреждения аккумулятора — подобная ситуация иногда может быть вызвана использованием неподходящего зарядного устройства. Аккумулятор может перегреться, например, когда автомобиль слишком долго подключен к зарядной станции или автомобиль находится в месте со слишком высокой температурой.

Также стоит отметить, что литий-ионные аккумуляторы не разряжают их до 0%, а полностью не заряжают. Емкость аккумулятора может постепенно уменьшаться при каждой полной зарядке и разрядке аккумулятора, что также приводит к сокращению пробега автомобиля на одном заряде. Поддержание энергии на уровне 50-80% от емкости аккумулятора - оптимальные условия для данного типа аккумуляторов.

Используемые сегодня решения постоянно совершенствуются - текущие имеют еще много ограничений, которые затрудняют им конкуренцию с автомобилями внутреннего сгорания.Еще есть попытки сделать зарядку аккумуляторов быстрее, да и сами аккумуляторы стали намного эффективнее, легче, меньше и долговечнее . Создание надежного продукта со всеми этими функциями — настоящий вызов для людей, занимающихся разработкой электромобилей. Однако, по мнению экспертов, в ближайшее десятилетие нас ждет настоящая революция на рынке электромобилей. Апробация новых сочетаний элементов в батареях (и прежде всего батарей с твердым электролитом) может привести к нахождению решения, которое сделает электромобили равными по производительности современным автомобилям внутреннего сгорания, а их зарядка станет более комфортной.

Тенденции на рынке аккумуляторов для электромобилей

Согласно данным отчета Frost & Sullivan, на аккумуляторы приходится 50% стоимости электромобиля, — ожидается, что это изменится в ближайшие годы. Высокие затраты, связанные с производством аккумуляторов, способствуют росту цен на транспортные средства, и таким образом этот вид инвестиций становится гораздо менее доступным для многих из нас. Frost & Sullivan объявляет, что высокие цены на электромобили скоро уйдут в прошлое.Прогнозируется, что к 2020 году себестоимость производства аккумуляторов снизится более чем на 40% (со 170 долларов США/кВтч в 2018 году до 100 долларов США/кВтч в 2020 году) и уменьшится относительно большая диспропорция между ценами на электромобили и автомобили внутреннего сгорания. .

Оптимизация стоимости производства аккумуляторов сделает электромобили дешевле, и больше водителей, чем раньше, смогут позволить себе этот тип транспортных средств. Кроме того, аккумуляторы следующего поколения должны быть намного эффективнее — их емкость может превысить 60 кВтч.

Инновационные твердоэлектролитные батареи

Вышеупомянутые аккумуляторы с твердым электролитом могут произвести настоящую революцию в секторе электромобилей. Вот их самые большие преимущества:

• больше безопасности,
• улучшение производительности за счет большей емкости аккумулятора,
• Увеличение плотности энергии в 2,5 раза,
• снижение производственных затрат,
• снижение стоимости кВтч.

Аккумуляторы с твердым электролитом должны быть не только безопаснее , чем литий-ионные аккумуляторы, используемые до сих пор, но и более эффективны и генерировать более низкие производственные затраты.Аккумуляторы с твердым электролитом увеличат пробег автомобиля на одном заряде - в некоторых случаях он может увеличиться до 800 км! Они уже работают над этим решением, в том числе такие концерны, как BMW и Toyota. Toyota заявляет о запуске продукта к 2023-2025 гг.

В настоящее время большой интерес вызывают элементы для аккумуляторов, произведенные по технологии NCM 811 . Для них характерно низкое содержание кобальта (10%) и марганца (10%) в пользу более высокой доли никеля (80%) - уменьшение количества слишком дорогого и труднодоступного кобальта также означает снижение затрат на кВтч .Большим преимуществом ячеек NCM 811 также является увеличение емкости батареи на без увеличения ее размера на . Это означает, что даже с компактными моделями автомобилей вы можете получить полностью удовлетворительный запас хода без подзарядки.

Эти элементы все еще находятся на стадии тестирования, но все указывает на то, что нам не придется слишком долго ждать их выхода на рынок. NCM 811 может задать новое направление для развития индустрии электромобилей и сделать электромобили больше не предметом роскоши, а чрезвычайно доступной альтернативой автомобилям с двигателем внутреннего сгорания.

Ищете зарядное устройство для электромобиля? Ознакомьтесь с предложением AmperGo по зарядным устройствам, зарядным устройствам и зарядным станциям для электромобилей:

Включите JavaScript, чтобы просматривать комментарии с помощью Disqus. .

Где использовать гелевые аккумуляторы? - AutoScout24

И тут следует задаться вопросом: какие функции должны быть у данного типа устройств. Нам нужно обратить внимание на несколько параметров. В первую очередь, емкость - если она слишком велика, могут возникнуть проблемы с полной зарядкой аккумулятора, а когда она слишком мала, мы, в свою очередь, можем столкнуться с проблемами с запуском двигателя. Также важен пусковой ток. Чем он больше, тем эффективнее будет работать батарея. Перед покупкой нового аккумулятора необходимо проверить размеры старого.Кроме того, мы не хотим менять батарею каждые несколько лет, а тем более каждый год — и именно поэтому важно время автономной работы. Параметры тесно связаны с дизайном. Вы можете выбрать гелевый, свинцово-кислотный или AGM аккумулятор.

Типы батареек, представленных на рынке

Вы, наверное, все помните сцены из старых фильмов, где герои хотят отправиться в погоню за злодеем. Чтобы завести машину, один из персонажей должен повернуть заводную рукоятку, а затем запрыгнуть в уже движущееся транспортное средство.Именно для устранения этой деятельности и были введены аккумуляторы. Инженеры на раннем этапе истории автомобилестроения, в 1920-х годах, начали устанавливать аккумуляторы в автомобили. По сей день их основной задачей является пуско-запуск двигателя без необходимости выполнения лишних физических действий. Кроме того, благодаря батареям мы можем пользоваться электричеством при выключенном двигателе. Этот факт особенно полезен зимой. Затем вы можете ждать на стоянке в тепле, не тратя бензин впустую.Естественно, что с первых десятилетий ХХ века технология построения автомобильных аккумуляторов значительно развилась. На сегодняшний день мы различаем три основных типа этого типа аккумуляторов: - Свинцово-кислотная батарея. Он присутствует на рынке дольше всего. Батареи этого типа известны с середины девятнадцатого века. Они работают благодаря двум свинцовым электродам, погруженным в электролит. Схема проста и имеет свои недостатки. К ним относится необходимость замены жидкости. Он испаряется во время работы и образует вредные для здоровья пары.Его преимуществом, в свою очередь, является возможность полной зарядки «разряженной» батареи. - Гелевая батарея. Здесь нет жидкого электролита. Его заменили гелем на основе серной кислоты и кремнезема. Нет необходимости менять жидкость и многих других проблем. - Аккумулятор AGM - Впитывающее матовое стекло. Электролит помещают в стеклянные маты, которые полностью его поглощают. Аккумуляторы этого типа имеют высокое электрическое сопротивление, что приводит к более высокому напряжению на клеммах и, следовательно, к более длительному сроку службы.К их недостаткам, однако, можно отнести относительно высокую цену. Также стоит упомянуть об одной очень распространенной ошибке. Многие считают, что гелевый аккумулятор и AGM — это одно и то же. Ничто не может быть более неправильным!

Характеристики гелевого аккумулятора

Гелевый аккумулятор впервые был использован в автомобилях в 1960-х годах. Во многих отношениях это устройство гораздо более практичное, чем свинцово-кислотный аккумулятор. Он отличается высокой герметичностью и благодаря этому хорошо транспортируется практически в любом положении.Внутри гель на основе силикагеля проводит электричество. Функцию коллекторов выполняют решетки из сурьмы. Гелевые батареи обычно изготавливаются как батареи VRLA (свинцово-кислотные батареи с регулируемым клапаном). Риск утечки веществ при наклоне или повреждении, например, низкий. Гелевая батарея также доминирует над батареями другой конструкции благодаря нескольким параметрам. Во-первых, это высокая устойчивость к саморазряду. Даже если его оставить на полгода, он может не потерять накопленный внутри груз.Также он не теряет своих свойств при многих последующих зарядах и разрядах. Именно из-за двух вышеуказанных особенностей аккумуляторы GEL используются в современных отраслях техники. Они используются, в частности, для хранения энергии в фотогальванических системах. Недостатками этого решения является малая мощность, которая может еще больше упасть при низких температурах.

Использование гелевых аккумуляторов в автомобильной промышленности

Многие водители ошибочно полагают, что их автомобиль заводится с помощью гелевого аккумулятора.Обычно это связано с тем, что они путают аккумулятор типа GEL с AGM. Гелевые аккумуляторы не следует использовать для запуска легковых автомобилей. Это связано с простым явлением, уже упомянутым выше. Эти батареи показывают небольшую мощность при подаче высокопроизводительного тока. Во многих случаях этого просто недостаточно для запуска двигателя автомобиля. Однако это не означает, что гелевые аккумуляторы не использовались в автомобильной промышленности. На самом деле, это довольно распространено.Аккумуляторами этого типа оснащены многие двухколесные транспортные средства. Гелевые аккумуляторы можно найти в гоночных автомобилях, скутерах и мопедах. В этом случае мощности достаточно для запуска двигателя меньшего размера. Не лишена значения и высокая устойчивость к работе в условиях большого наклона. Эти типы аккумуляторов также устанавливаются, например, в тележках для гольфа. Они также играют важную роль во всех типах транспортных средств, оснащенных большим количеством электрических устройств. Естественно, они тогда являются вторым аккумулятором и используются для питания оборудования, а не для запуска автомобиля.Гелевые аккумуляторы очень часто встречаются в машинах скорой помощи и полиции. Их ценят и владельцы автодомов. Именно благодаря гелевым аккумуляторам они могут чувствовать себя в своих автомобилях как дома.

.

Какой аккумулятор выбрать для автомобиля с системой start&stop?

Подробнее

csgroup

Категория: Блог

Пересмотрено: 22 июня 2021

Технология Start & Stop теперь используется в большинстве новых автомобилей. Эта система отвечает за автоматический запуск и остановку двигателя при парковке. Таким образом, двигатель работает в весьма специфических условиях, что, в свою очередь, влечет за собой определенные требования в отношении аккумуляторной батареи, используемой в автомобиле.Обычный свинцово-кислотный аккумулятор имеет недостаточные параметры для выполнения требований технологии Start&Stop. Так какой же аккумулятор выбрать?

Аккумуляторы, совместимые с системой Start&Stop

Автомобили с системой Start&Stop часто останавливают и запускают двигатель, и во время этих временных остановок большая часть оборудования в автомобиле должна питаться исключительно от аккумуляторной батареи. Все это означает, что в данном случае следует выбирать аккумулятор, отличающийся гораздо большей устойчивостью к циклической работе.

Технология Start&Stop требует использования в автомобиле современных автомобильных аккумуляторов AGM и EFB. Они дороже обычных, но имеют параметры, которые в данном случае необходимы для эффективной и безотказной работы автомобиля. Аккумуляторы этого типа также пригодятся в автомобилях без системы Start&Stop, но оборудованных большим количеством приемников и интенсивно эксплуатируемых в тяжелых условиях.

Аккумуляторы AGM отличаются очень высокой устойчивостью к циклической работе.Они прекрасно справляются с переменным напряжением и глубоким разрядом. Предназначены в первую очередь для автомобилей с усовершенствованной системой старт-стоп с рекуперацией энергии при торможении. В этих батареях электролит заключен в стекломат, который является сепаратором. Отсутствие жидкого электролита снижает риск утечки кислоты снаружи аккумулятора. Они работают в частично заряженном состоянии, поэтому способны поглощать гораздо больший электрический заряд, образующийся при рекуперации энергии торможения.

С другой стороны, батареи EFB (Enhanced Flooded Battery) обеспечивают в два раза большую устойчивость к циклической работе, чем стандартные батареи . Это, в свою очередь, обеспечивает более длительный срок службы, надежность и ударопрочность. Имеют жидкий электролит, но характеризуются малым внутренним сопротивлением, а пластины аккумуляторов достаточно армированы (с полиэфирным покрытием и/или повышенным сцеплением активной массы с решеткой аккумулятора).

.

Какой аккумулятор выбрать?

При правильном обращении с батареей новую обычно приходится покупать не чаще, чем раз в несколько лет. Если с умом выбирать каждую последующую батарею, можно не беспокоиться о том, что потраченные на нее деньги уйдут на ветер. Вопрос только в том, какой аккумулятор выбрать, чтобы потом не жалеть? Лучше сделать ставку на дорогое и современное устройство или на простое и дешевое? Давайте проверим это!

Купить автомобильный аккумулятор в Ucando.номер

Дешевле до -40% с бесплатной круглосуточной курьерской доставкой. Беспроблемный обмен и возврат запчастей в течение 30 дней

В каких ситуациях не стоит переплачивать за новый аккумулятор?

Еще десяток или даже несколько лет назад покупка нового аккумулятора казалась формальностью. Водитель шел в магазин, выбирал с полки устройство с такими же установочными размерами, как его старый аккумулятор, и аналогичной емкости, и с чувством выполненного долга шел к кассе.Сегодня? Сегодня ассортимент автомобильных аккумуляторов настолько велик, что выбор нового аккумулятора может стать настоящей проблемой.

По старому обычаю, можно пойти в магазин, поискать подходящую вам аккумуляторную стойку размер и вместительность и… и все; там вы найдете аккумуляторы отличные от как по технологии, так и по цене. В последнем случае это будет разница до нескольких сотен злотых. Что тогда? Водитель, заботящийся о своем автомобиль может решить, что чем дороже аккумулятор он выберет, тем лучше будет для него легковые автомобили.Ну, не всегда.

Если у вашего автомобиля уже есть свой лет, выбирая современные аккумуляторы EFB или AGM для него не существует малейший смысл. Почему? Вероятно, ваша машина не продвинутая электроника и поэтому не требует таких продвинутых аккумуляторов, и тем более он не приспособлен к их установке. Помните! АГМ аккумуляторы чрезвычайно чувствительны к высокой температуре и расположению рядом с ней двигатель в неподготовленном неизолированном корпусе приведет к их быстрый выход из строя!

Когда нельзя экономить на батарейках?

Такой опрометчивый выбор, как покупка дорогого, высокотехнологичного аккумулятора для старого автомобиль, можно купить более дешевый, обычный аккумулятор для современного автомобиля.если вы счастливый обладатель такой модели, вам не поддаться недорогие стандартные свинцово-кислотные аккумуляторы. Обычно такие аккумуляторы они не приспособлены к потребностям самых передовых технологически автомобили. Их сборка может занять некоторое время положительный эффект, но ненадолго. Гораздо раньше, чем вы ожидаете вам понадобится новая батарея. Как решить эту проблему? Это очень просто. Всегда выбирайте батареи по той же технологии, что и оригинальная батарея автомобильное оборудование.Если бы это был современный AGM аккумулятор - то что надо купить. Если у вас аккумулятор EFB - ищите именно его в магазине . Экономия на батареях всегда очевидна - на более длительный срок финишная черта никогда не окупается.

.

---

Смотрите также

• 
  Как покрасить царапину на автомобиле своими руками
• 
  Таблица соотношения ширины диска и шины
• 
  Учебник автоэлектрика
• 
  Проверка аккумулятора
• 
  Провалы на низких оборотах
• 
  Знаки реверсивного светофора
• 
  Найти осаго по вин номеру автомобиля
• 
  Lada granta характеристики
• 
  Какие двигатели ставили на ларгус
• 
  Джипы лексус
• 
  Самые большие пикапы