- Переваги свинцево-кислотних акумуляторів
- Недоліки свинцево-кислотних акумуляторів
- Типові характеристики свинцево-кислотних акумуляторів
- Ще по цій темі
Винайдений французьким фізиком Реймондом Луї Гастоном Планте в 1859 році, свинцево-кислотний акумулятор був першим акумулятором для комерційного використання. Сьогодні, заливні свинцево-кислотні акумулятори широко використовується в автомобілях, електронавантажувачах, джерелах безперебійного живлення (ДБЖ).
Заливні свинцево-кислотні батареї складаються з свинцевих пластин, які виступають в якості електродів, занурених у воду і сірчану кислоту. Ці батареї вимагають деякого технічного обслуговування за рахунок втрати водню з плином часу.
В середині 1970-х років, дослідники розробили необслуговувані свинцево-кислотні акумулятори, які можуть працювати в будь-якому положенні в просторі. Рідкий електроліт був замінений зволоженими сепараторами і була вирішена проблема ізоляції. Були додані запобіжні клапани, які зробили можливим видалення повітря під час заряду і розряду. Проте, не обслуговуються батареї коштують дорожче і мають більш короткий термін експлуатації, ніж заливні батареї.
Свинцево-кислотні батареї можуть мати рідкий або гелеобразний електроліт.
Залежно від областей застосування, з'явилися два позначення свинцево-кислотно батарей. Це невеликі герметичні свинцево-кислотні (SLA, sealed lead acid) батареї і великі клапанні регульовані свинцево-кислотні (VRLA, valve regulated lead acid) батареї. Конструктивно, обидві батареї однакові. (Деякі можуть заперечити, що назва «герметична свинцево-кислотна батарея» є неправильним, тому що свинцево-кислотний акумулятор не може бути повністю герметичний. Я погоджуся - це дійсно так, назва не зовсім коректне, але це не заважає йому бути шірокораспространенние). Я зроблю акцент на портативних батареях, тому буду орієнтуватися на SLA.
На відміну від заливної свинцево-кислотної батареї, як SLA, так і VRLA мають низький потенціал перенапруги, щоб виключити виділення газу під час зарядки. Перезаряд викликає газоутворення і зневоднення батареї. Отже, ці батареї не можуть бути заряджені до їх повного потенціалу.
Свинцево-кислотні батареї не мають ефекту пам'яті. Якщо залишити акумулятор на підзарядку протягом тривалого часу, то це не викликає його ушкодження. Час утримання заряду свинцево-кислотних акумулятором є найкращим серед різних типів акумуляторних батарей. У той час, як нікель-кадмієві батарея саморазряжаются приблизно на 40 відсотків від її накопиченої енергії за три місяці, SLA саморазряжаются на ту ж величину протягом одного року. SLA є відносно недорогими джерелами енергії.
SLA не піддається швидкій зарядці - типовий цикл заряду триває 8-16 годин.
SLA завжди повинні зберігатися в зарядженому стані. Залишивши батарею в розрядженому стані, ви запустите в ній процес під назвою сульфатация (по суті, це окислення і кристалізація), що може привести до неможливості її подальшої перезарядки.
На відміну від нікель-кадмієвих акумуляторів, SLA не любить глибокого розряду. Повний розряд викликає додаткову деформацію, і кожен цикл позбавляє батарею невеликої кількості потужності. Ця спадає характеристика зносу відноситься і до інших хімічних батарей в тій чи іншій мірі. Для того, щоб запобігти часті глибокі розряди батареї, краще використовувати SLA дещо більшою, ніж потрібно ємності.
Залежно від глибини розряду і робочої температури, SLA забезпечує від 200 до 300 циклів заряду / розряду. Основною причиною такого відносно короткого життєвого циклу є корозія сітки позитивного електрода, виснаження активного матеріалу і розширення плюсових пластин. Ці зміни більш яскраво виражені при більш високих робочих температурах.
Оптимальною робочою температурою для батарей SLA і VRLA, є температура в 25 ° C. Як правило, підвищення температури на 8 ° C скорочує термін служби батареї в два рази. VRLA, що працює протягом 10 років при 25 ° C пропрацює лише 5 років при 33 ° C, і трохи більше року при температурі 42 ° C.
Серед сучасних акумуляторних батарей, сімейство свинцево-кислотних акумуляторів має найнижчу щільність енергії, яка вимірюється в Ватт / кг, що робить його непридатним для портативних пристроїв, яким потрібна компактне джерело живлення. Крім того, ККД таких акумуляторів при низьких температурах залишає бажати кращого.
Свинцево-кислотні батареї добре працюють на високих імпульсних токах. Повна потужність може бути видана в навантаження за короткий час. Це робить їх ідеальними для використання там, де може раптово знадобитися велика кількість енергії. Саме тому вони використовуються для електричного запуску двигунів внутрішнього згоряння в більшості транспортних засобів.
З точки зору утилізації, SLA є менш шкідливими, ніж нікель-кадмієві батареї, але високий вміст свинцю робить SLA неекологічними.
Переваги свинцево-кислотних акумуляторів
- Недорогі і прості у виготовленні - з точки зору витрат на Вт · год, SLA є найменш дорогими. Наприклад, акумулятор 12В ємністю 3.2 А · год, що має розміри 134x67x60мм, коштує близько 400 рублів.
- Зріла, надійна і добре освоєння технології - при правильному використанні, SL A досить довговічні
- Низький саморозряд - швидкість саморозряду є однією з найбільш низьких у акумуляторних системах (3-20% на місяць)
- Низькі вимоги до обслуговування - немає ефекту пам'яті, немає необхідності доливати електроліт
- Здатність до великої токоотдачи. Для згаданого вище акумулятора з C = 3.2 А · год токоотдачи становить не менше 16А. Акумулятор віддає великий пусковий струм в навантаження, при цьому не просажівая напруга живлення.
Недоліки свинцево-кислотних акумуляторів
- Не можуть зберігатися в розрядженому стані
- Висока чутливість до зміни температури - впливає і на тривалість роботи і на термін життя акумулятора
- Низька щільність енергії - слабка ваго-енергетична щільність акумулятора обмежує сферу застосування стаціонарними і колісними додатками, тому їх доцільно використовувати тільки у великих і середніх за розмірами роботах (якщо вже говорити про роботів)
- Дозволяє тільки обмежена кількість повних циклів розряду - добре підходить для резервних додатків, в яких відбуваються тільки випадкові глибокі розряди
- Екологічно шкідливі - електроліт і вміст свинцю роблять їх небезпечними для навколишнього середовища
- Транспортні обмеження для заливних свинцево-кислотних батарей - в разі аварії може статися витік кислоти
Типові характеристики свинцево-кислотних акумуляторів
Наведу типові значення параметрів, що зустрічаються для необслуговуваних 6 і 12 вольтів батарей з ємністю близько 0.8-7 А · год:
- Теоретична енергоємність: 135 Вт · год / кг
- Питома енергоємність: 30-60 Вт · год / кг
- Питома енергощільність 1250 Вт · год / дм3
- ЕРС зарядженого акумулятора: 2.11В
- Робоча напруга: 2.1В (3 або 6 секцій дають стандартні 6.3 або 12.6В)
- Напруга повністю розрядженого акумулятора: 1.75-1.8В (на одну секцію). Більш низький заряд не допускається
- Робоча температура: від -40 до + 40ºС
- ККД: 80-90%
Ще статті на моєму блозі, присвячені акумуляторів:
Розбираємося в акумуляторах
Особливості застосування NiMH акумуляторів
Японці створили новий тип вуглецевих акумуляторів
Ще по цій темі
Ви можете пропустити читання запису і залишити коментар. Розміщення посилань заборонено.