Восстановление кислотных аккумуляторов переменным током
Напряжение электросети переменного тока представляет собой осциллограмму в виде синусоиды с положительными и отрицательными полупериодами.
При зарядке аккумуляторов используется положительная часть синусоиды в однополупериодных и двухполупериодных выпрямителях постоянного тока.
Ускорить процесс восстановления пластин аккумулятора без ухудшения состояния возможно, если использовать дополнительно отрицательный полупериод тока небольшой мощности.
Ввиду низкой скорости химического процесса в электролите не все электроны достигают кристаллов сульфата свинца за отведенное время в десять миллисекунд, к тому же исходя из формы синусоиды напряжение в начале равно нулю, а затем растет и достигает максимума через пять миллисекунд, в последующие 5 мс оно падает и переходит через нуль в отрицательный полупериод синусоиды. Электроны средней части синусоиды обладают наибольшим энергетическим потенциалом и в состоянии расплавить кристалл сульфата свинца с переводом его в аморфное состояние.
Электроны остальной части синусоиды, имея недостаточную энергию, не достигают поверхности пластин аккумулятора, или неэффективно воздействуют на их восстановление. Накапливаясь в молекулярных соединениях на поверхности пластин, они’ препятствуют восстановлению, переводя химический процесс в электролиз воды.
Отрицательный полупериод синусоиды «отводит» электроны от поверхности пластин на исходные позиции с суммарной энергией, неиспользованной при первоначальной попытке расплавления кристалла сульфата свинца и энергии возврата. Идет раскачивание энергетической мощности с ее ростом, что в конечном результате позволяет расплавить нерастворимые кристаллы.
Значение амплитуды напряжения отрицательного полупериода не превышает 1 /10… 1 /20 от тока эаря-да и является достаточной для возврата электронов перед следующим циклом подачи положительного импульса, направленного на расплавление кристалла сульфата свинца. При таком токе отсутствует вероятность переполюсовки пластин аккумулятора при отрицательной полярности.
В практике используется несколько технологий восстановления, в зависимости от технического состояния аккумуляторов и условий предшествующей эксплуатации. Техническое состояние можно определить с помощью диагностического прибора или простой нагрузочной вилкой, при высоком внутреннем сопротивлении напряжение под нагрузкой заметно ниже,’ чем без нее — это означает, что поверхность пластин и внутренняя губчатая структура покрыты кристаллами сульфата свинца, который препятствует току разряда.
| Характеристика устройства Напряжение электросети, В | 220 |
| Напряжение аккумуляторов, В | 12 |
| Емкость аккумуляторов, А*ч | 2…90 |
| Вторичное напряжение, В | 2*18 |
| Мощность трансформатора, Вт | 120 |
| Зарядный ток, А | 0…5 |
| Импульс тока, А | до 50 |
| Мощность импульса, Вт | до 1000 |
| Разрядный ток, А | 0,25 |
| Время заряда при восстановлении, мс | 1. ..5 |
| Время разряда, мс | 10 |
| Время восстановления, ч | 5…7 |
Ранее используемые технологии восстановления имеют положительные и отрицательные качества: длительное время восстановления, большое энергопотребление, работа с кислотой, большие выделения газа, в состав которого входит взрывчатая смесь водорода с кислородом, необходимость мощной принудительной вентиляции и средств защиты при переливании кислоты при восстановительных работах. Положительным является конечный результат.
Технология восстановления atf-кумуляторов длительным зарядом малым током была разработана в прошлом веке и применялась при незначительной сульфатации электродов, заряд проводился до начала газообразования, ток снижался ступенчато с небольшими перерывами. Такой метод и сейчас используется для восстановления пластин мощных промышленных аккумуляторов на низкое напряжение и ток до десятков тысяч ампер.
Время восстановления составляет не менее пятнадцати суток.
Второй метод представляет собой восстановление пластин в дистиллированной воде, он также длителен по времени и связан с заменой кислоты на воду с последующим зарядом, как в первом варианте. По окончании восстановления плотность выравнивается добавкой электролита.
Возможно восстановление пластин кратковременной подачей большого зарядного тока в течении 1…3 ч. Недостаток такого метода состоит в резком сокращении срока эксплуатации аккумулятора, чрезмерном нагреве пластин и их коробление, повышенном саморазряде, обильном газовыделении кислорода и водорода.
Технология восстановления свинцовых аккумуляторов переменным током позволяет в кратчайшее время снизить внутреннее сопротивление до заводского значения, при незначительном нагреве электролита.
Положительный полупериод тока используется полностью при зарядке аккумуляторов с незначительной рабочей сульфатацией, когда мощности зарядного импульса тока достаточно для восстановления пластин.
При восстановлении аккумуляторов с длительным послегарантийным сроком необходимо использовать оба полупериода тока в соизмеримых величинах: при токе заряда в 0,05С (С — емкость), ток разряда рекомендуется в пределах 1/10… 1/20 оттока заряда. Интервал времени тока заряда не должен превышать 5 мс, то есть восстановление должно идти на максимально высоком уровне напряжения положительной синусоиды, при которой энергии импульса достаточно для перевода сульфата свинца в аморфное состояние. Освободившийся кислотный остаток SO4 повышает плотность электролита до тех пор, пока все кристаллы сульфата свинца не будут восстановлены и повышение плотности закончится, при этом из-за возникшего электролиза напряжение на аккумуляторе возрастет. При зарядно-восстановитель-ных работах необходимо использовать максимальную амплитуду тока при минимальном времени его действия. Крутой передний фронт импульса тока заряда свободно расплавляет кристаллы сульфата, когда другие методы не дают положительных результатов.
Время между зарядом и разрядом дополнительно используется на охлаждение пластин и рекомбинацию электронов в электролите. Плавное снижение тока во второй половине синусоиды создает условия для торможения электронов в конце зарядного времени с дальнейшим реверсом при, переходе тока в отрицательный полупериод синусоиды через нуль.
Для создания условий восстановления применена тиристорно-диодная схема установки и регулирования тока синхронизированного с частотой электросети. Тиристор во время переключения позволяет создать крутой передний фронт тока и меньше подвержен нагреву во время работы, чем транзисторный вариант. Синхронизация импульса зарядного тока с электросетью снижает уровень помех, создаваемых устройством.
Рис. 1
Момент повышения напряжения на аккумуляторе контролируется введением в схему отрицательной обратной связи по напряжению, с аккумулятора на ждущий мультивибратор на аналоговом таймере DA1 (рис. 1).
Также в схему введен температурный датчик для защиты от перегрева силовых компонентов.
Регулятор тока заряда позволяет установить начальный ток восстановления, исходя из значения емкости аккумулятора.
Контроль среднего тока заряда ведется по гальваническому прибору — амперметру с линейной шкалой и внутренним шунтом. В показаниях амперметра токи алгебраически суммируются, поэтому показания среднего зарядного тока с учетом одновременной подачи с положительного тока отрицательного полупериода будут занижены.
Не следует продолжительное время подавать на аккумулятор только отрицательный полу пери од тока — это приведет к разряду аккумулятора с переполюсовкой пластин.
В заряженном аккумуляторе всегда идет саморазряд из-за разной плотности верхнего и нижнего уровня электролита в банке и других факторов, нахождение в буферном режиме подзарядки поддерживает аккумулятор в рабочем состоянии.
Схема восстановления аккумуляторов переменным током (рис. 1) содержит небольшое количество радиодеталей.
В состав схемы входит ждущий мультивибратор — формирователь синхронизированных с электросетью импульсов на аналоговом таймере DA1 типа КР1006ВИ1, усилитель амплитуды импульса на биполярном транзисторе обратной проводимости VT1, датчик температуры и усилитель напряжения отрицательной обратной связи VT2, узел питания и тиристорный регулятор зарядного тока.
Напряжение синхронизации снимается с двухполупе-риодного выпрямителя на диодах VD3, VD4 и подается через делитель напряжения R13, R14 на вход 2 нижнего компаратора микросхемы DA1.
Частота импульсов ждущего мультивибратора зависит от номиналов резисторов R1, R2 и конденсатора С1.
В исходном состоянии на выходе 3 DA1 имеется высокий уровень напряжения при отсутствии на входе 2 DA1 напряжения выше1/3Uп, после его появления микросхема срабатывает с порогом, установленным резистором R14, на выходе появляется импульс с периодом 10 мс и длительностью, зависящей от положения регулятора R2, — времени заряда конденсатора С1. Резистор R1 определяет минимальную длительность выходных импульсов.
Вывод 5 микросхемы имеет прямой доступ к точке 2/3Un внутреннего делителя напряжения. По мере роста напряжения на аккумуляторе в конце заряда открывается транзистор VT2 цепи отрицательной обратной связи и снижает напряжение на выводе 5 DA1, создается модификация схемы и длительность импульса уменьшается, время нахождения тиристора в открытом состоянии снижается.
-лупериодного зарядногатока с длительностью, зависящей от положения регулятора тока R2. Резисторы R9, R10 защищают оптопару от перегрузок.
Температура силовых элементов контролируется с помощью тер-морезистора R11, установленного в делителе напряжения цепи отрицательной обратной связи.
Повышение температуры вызывает снижение сопротивления терморезистора и шунтирование транзистором VT2 вывода 5 DA1, длительность импульса сокращается — ток снижается.
Питание таймера и RC-цепи в схеме стабилизировано стабилитроном VD1.
Электронная схема питается от вторичной обмотки силового трансформатора через диоды VD2…VD4, пульсации сглаживаются конденсатором СЗ. Диод VD2 разделяет пульсирующее напряжение выпрямителя на диодах VD3, VD4 от напряжения питания таймера и усилителя на транзисторе VT1.
Тиристор питается двухполупе-риодным пульсирующим напряжением и исполняет роль ключа с регулируемым временем включения положительных импульсов тока, отрицательный импульс подается в аккумулятор с однополупериодного выпрямителя на диоде VD5.
Радиодетали в схеме установлены общего применения: микросхема таймера серии 555, 7555. Резисторы МЛТ 0,12, R15 — мощностью 5 Вт. Переменные резисторы типа СП. Трансформатор можно использовать типа ТПП 2*18 В/5 А. Диоды малогабаритные на ток до 5 А. Тиристор при емкости аккумулятора до 50 А*ч подойдет типа КУ202Б…Н с радиатором.
Регулировку схемы устройства начинают с проверки напряжения +18 В, небольшие расхождения не влияют на работу прибора.
Временно установив параллельно конденсатору С1 емкость в 0,1 мкФ, по вспышкам светодиода уточняют работоспособность таймера.
В цепь катода тиристора для контроля его работы включают лампочку на напряжение 12 В и мощность 50…60 Вт. Мигание лампочки подтверждает исправность тиристора и его работу в допустимом тепловом режиме. Вращением вала установочного резистора R14 уста-навливают порог срабатывания микросхемы. После подключения в зарядную цепь аккумулятора необходимо выставить зарядный ток резистором R2 при среднем положении подстроечного резистора R12.
При нагреве терморезистора R11 ток заряда должен уменьшится.
Рис. 2
Элементы схемы, кроме выключателя, регулятора тока заряда, амперметра и предохранителя устанавливаются на печатной плате (рис. 2), остальное крепится в корпусе зарядного устройства.
Технология восстановления аккумуляторов переменным током была разработана в 1999 г. и выполнена в изделии небольшой партией для патентного эксперимента.
Литература
- И.П. Шелестов «Радиолюбителям — полезные схемы». Солон-Пресс. Москва. 2003 г.
- В. Коновалов. «Зарядно-восста- • новительное устройство для Ni-Cd аккумуляторов». — «Радио», №3/2006, стр. 53.
- В. Коновалов. «Измеритель Rbh АБ». — «Радиомир», №8/2004, стр. 14.
- В. Коновалов., А. Разгильдеев. «Восстановление аккумуляторов». -«Радиомир», №3/2005, стр. 7.
- В. Коновалов. «Пульсирующее зарядно — восстановительное устройство». — «Радиолюбитель», №5/2007, стр. 30.
Автор: Владимир Коновалов г.
Иркутск-43, а/я 380
Восстановление кислотных аккумуляторов своими руками — инструкция для мастеров.
Большинство транспортных и погрузочных механизмов приводятся в движение, работают посредством электрического импульса, полученного от свинцово-кислотных аккумуляторов. Проблема использования таких накопителей энергии заключаются в снижающейся способности принимать заряд. Через 2-3 года АКБ утилизируют. Восстановление основных функций устройства возможно и экономически выгодно.
Содержание
- 1 Причины отбраковки кислотных аккумуляторов
- 2 Восстановление свинцово-кислотного аккумулятора после глубокого разряда
- 3 Восстановление кислотных аккумуляторов циклическим током
- 4 Видео
Причины отбраковки кислотных аккумуляторов
Кислотный аккумулятор представляет динамичную систему с непрерывно идущей внутри электрохимической реакцией. Именно она создает условия для приема энергии на хранение и передачи потребителю. Но в результате непрерывного процесса внутренние компоненты изнашиваются, преобразуются непрерывно.
Параллельно полезным идут паразитные реакции, ускоряющие процесс деградации устройства.
Результатом нарушения инструкции по эксплуатации прибора и по объективным причинам функциональность АКБ нарушается, происходит:
- сульфатация – отложение на пластинах кристаллического налета сульфата свинца, препятствующего накоплению заряда;
- разрушение свинцовой пластины, угольной решетки и осыпание активной массы на дно;
- короткое замыкание внутри банки и между корпусом и пластинами, вызванное механическим повреждением или внутренним замыканием шламом;
- разрушение корпуса аккумулятора резким ударом, взрывом или замерзанием электролита.
Независимо от причины, вызвавшей признаки отбраковки, изделие теряет способность выдавать ток нужных параметров. Возможно восстановление кислотного АКБ десульфатацией – разрушением трудно растворимого осадка химическим, физическим способами. Рассмотрим несколько методов электрического воздействия разрушающих осадок и восстановливающих функции кислотного аккумулятора.
Восстановление свинцово-кислотного аккумулятора после глубокого разряда
Глубокий разряд опасен образованием прочной корки на поверхности электропроводящих пластин. Если батарея систематически работает с недозарядом, сульфатация неизбежна. Налет на пластинах имеет нейтральный заряд и препятствует электрической диссоциации. Концентрация электролита снижается, так как активные ионы SO4– вступили в прочную связь и их в растворе мало.
При сульфатации емкость падает, батарея быстро заряжается, не дает нужный пусковой ток или отдает энергию недолго. Так, свинцово кислотный аккумулятор ИПБ, простаивающий в ожидании пуска, теряет до 20 % емкости за год. В случае отключения сетевого электричества, севшая АКБ не обеспечит аварийное освещение. Восстановление свинцово-кислотных аккумуляторов ИПБ и стартовых автомобильных позволит вернуть им первоначальную емкость, увеличить срок службы.
При глубоком разряде внутреннее сопротивление АКБ увеличивается, ток зарядки он принимать отказывается, кипит.
Наиболее часто используют методы восстановления кислотных аккумуляторов :
- длительный заряд малым током, если электролит прозрачный;
- зарядка слабым током, используя дистиллированную воду вместо электролита.
- импульсами большого тока.
Все способы десульфатирования можно применять при условии целостности корпуса и пластин, устойчивости замазки.
Восстановление кислотных аккумуляторов циклическим током
Застарелое сульфатирование, не оставляющее свободного места на пластинах убрать особенно сложно. Применение для восстановления забитых осадком кислотных аккумуляторов переменного тока – эффективный способ очистки. Синусоидная осцилограмма имеет положительные и отрицательные периоды. Положительная кривая энергии направляется на пробивание ходов к контактной пластине. Скопившиеся на поверхности частицы нейтрализуются периодически направляемыми отрицательными импульсами. Эффективность импульсного воздействия превосходит другие применяемые методы.
Электролит нагревается незначительно, соотношение периодов подачи отрицательных импульсов регулируется, в зависимости от состояния корочки сульфата свинца.
| Характеристика устройства Напряжение электросети, В | 220 |
| Напряжение аккумуляторов, В | 12 |
| Емкость аккумуляторов, А*ч | 2…90 |
| Вторичное напряжение, В | 2*18 |
| Мощность трансформатора, Вт | 120 |
| Зарядный ток, А | 0…5 |
| Импульс тока, А | до 50 |
| Мощность импульса, Вт | до 1000 |
| Разрядный ток, А | 0,25 |
| Время заряда при восстановлении, мс | 1…5 |
| Время разряда, мс | 10 |
| Время восстановления, ч | 5…7 |
Для создания десульфатора, необходимо доработать имеющееся зарядное устройство, использовав электрическую схему.
Импульсный десульфатор для восстановления кислотных аккумуляторов циклическим током обеспечивает автоматический процесс десульфатации, используя электронную схему управления, расположенную на печатной плате.
На панель управления выносится только выключатель, амперметр, регулятор тока заряда и предохранитель.
Устройство разработано в 1999 году, и выпущено небольшой партией. Но доработать обычное зарядное устройство, пользуясь схемой, доступно мастеру.
Видео
Предлагаем посмотреть сборку самодельного импульсного десульфатора с регулировкой и объяснение использования компонентов. Доступный способ и полезные сведения для создания схемы своими руками.
Восстановление кислотных аккумуляторов
Самостоятельное восстановление свинцово-кислотных аккумуляторов | Мастер
Если так получилось, что у Вас аккумулятор сел так, что лампочки перестали светится, или за зиму простоя аккумулятор недозаряжался и сел, после чего вы заряжаете аккумулятор а он очень быстро садится, это признак паразитной сульфатации.
Не спешите выбрасывать аккумулятор, его ещё можно вернуть к жизни.
Существует несколько способов и методов восстановления свинцово-кислотных аккумуляторов, в том числе не обслуживаемых. Преждевременное уменьшение ёмкости аккумулятора происходит по различным причинам, в основном, из-за сульфатации пластин, которая увеличивается от частых, глубоких разрядов, недозарядов, или же долго хранящихся разряженных аккумуляторных батарей. Восстанавливать можно не только автомобильные, но и любые другие аккумуляторы. Иногда восстановленная батарея прослужит дольше, чем купленная новая (особенно из дешевых). Плюс, Вы узнаете основные причины ускоренного износа аккумулятора, что позволит Вам в дальнейшем намного продлить срок его службы, благодаря правильной эксплуатации.
Восстановление ёмкости аккумуляторов
Самый простой и распространенный способ — многократной зарядки малым током с перерывами между зарядками. К концу первого и последующих зарядов напряжение на аккумуляторе повышается, и он перестаёт воспринимать заряд.
За время перерыва электродные потенциалы на поверхности и в глубине активной массы пластин выравниваются, при этом более плотный электролит из пор пластин диффундирует в межэлектродное пространство и снижает напряжение на аккумуляторе во время перерывов. В процессе циклического заряда, по мере набора аккумулятором ёмкости, плотность электролита повышается.
Когда плотность станет нормальной для данного типа аккумулятора, а напряжение на одной секции достигнет 2,5-2,7 В, заряд прекращают.
Режимы многократной зарядки:
Зарядный ток 0,04-0,06 номинальной ёмкости. Время первого и последующих зарядов — 6-8 часов. Время перерыва между зарядами — 8-16 часов. Количество циклов (заряд- перерыв) — 4-6 часов.
J зар. = 0,04+0,06*Cн.
Если нет зарядного устройства, по ссылке как сделать самодельное зарядное устройство для автомобиля.
Восстановление свинцового аккумулятора, с не полной потерей ёмкости.
Чтобы восстановить аккумулятор, который потерял ёмкость — растворить сульфаты (дисульфатировать), нужно просто подать, на него, высокое напряжение, и долго, его так держать.
Однако, с повышением напряжения, также и увеличивается интенсивность газовыделения. Поэтому, нам нужно делать паузы, для успокоения аккумулятора.
Берём аккумулятор, потерявший ёмкость из-за сульфатации. Наливаем в него воды, если он выкипел, но не много, примерно столько кубических сантиметров, сколько по паспорту ампер-часов. А то может и меньше. Подключаем его, через реле, времени к источнику тока, которое на 13 минут подключает аккумулятор к источнику и отключает на 13 минут. Сначала подаём 14,3-14,4 вольта, делаем полных 2 цикла. Держим под напряжением, после того, как оно достигнет настроенной величины, на аккумуляторе, в данном случае 14,3-14,4 вольта, сутки. После, чего повышаем напряжение до 14,5-14,6 в, также делаем два цикла. После чего повышаем напряжение до 14,8 В, и делаем столько циклов, пока при контрольном разряде, не обнаружите резкое сокращение прибавки ёмкости. Циклы нужны, не только для слежения, на сколько ёмкость добавляется, но и для того, чтобы электролит перемешивался, с вновь возникшей кислоте, из сульфата свинца.
После того, как восстановили аккумулятор, доливаем воды, до тех пор, пока не увидите, что вода перестала впитываться, внимательно следите, чтобы не перелить. После чего, пару циклов для перемешки электролита нужно сделать, но заряжать большим напряжением не нужно.
Экспериментальные данные
Для экспериментов с процессом дисульфатации, было сделано реле времени, которое, включало подачу тока, на 13 минут и отключало на 13 минут. Условия, и время действия напряжения, примерно одинаковы. Время действия, примерно сутки.
Если подавать, на сульфатированный аккумулятор 10 ач напряжение 14,3 вольта, сутки, 13 минут, через 13 минут. После чего проводим контрольный разряд на лампочку 2 ампера, то наблюдается увеличение времени свечения этой лампочки на 6-7 минут, если при исправном аккумуляторе, такой ёмкости, она светит 5 часов. При подаче 14,5 вольта, за такой-же сеанс, добавляется 10-13 минут свечения. При подаче 14,8 вольта, добавляется 24-29 минут ёмкости. Во всех случаях, наблюдается сильное газовыделение, чем больше напряжение, тем и газовыделение больше.
Из этих данных следует, что выгоднее для дисульфатации подавать 14,8 вольт.
Добавление ёмкости происходит в момент подачи напряжения, и зависит от времени действия его.
Оптимальным временем, считаю 1 сутки время действия напряжения 14,8 вольта. То есть, после того, как достигло напряжение 14,8 вольта, нужно продержать аккумулятор сутки, через реле времени, 13 мин через 13 мин.
В связи с тем, что при дисульфатации происходит сильное газовыделение, рекомендую воды много не наливать, налить столько кубических сантиметров, сколько ампер-часов имеет аккумулятор по паспорту. Чтобы оставались поры, для выхода газа, иначе механическим газовым воздействием, может осыпать намазку.
Восстановление ёмкости аккумуляторов быстро, но не очень просто
Способ отличается высокой эффективностью и оперативностью (аккумулятор восстанавливается менее чем за час).
Разряженный аккумулятор предварительно заряжают. Из заряженного аккумулятора сливают электролит и промывают 2-3 раза водой.
В промытый аккумулятор заливают аммиачный раствор трилона Б (ЭТИЛЕНДИАМИНТЕТРАУКСУСНОКИСЛОГО натрия), содержащий 2 весовых процента трилона Б и 5 процентов аммиака. Время десульфатации раствором — 40-60 мин.
Процесс десульфатации сопровождается выделение газа и возникновением на поверхности раствора мелких брызг. Прекращение газовыделения свидетельствует о завершении процесса. При сильной сульфатации обработку раствором следует повторить.
После обработки аккумулятор промывают не менее 2-3 раз дистиллированной водой, затем заполняют электролитом нормальной плотности.
Залитый аккумулятор заряжают зарядным током до номинальной ёмкости согласно рекомендациям в паспорте.
По вопросу приготовления раствора желательно обратиться на предприятия, имеющие химические лаборатории. Раствор хранить в затемнённом месте в сосуде с герметической крышкой во избежание испарения аммиака.
Восстановление ёмкости методом дисульфатации постоянным, стабилизированным напряжением.
Этот способ восстановления имеет 100 процентную эффективность, другими словами, если не удастся этим способом восстановить аккумулятор, то не удастся его восстановить ни каким другим способом.
Я восстанавливал таким способом всякие аккумуляторы и с полной потерей ёмкости, напряжение на которых было около нуля вольт (0,5в), и не полной потерей когда напряжение менее 13,0в.
Сам способ очень простой.
Подаём 14,7 — 15 Вольт (ограничиваем ток до 1,5 ампера, если аккумулятор 10-15 ач) на потерявший ёмкость аккумулятор, и так оставляем на 12-15 часов. Батарея будет кипеть, но не пугаться, так и должно быть.
После этого, немного разряжаем, например, подключаем лампочку, чтобы электролит перемешался.
Дальше ставим на зарядку также как и первый раз: подаём 14,7-15 Вольт (напряжение просядет, но оно не должно превышать 14,7-15 Вольт, когда аккумулятор зарядится, то есть ограничить 14,7-15 В), и так оставляем еще на 12-15 часов.
После этого, отключаем стабилизатор напряжения, и даём отстояться аккумулятору где-то сутки, после чего делаем замер напряжения, который должен быть в районе 13,0-13,2 вольт при +20 градусах.
Если напряжение менее этой величины, повторяем циклы восстановления до тех пор, пока напряжение не поднимется, до указанных цифр.
Если напряжение на аккумуляторе не достигает 13,0 В, а где-то в районе 12,7 В, это тоже может быть не плохо, для слабой плотности электролита это нормальное напряжение. Если же напряжение не достигло и 10 вольт, этот аккумулятор сломан механически: замкнули пластины, обсыпались пластины и т.д. Такому аккумулятору дорога только на металлолом.
Лучше, конечно, делать контрольный разряд после каждого цикла восстановления, чтобы нам иметь представление о добавлении или не добавлении ёмкости. Для этого находим лампочку с такой нагрузкой, чтобы аккумулятор разрядился за 4-5 часов, чтоб нам много не ждать и замеряем время разряда, но учтите, напряжение батареи нельзя допустить ниже 10,5 В при разряде.
Ещё очень важное замечание. Если аккумулятор герметизированный AGM или гелевый, то не оставляйте клапаны открытыми, воздух не должен поступать в пластины, иначе ёмкость потеряется. Перед восстановлением таких аккумуляторов желательно добавить воды. Для этого отрываем верхнюю пластмассовую крышку, чтобы добраться до резиновых клапанов, поднимаем клапаны и со шприца доливаем дистиллированную воду, но не много, чтобы вода чуть чуть покрыла пластины(не наливать больше!).
Чтобы увидеть воду нужно чем-то посветить, например зажигалкой-фонариком. Закрываем клапаны, сверху крышкой придавливаем и заматываем скотчем.
Если аккумулятор потерял всю ёмкость, это когда напряжение менее 10 В.
Подключаем восстанавливаемый аккумулятор к стабилизированному источнику напряжения на котором должно быть настроено 15 в (ток ограничен до 1/10 от ёмкости аккумулятора). И ждать часов 15. В это время посматривать время от времени, в какое-то время аккумулятор начнёт медленный приём тока, а напряжение будет падать в этот момент, потом ток увеличится до максимального а напряжение упадёт до низшей точки (обычно это около 12,4 в), после этого момента ждём 15 часов, чтобы аккумулятор зарядился. Потом восстанавливаем аккумулятор как частично потерявший ёмкость (см. выше).
Бывают такие случаи, когда аккумулятор не начинает принимать ток и после 15 часов. Тогда следует увеличить напряжения до 20 вольт, я добавлял и больше, немного посидеть несколько минут и посмотреть по току, может пойти сразу.
Если ток сразу не пошёл, тогда нужно почаще посматривать, главное не пропустить тот момент, когда аккумулятор зарядится, чтобы напряжение на нём не превысило 15 В, то-есть нам нужно ограничить напряжение как можно быстрее до зарядки.
Да, ещё очень важное замечание, не останавливайте процесс восстановления на пол пути, обязательно закончите цикл.
Восстановление аккумулятора кратковременным импульсом тока большой величины.
Иногда случается так, что вследствие каких-либо причин, пластины одной из банок аккумулятора каким-либо образом замкнулись и их заряд становится невозможным.
Логично предположить, что причину замыкания можно устранить путём выжигания проблемного участка. Для этого аккумулятор подключают к источнику очень сильного тока, не менее 100 ампер, например, сварочный аппарат, с выпрямительным диодом на выходе. Цепь замыкается на 1-2 секунды, за это время причина замыкания должна испариться из-за сильного перегрева.
Несколько применений и эффективность данного способа на практике.
Лично мне попадался один 7 а.ч. свинцовый аккумулятор CSB с замкнутой банкой. Аккумулятор пролежал несколько лет без зарядки. Причина замыкания, скорее всего, была в том, что пластины аккумулятора из-за обильно отложившегося сульфата, были покороблены, и проткнулся сепаратор.
Подключив к сварочному аппарату на 2-3 секунды, замыкание удалось устранить, но последующие меры восстановления были безуспешными, что и неудивительно, ведь полностью потерявшие ёмкость свинцовые необслуживаемые аккумуляторы, не восстанавливаются. Но применение данного метода к другим типам аккумуляторов может быть вполне обоснованным.
Пример 2.
О своём опыте применения данного метода к никель-кадмиевому (NiCd) аккумулятору, мне поведал один знакомый, ему таким способом удалось реанимировать и ввести в эксплуатацию шахтный никель-кадмиевый аккумулятор, «KCSL 12», для коногонок.
Пример3.
Другой знакомый откачал литий-ионный (Li-ion) аккумулятор от DVD переносного проигрывателя. В литий-ионных аккумуляторах при глубоком разряде иногда образуется медный, замыкающий шунт между пластинами.
Результатом восстановления, был таков, что ёмкость аккумулятора стала выше, чем она была в тот момент, когда он был новым.
Подробнее о восстановлении батареи смартфона — методы и способы.
Восстановление обслуживаемых аккумуляторов в частности автомобильных.
Есть один способ способный восстановить ваш аккумулятор.
Суть способа.
Выливаем весь электролит. Заливаем в аккумулятор дистиллированную воду до уровня покрытия пластин. Подключаем к аккумулятору постоянное напряжение около 14 вольт и оставляем на 1-2 часа. После чего прислушиваемся к аккумулятору, если слышим, что он бурлит, немного снижаем напряжение. Оставляем на полчаса и прислушиваемся снова: наша задача держать такое напряжение на аккумуляторе, чтобы газовыделение было минимальным, но чтобы оно было.
Держим, под таким напряжением, аккумулятор неделю, а лучше две. После этого дистиллированная вода в аккумуляторе превратится в электролит слабой плотности, за счёт растворения сульфата свинца и его превращения в молекулы серной килоты, в результате химической реакции.
Сливаем весь электролит, и заливаем снова дистиллированную воду. Также, подключаем напряжение, следим, чтобы аккумулятор немного, иногда пускал пузырьки, и держим 1-2 недели.
Если электролит больше не меняет плотность, то можно прекращать дисульфатацию.
После этого сливаем образовавшийся слабый электролит и вливаем электролит нормальной плотности. Подключаем ваше зарядное устройство и заряжаем аккумулятор как обычно, до состояния полной заряженности.
После этого нужно померить плотность электролита и выровнять до нормальной плотности во всех банках.
Всё ваш аккумулятор восстановлен.
Если вам нечем померить уровень электролита низкой плотности, то, на всякий случай, можете выполнить ещё один, третий, такой цикл.
Указанные процедуры применять имеет смысл, если пластины аккумулятора ещё целые, если в вашем аккумуляторе явно просматривается осадок особенно с кусками пластин свинца, то оно того явно не стоит.
Что нужно знать для ухода за аккумуляторной батареей и приготовления электролита — подробности и нюансы.
Основные причины, приводящих к сульфатации (износу) аккумулятора.
1. Высокая температура, свыше 40 градусов.
2. Частый недолгий перезаряд. Единичный долгий перезаряд.
3. Частый недозаряд.
4. Долгое хранение в разряженном состоянии.
5. Большая нагрузка при низкой температуре.
6. Глубокий разряд, ниже 10,5 Вольт, в частности, особенно опасен, если аккумулятор еле дышит, а если он ещё и работает в холоде, то это, скорее всего, для него будет последним циклом.
Следуйте простым правилам и Ваш аккумулятор будет служить долго.
Зарядное устройство с циклическим током для восстановления кислотных аккумуляторных батарей, батареек АА, ААА, Крона и никель-кадмиевых аккумуляторов
Заряд кислотных аккумуляторных батарей сопряжен с выделением сероводородных соединений, эти испарения вредны для человека и для окружающей среды. Снизить выделения сероводородных соединений, а также восстановить электроды старых батарей можно, заряжая аккумулятор циклическим током.
Экспериментально установлено, чтоб восстановить аккумулятор с глубокой сульфатацией время разряда должно составлять 25% цикла восстановления при токе до 10% от тока заряда. Циклический заряд импульсным током снижает внутреннее сопротивление аккумулятора, уменьшает нагрев электролита и пластин электродов. Короткие по времени и мощные по амплитуде токи заряда позволяют расплавить кристаллы сульфата свинца и уменьшить расход электроэнергии при заряде [1].
Содержание / Contents
Камрад, рассмотри датагорские рекомендации
🌼 Полезные и проверенные железяки, можно брать
Опробовано в лаборатории редакции или читателями.
Трансформатор R-core 30Ватт 2 x 6V 9V 12V 15V 18V 24V 30V
Паяльная станция 80W SUGON T26, жала и ручки JBC!
Отличная прочная сумочка для инструмента и мелочей
Хороший кабель Display Port для монитора, DP1.
4
Конденсаторы WIMA MKP2 полипропилен
Трансформатор-тор 30 Ватт, 12V 15V 18V 24V 28V 30V 36V
Панельки для электронных ламп 8 пин, керамика
Учитывая выше указанные особенности изготовлено устройство для заряда аккумуляторных батарей с напряжением от 2 до 14 В (Рис. 1). Формирователь импульсов DD1 и DD2 собран на микросхемах серии К561, позволяющий получить равные между собой интервалы заряд-разряд, а также паузы между ними по 25% от полного времени цикла. Частота задающего генератора на микросхеме DD1 регулируется в пределах 3 – 200 Гц резистором R1. Делитель частоты на 8 собран на DD2. Резисторы R5 и R6 позволяют регулировать ток заряда и разряда, соответственно. Переключатель SA1 подключает измерительный прибор РА1 к разным участкам схемы, этим позволяет контролировать ток заряда, разряда и напряжение на батареи.
Транзисторы VT1, VT4 – маломощные кремниевые, например КТ503Б, КТ503В, КТ315Б, VT2 – мощный кремниевый, например КТ818, КТ825, КТ837 с любыми буквенными индексами, VT3 – мощный полевой транзистор с n-каналом на напряжение сток-исток более 40 В, ток стока более 50 А, например IRF3205, IRFP260.
Диоды VD2 – VD5 рассчитанные на прямой ток не менее 5 А. Вместо микросхем серии К561 можно применить серии К176, К564. Силовой трансформатор габаритной мощностью не менее 40 Вт.
Измерительный прибор РА1 с током полного отклонения стрелки 200 мкА с нулем посредине. Светодиод VD1 – зеленого цвета, служит индикатором питания. Транзисторы VT2 и VT3 установлены на радиатор площадью не менее 50 см кв. через слюдяные прокладки.
На переднюю панель выведены оси резисторов R5 и R6, микроамперметр РА1, переключатели SA1 и SA2, светодиод VD1. Клеммы для подключения аккумуляторной батареи и предохранитель FU1 установлены на задней стенке.
Для построения универсального зарядного устройства для кислотных автомобильных аккумуляторов емкостью более 60А•час необходимо диоды VD2 – VD5 заменить диодной сборкой на ток не менее 20 А, например KBPC3510, KBPC5010, MB5010, силовой трансформатор Тр1 с напряжением на вторичной обмотке 18 В и током нагрузки 10 – 20 А, емкость конденсатора С3 следует увеличить до 10000 мкФ.
Плата разведена вручную, глядя на схему и имеющиеся детали, с помощью карандаша и линейки, потом резаком из полотна от ножовки по металлу и металлической линейки разрезаются промежутки между дорожками, готовая плата получается за 20 — 40 минут (в зависимости от сложности схемы), вот и все, можно запаивать детальки.
После завершения монтажа проверяем правильность соединений, подбираем сопротивления резисторов R12 – R14, калибруем измерительный прибор РА1 на соответствующих режимах измерения. Подсоединяем аккумуляторную батарею, выставляем последовательно ток заряда, ток разряда = 0,1*I зар.
, контролируем напряжение батареи. Следует заметить, что зарядный и разрядный ток носит импульсный характер, пиковое значение которого больше от среднего (который показывает амперметр) примерно в 8 – 10 раз.
Указанным устройством регенерируются, кроме кислотных, никель-кадмиевые аккумуляторные батареи, и даже гальванические элементы АА, ААА, Крона и др.
ЗУ чудес не делает, «из старой бабы девку не сделать», но позволяет им (АКБ) какое то время еще прослужить на благо электроники.
Изготовлено еще одно ЗУ, специально для востановления и зарядки гальванических батарей, в.т.ч. Крона.
Плата изготовлена с помощью резака из полотна ножовки по металлу и линейки, соответственно имеющихся в наличии деталей, монтаж со стороны дорожек, как всегда.
Вид изнутри (корпус слегка великоват, там можно разместить еще одно ЗУ):
Использованная литература:
1. В. Коновалов, А. Вантеев. Восстановление кислотных аккумуляторов циклическим током. – Радиомир №7 2011 с. 10.
Мельничук Василий Васильевич (UR5YW), г. Черновцы, Украина,
Планета Земля, Солнечная система
Восстановление кислотных аккумуляторов | Каталог самоделок
Чаще всего кислотные аккумуляторы используются как автомобильные источники тока. Существует несколько причин выхода автомобильных аккумуляторов из строя, но объединяет их одно – небрежное обращение с аккумуляторной батареей.
Первая и главная причина потери ёмкости батареи – засульфатированность пластин, которая случается из-за полного разряда аккумулятора или чрезмерной нагрузки на него, которая не даёт восстановиться аккумулятору.
Поэтому не оставляйте машину с включённым светом надолго, и не нужно крутить безостановочно стартер, а делать паузы в полминуты.
Вторая причина – разрушение и осыпание пластин, наступает из-за хранения слабо заряженного аккумулятора в течение длительного времени, а особенно в неотапливаемом помещении при морозе. У аккумулятора с разрушенными пластинами электролит грязный – с примесями частиц сульфида свинца.
Третья причина – замыкание между пластинами является тяжёлым последствием разрушения пластин. При заряжании батареи, с внутренним замыканием, повреждённые секции в ней будут нагреваться, а электролит из них выкипать.
Засульфатированность пластин эффективно можно разрушить циклическим заряжанием. И так начинаем: берём повреждённый аккумулятор, и если в нем низкий уровень электролита, наливаем в него только дистиллированную воду. Хотите и дальше разрушать аккумулятор сульфатацией – не думая наливайте раствор серной кислоты.
Дальше подключайте батарею на 12 В к зарядному устройству под напряжение около 15 В, а батарею на 6 В нужно заряжать напряжением 7,5 В, но ограниченно всего на 13 – 15 минут. Потом выключайте питание, выдерживайте паузу в 13 – 15 минут, и снова ставьте аккумулятор заряжаться на такое же время. Эти циклы нужны для перемешивания электролита с образующейся кислотой из сульфата свинца. Отлично будет, если уже немного заряженный аккумулятор, разряжать лампочкой на 5 – 10 Вт. Но учтите то, что нельзя разряжать батарею ниже напряжения 10,5 В.
Десульфатировать нужно до тех пор, пока не восстановится плотность электролита, то есть когда напряжение на каждой секции не будет падать ниже 2,1 В, что равняется: 12,6 В для аккумулятора на 12 В, и 6,3 В для аккумулятора на 6 В.
По окончании циклов заряжания, не забудьте долить израсходованную на водород дистиллированную воду до требуемого уровня.
Разрушение и осыпание пластин аккумулятора не должно помешать восстановить его длительным заряжанием малым током.
Сначала нужно батарею с повреждёнными пластинами промыть дистиллированной водой. Если примеси в промывочной воде много, то нужно повторять очистку пока взвешенные частицы в воде не будут заметны. В прочищенный аккумулятор заливаем, выше уровня пластин, только дистиллированную воду. Потом подключаем батарею к зарядному устройству под напряжение около 14 В, при этом зарядной ток не должен превышать значение 0,05 от ёмкости аккумулятора. Если наблюдать косвенно – не ориентируясь на показания амперметра, то необходимо держать такое напряжение, при котором газовыделение из батареи будет минимальным, но чтобы оно обязательно было. В таком зарядном режиме нужно держать аккумулятор как можно дольше – до двух недель. Но за любым включённым электроприбором нужно наблюдать. А заряжающийся аккумулятор – это всё равно, что включённый утюг.
Позже замеряйте плотность залитой воды, и если она стала слабым электролитом, тогда сливайте её. В батарею снова заливайте дистиллированную воду, и заряжайте, как и раньше – одну или две недели.
Прекращайте заряжать, когда при напряжении 15 В прекратиться газовыделение из аккумулятора. Теперь вам остаётся только поменять получившийся слабый электролитический раствор на электролит с достаточной плотностью.
Замыкание между пластинами аккумулятора часто устраняется хорошей промывкой его от осыпавшихся частиц. Но более эффективной будет попытка разрушить участок замыкания раствором с десульфатирующей присадкой к электролиту, которую можно купить. Раствор дистиллированной воды с 5 – 8 % присадки заливают в промытый аккумулятор, и оставляют на один час. В течение этого времени будут активно разлагаться сульфатные отложения, что будет сопровождаться кипением раствора. При сильной сульфатации пластин понадобится поменять раствор с присадкой несколько раз, пока не удастся разрушить участок замыкания. Отремонтированный с помощью десульфатирующей присадки аккумулятор нужно промыть не менее двух раз дистиллированной водой. В чистый аккумулятор нужно залить электролит нормальной плотности.
В конечном итоге: хорошо зарядив восстановленный аккумулятор, и проверив через час напряжение на нем, которое должно быть не ниже положенных 12 В или 6 В – вы узнаете, получилось ли отремонтировать аккумулятор или нет. Конечно, чем так мучиться лучше узнать способы увеличения сроков службы АКБ
Автор: Виталий Петрович. Украина, Лисичанск.
Восстановительный заряд автомобильных AGM аккумуляторов после глубокого разряда на примере Topla Stop&Go AG60 / Хабр
Привет, Хабр! Сегодня мы прольём свет на некое тайное знание о современных свинцовых аккумуляторах, которое есть в официальных инструкциях от производителей, но большинство читателей его не замечает, во многом по причине популярных аккумуляторных предрассудков и мифов.
Начало истории этой Topla AGM Stop&Go AG60 в предыдущей статье.
На момент данного этапа эксперимента в лаборатории появился снискавший заслуженное признание тестер аккумуляторных батарей Konnwei KW600, гораздо более современный и продвинутый по сравнению с двумя использованными в КТЦ Topla ранее.
Тем не менее, и он считает разряженную Topla AGM Stop&Go AG60 негодной, предписывая отправить в утиль, а не заряжать. А мы всё же зарядим! Прибор — хорошо, умный, с красивым цветным экраном и USB подключением к ПК — ещё лучше, но голову на плечах он не заменяет.
В качестве отправной точки можно изучить инструкцию по эксплуатации и безопасности к 12V VRLA AGM АКБ, предоставляемую компанией Exide.
Для восстановительного заряда воспользуемся прибором Кулон-912, представляющим собой программируемое зарядно-разрядное устройство на основе стабилизированного источника тока и напряжения (CC/CV) с цифровым управлением и возможностью удалённого управления по wi-fi.
Иметь столь продвинутый прибор автомобилисту удобно, но необязательно. Можно обойтись любым зарядным устройством (ЗУ) с ручным режимом, регулируемым блоком питания (БП) или DC/DC преобразователем со стабилизацией (ограничением) напряжения и тока и их индикацией. Либо адаптивным ЗУ, автоматически устанавливающим токи и напряжения согласно его алгоритму.
Главное, чтобы прибор обеспечивал такие параметры заряда, (ток, напряжение, время этапа), о которых пойдёт речь ниже, и прибором или человеком осуществлялся контроль их соблюдения. Если напряжение недостаточно, или не контролируется, и тому подобное, вероятность положительных результатов резко стремится к нулю.
Для — этапа основного заряда — автомобильного AGM аккумулятора максимальное напряжение устанавливаем 14.4 вольта, если температура АКБ выше 25 градусов Цельсия. Если ниже — 14.7 вольт, тогда напряжение начала снижения тока, (если оно предусмотрено Вашим ЗУ), ставим 14.4.
Ток основного заряда 10% номинальной ёмкости, ток окончания — 1%. Для 60 А*ч это соответственно 6 и 0.6 ампер. Максимальное время этапа можно оставить без ограничения.
Для этапа дозаряда устанавливаем такое же напряжение 14.7 вольт, ток 3% ёмкости, время 48 часов.
Параметры этапа буферного хранения: напряжение 13.
6 вольт, максимальный ток 0.4 ампера.
При восстановлении очень глубоко разряженной или сильно изношенной АКБ рекомендуется ограничить ток основного заряда 2-5 процентами номинальной ёмкости.Для 60 А*ч это от 1.2 до 3 ампер. Рекомендация особенно актуальная при напряжении на клеммах ниже 12 вольт, для чего можно активировать этап предзаряда. Но наша АКБ новая, потому основной заряд будем производить током 10% = 6А.
Программируемые ЗУ позволяют использовать разные этапы профиля по отдельности или один за другим на усмотрение пользователя, тогда как адаптивные ЗУ могут выбирать этап и его параметры, а также переходить между этапами автоматически в реальном времени, в зависимости от состояния АКБ.
Для адаптивных ЗУ от пользователя также требуется указать отправные точки определения параметров. Обычно это диапазон ёмкости АКБ, отвечающий за силу тока, и диапазоны напряжений, определяемых типом АКБ и температурой, задаваемые номером программы или ограничением напряжения, которые также влияют на число и последовательность этапов.
Если установлено слишком высокое значение напряжения, адаптивное ЗУ может продолжать заряд, пока он не будет завершён пользователем. Это предусматривается для полного выравнивающего заряда аккумуляторов, нуждающихся в значительной десульфатации и (или) проявляющих склонность к стойкому расслоению электролита. Разумеется, при таких настройках пользователь должен периодически следить за ходом процесса и температурой аккумуляторной батареи.
Запускаем заряд. Несмотря на то, что этап предзаряда не активирован, Кулон-912 не сразу включает заданные 6 ампер, а постепенно повышает силу тока с нуля.
Прошло 12 часов, аккумулятору сообщено 58.19 А*ч. Ток уже 0.7 А. Скоро он снизится до 0.6, и ЗУ перейдёт к дозаряду. Если следовать инструкции от Exide, можно было установить ток завершения заряда не 1, а 2 процента, это для нашей АКБ 1.2 А. Тогда переход от основного заряда к дозаряду уже произошёл бы.
В зависимости от температуры и состояния аккумулятора, и AGM, и другие типы АКБ могут «застревать» при напряжении завершения основного заряда на некотором значении тока.
Дело в том, что 12-вольтовая батарея состоит из шести банок, в которых находится 12 полублоков по нескольку пластин, активные массы каждой из которых имеют длину, ширину, толщину и объём. Имеется и расслоение электролита, которое в AGM выражено слабо, а в «мокрых» аккумуляторах сильно.
Неизбежно возникающий и прогрессирующий разбаланс между банками, полублоками, участками АМ ведёт к тому, что в разных местах батареи при заряде идут разные процессы. При одних и тех же токе и напряжении на клеммах, токи между участками АМ и потенциалы полублоков распределяются по-разному.
Потому, если ЗУ позволяет автоматически, или у пользователя есть возможность и желание следить за параметрами, можно установить продвинутое условие перехода от основного заряда в дозаряд: ток при максимальном напряжении основного заряда снизился до 1% номинальной ёмкости, либо он ниже 2% и не снижается в течение 2 или более часов.
Чем более полно осуществлён каждый этап заряда, тем более полное восстановление аккумуляторной батареи у нас получится.
Данные рекомендации приведены для заряда постоянным током и напряжением. В случае ЗУ, использующих прерывистый или асимметричный (реверсивный) ток, значения напряжений и токов перехода между этапами, а также вольтамперные характеристики батареи после этапов, будут другими.
Дело в том, что потенциалы реальной свинцово-кислотной электрохимической ячейки при отсутствии или том или ином направлении, (разряд / заряд), тока во внешней цепи складываются не только из термодинамической ЭДС и падении напряжения на внутреннем сопротивлении, но и совокупности нескольких ЭДС поляризации, куда вносят свой вклад, в частности, наличие газов в порах активных масс и расположение носителей заряда, — ионов, — в объёме электролита.
Процессы выработки и расхода газов, движения ионов, имеют свою кинетику. Потому электрохимики говорят применительно к электрохимической ячейке о вольтамперной характеристике во времени, или отклике на зарядный и разрядный импульс.
И потому для заряда современных свинцовых АКБ со специальными добавками в активные массы и продвинутой конструкцией сепараторов, влияющих на движение ионов и газов, используются многоступенчатые профили заряда и иногда особые формы тока. (Можно вспомнить, что генераторы транспортных средств и трансформаторные ЗУ заряжают АКБ не постоянным, а пульсирующим током).
Температура аккумулятора 26.4 градуса Цельсия, в помещении 23 градуса. Нагрев при заряде совсем небольшой.
Тем временем, практически сразу после предыдущего фото ток снизился до 600 мА, ЗУ перешло в дозаряд. После суток дозаряда ток 130 мА.
Подходят к завершению вторые сутки дозаряда. Ток колеблется от 40 до 100 мА.
На этом большинство посчитает, что все этапы профиля заряда завершены, всё, что можно и нужно было сделать для восстановления АКБ, сделано. Но так ли это?! Процитируем официальную инструкцию от Эксайд.
Завершающий этап зарядки проводится путем использования постоянного тока (2% номинальной емкости) в течение 2 часов.На всех этапах зарядки температура батареи не должна превышать 50°C.
На всех этапах зарядки температура батареи не должна превышать 50°C.Где здесь указано максимальное напряжение на клеммах аккумулятора? — Нигде, потому что это этап зарядки постоянным током 2% номинальной емкости без ограничения напряжения. Предписывается только соблюдать фиксированное время этапа — 2 часа, и контролировать температуру АКБ, чтобы она не превысила 50 градусов Цельсия.
Эксайд не одинок в таких «высоковольтных» рекомендациях. Для примера, Chaowei для Chilwee EVF и Tianneng для TNE рекомендуют этап заряда напряжением до 16.02В, током 1% ёмкости, не более 2 часов, после завершения основного заряда и двух этапов дозаряда, и при условии, что основной заряд продолжался более 3 часов, т.е. аккумулятор был разряжен в достаточно значительной степени.
Этот режим более мягкий и осторожный, но и предназначается он не для стартерных AGM, а для тяговых гелевых АКБ с углеродными добавками в активные массы. И он необходим для предотвращения деградации аккумуляторов сульфатацией от хронического прогрессирующего недозаряда.
Максимальное напряжение, которое может выдать Кулон-912, равно 16.5 вольт. Его и установим. Время 2 часа, без пауз и реверса. Запускаем.
Напряжение быстро достигло максимума, ток снижается. Если строго следовать инструкции Exide, нужно напряжение ещё выше, чтобы стабилизировать ток 2% на протяжении всех двух часов, но Кулон-912 такой технической возможности не предоставляет.
Прошло 36 минут, ток при 16.49 В колеблется от 200 до 410 мА.
После двух часов завершающего этапа «высоковольтного» дозаряда температура АКБ 27.8 градуса. Аккумулятор не «закипел» и не раздулся.
Ведь мы не превышали ток и время этапа.
При длительном нахождении даже под буферным напряжением в источниках бесперебойного питания изношенные AGM аккумуляторы перегреваются и вздуваются.
Чтобы это предотвратить, можно долить дистиллированную воду и произвести полный десульфатирующий дозаряд. Таким способом во многих случаях удаётся восстановить AGM аккумулятор ИБП, если несуще-токоведущие конструкции из свинцового сплава не разрушены длительным перезарядом.
Однако после вскрытия крышек над клапанами и долива появляется риск утечки электролита при расположении АКБ не вверх пробками.
Спросите, какой может быть перезаряд у сульфатированного, то есть, недозаряженного аккумулятора? — Такой, что при недостатке воды и напряжения для преобразования рабочих сульфатов в заряженные активные массы, электроэнергия идёт на дальнейшую потерю воды и наработку активных масс из решёток и тоководов. Положительные окисляются и рассыпаются, а отрицательные из сплошных становятся губчатыми. Иногда при вскрытии вышедшей из строя AGM АКБ обнаруживаются наросты губчатого свинца, приведшие к короткому замыканию.
В случае работы АКБ под буферным напряжением 13.8 В, инструкция Эксайд предписывает рассмотеть возможность применения такого трёхступенчатого профиля заряда, (основной заряд, первый дозаряд, второй дозаряд), раз в месяц. Как минимум, это необходимо делать два раза в год. При зимней эксплуатации, подзаряд (без третьего этапа) желательно производить раз в неделю.
Диалектика свинцово-кислотных батарей такова, что недозаряд ведёт к сульфатации, а перезаряд к потере воды и коррозии. Противоречие разрешается следующим образом: рабочие заряды и в циклическом, и в буферном режимах осуществляются при пониженных напряжениях, минимизирующих коррозию и потерю воды, но неизбежный при такой эксплуатации недозаряд компенсируется периодическим полным стационарным выравнивающим дозарядом. Также последний необходим после каждого глубокого разряда аккумуляторной батареи.
Непонимание этой диалектики, разницы между повседневным и «лечебно-профилактическим» зарядами, и необходимости соблюдения напряжений, токов, времени, условий начала и завершения этапов зарядного профиля ведут к возникновению и поддержанию мифов и предрассудков на тему аккумуляторов и зарядных устройств.
Также следует понимать, что рекомендации и предписания в различной литературе даются применительно к тому оборудованию, наличие которого предполагается в распоряжении адресата.
Например, стабилизаторы постоянного тока, (за исключением барретеров, в качестве которых применяются лампочки и иные мощные проволочные резисторы), вошли в доступный арсенал для обслуживания АКБ не сразу, и до сих пор имеются не везде. Потому до сих пор действует немало документации, составленной под старое оборудование, где приходится ограничивать напряжение в силу невозможности тонко и оперативно регулировать ток.
После суточного отстоя, сравним показания двух аккумуляторных тестеров, старого DHC BT280 и нового Konnwei KW600.
Новый тестер выдал показания как старый в режиме обычных, не AGM АКБ.
По этому вопросу Виктор написал представителю Konnwei, в ответ получена рекомендация обновить прошивку тестера с помощью официального приложения, так как алгоритмы для разных типов АКБ у них тогда были на стадии доработки. (Обновлений с тех пор было несколько, и в 2021 году с тестерами Konnwei всё отлично). А пока, (на август 2019 года), достоверными считаем показания DHC BT280, которые проявили повторяемость на протяжении испытаний двух АКБ Topla.
Итак, пусковые характеристики этого AGM аккумулятора мы восстановили. Что насчёт ёмкости? Произведём восьмой по счёту контрольный разряд по ГОСТ.
Ёмкость 20-часового разряда поднялась на 5,63%, и теперь на 4,43% превышает номинальную! Прекрасный результат!
Заметим, что только дозаряд с повышенным перенапряжением позволил полностью восстановить ёмкость после недозаряда ЗУ BL1215 в КТЦ4, когда аккумулятор потерял 5.34% ёмкости.
Краш-тест этой АКБ вместе с параллельно тестируемой Topla Energy E60X недельным разрядом включенными фарами будет в следующей публикации.
Статья написана в сотрудничестве с автором экспериментов и видео — Аккумуляторщиком Виктором VECTOR.
Электроника | Бесплатный полнотекстовый | Предложение по процедуре зарядки аккумуляторов, включая регенерацию короткозамкнутых и глубоко разряженных тяговых аккумуляторов LiFePO4
1. Введение
Литий-ионные аккумуляторы успешно вошли в нашу повседневную жизнь, от продуктов 3C до электромобилей.
Например, недавно разработанная литий-железо-фосфатная батарея (LiFePO 4 ) с большей энергоемкостью и более безопасными химическими характеристиками считается отличным источником энергии для будущих электромобилей. К сожалению, капитальные затраты на эти литий-ионные аккумуляторы еще недостаточно низки, чтобы существенно снизить общую стоимость электромобиля для привлечения многочисленных клиентов. Следовательно, это фатальное узкое место напрямую влияет на универсальную адаптивность электромобилей. Некоторые исследования показали, что стоимость литий-ионных аккумуляторов должна быть снижена примерно на 50%, чтобы они могли полностью конкурировать с автомобилями на обычном топливе с большими шансами [1,2,3]. В настоящее время в Европе зарегистрировано около 200 миллионов транспортных средств (примерно 80% — легковые и 20% — коммерческие автомобили). Автомобильные аккумуляторы через два-три года приходят в негодность, и люди их выбрасывают [4]. Если в течение года заменяется только одна батарея из пяти, то в год собирается 15 миллионов батарей.
Тем не менее, только в Европе выбрасывается более 15 миллионов аккумуляторов. К сожалению, только одна треть от общего количества перерабатывается производителями, а остальное либо уничтожается, либо сбрасывается в леса, реки и другие места [5,6,7]. Существенной причиной такого увеличения количества используемых аккумуляторов является короткий жизненный цикл свинцово-кислотных аккумуляторов. Кроме того, крупногабаритные батареи, используемые для электрических грузовиков, являются дорогостоящими, стоимость которых варьируется от 300 до 1500 евро, и, следовательно, связаны с очень высокими периодическими расходами, а затем и с более дорогими продуктами. Предотвращение повреждения этого типа батарей и продление их жизненного цикла будет иметь большое экономическое значение [8,9].,10].
Переработка, а также регенерация/восстановление использованных или поврежденных аккумуляторных элементов, таким образом, является темой, которую необходимо принять, если рассматривается устойчивость, связанная с окружающей средой и затратами [11,12,13].
В настоящее время процессы регенерации доступны в основном для свинцово-кислотных и NiMH аккумуляторов, используемых в больших системах хранения электроэнергии или гибридных транспортных средствах. Устройства-мишени представляют собой аккумуляторы, в которых обе электродные пластины осаждаются кристаллами, а электролит состоит исключительно из дистиллированной воды. Традиционное зарядное устройство не сможет зарядить такой аккумулятор, потому что он требует регенерации. Процесс регенерации обычно состоит из набора мощных электрических импульсов, которые разрушают кристаллизованные слои. Производители аккумуляторных регенераторов в силу ноу-хау компании не описывают процедуры регенерации, а каждый применяет отдельно разработанную систему. Исходя из этого, трудно наблюдать и определить точную методологию регенерации [14,15,16].
Что касается перспектив использования литиевых элементов для электромобилей, то на первый план выйдет тема регенерации, поскольку цена на литий все еще высока.
Следовательно, процесс изготовления тяговых батарей представляет собой дорогостоящую процедуру. В настоящее время разработано множество методов анализа, разработки моделей и алгоритмов оценки состояния заряда и работоспособности, позволяющих точно оценить срок службы тяговых накопителей энергии [17,18,19].]. Однако недостаточно исследований, посвященных возможностям регенерации поврежденных клеток, которые после правильного процесса восстановления емкости можно было бы вторично использовать в процессе накопления энергии.
Таким образом, в рамках представленной статьи представлена экспериментальная методика для поврежденной батареи (основное внимание уделено тяговым элементам LiFePO 4 ) с учетом различных типов повреждений. Первоначально проводится испытание с перезарядкой, чтобы проверить компоненты защиты исследуемых элементов, а также проверить факт возможности применения регенерации на перезаряженной батарее. Следовательно, исследование длительного короткого замыкания представлено вместе с предложением и оценкой алгоритма восстановления, подходящего для этого типа повреждения батареи. Предлагаемая процедура основана на принципах регенерации свинцово-кислотных аккумуляторов. Напротив, отдельные методы (регенерация от короткого замыкания и регенерация от глубокого разряда) проверены экспериментально путем изменения амплитуд импульсов, длительности импульсов и повторения (частоты) импульсов.
Аналогичным образом процедура восстановления предлагается для элементов, находящихся на ненадлежащем длительном хранении, где может применяться глубокая разрядка элемента. Эта ситуация также описана, в то время как процедура восстановления с настройками, соответствующими состоянию глубокого разряда, применялась к поврежденным элементам и, следовательно, оценивалась посредством теста доставленных ампер-часов. Полученные результаты сравнивались с новыми элементами, а также оценивались после непрерывного использования (30 дней зарядки и разрядки при различной нагрузке) регенерированных элементов.
2. Электрические типы повреждений тяговых аккумуляторов
Что касается работы аккумуляторов, существует несколько опасных условий, связанных с электрическим поведением цепи, которые могут привести к повреждению самого аккумулятора. Последствия неправильной эксплуатации в первую очередь выражаются в потере емкости или выраженном падении напряжения холостого хода (OCV). Если чрезмерная продолжительность опасной операции продолжается, это может привести к вторичному повреждению внутренней конструкции, а также механической крышки батареи. Здесь речь идет о длительной работе в режиме короткого замыкания, перезаряде батареи выше допустимого уровня напряжения, либо чрезмерно глубоком разряде при эксплуатации батареи и/или неправильном хранении батареи. Поскольку каждое из упомянутых нежелательных условий работы отражается на повреждении батареи, важно выяснить, можно ли применить подходящую процедуру для восстановления батареи до ее номинального рабочего состояния. В данной статье внимание сосредоточено на исследовании влияния неправильной эксплуатации, т.е. перезарядки и короткого замыкания 40 Ач–128 Втч Sinopoly LiFePO 4 Аккумулятор 3,2 В. В то же время алгоритм регенерации применяется к ячейке с длительным коротким замыканием. Аналогичным образом наблюдали глубоко разряженную ячейку WINA 60 Ач LiFePO 4 3,2 В и, следовательно, подвергали применению предложенной процедуры регенерации для восстановления ее емкости и функциональности. Основные электрические параметры обоих испытанных элементов приведены в таблице 1.
2.1. Экспериментальное применение перезарядки
Экспериментальное исследование первого ненормального режима работы, т. е. перезарядки аккумулятора, было проведено с использованием испытательного стенда, принципиальная схема которого показана на рис. 1. Основное устройство, отвечающее за моделирование нежелательные условия представлены программируемым источником питания EA PSI 8080 (EA Elektro-Automatik GmbH & Co.KG, Viersen, Germany). Он обеспечивает возможность программирования своих выходных переменных через файл инструкций, который охватывает информацию, связанную с максимальными значениями зарядного напряжения, тока и мощности, а также для заданного интервала времени. Записанные данные отдельных переменных сохраняются в ПК. Для анализа визуальных повреждений, наблюдаемых с течением времени, Canon EOS 6D делает снимки каждые 5 с, а тепловизионные камеры FLIR E5 (FLIR, Бостон, Массачусетс, США). и FLIR SC660 (FLIR, Бостон, Массачусетс, США). служат для подробного анализа тепловых характеристик во время этого эксперимента.
В начале теста OCV батареи составляло 3,43 В; таким образом, это относится к заряженному состоянию. Согласно техпаспорту элемента значение зарядного напряжения не должно превышать 3,65 В. Изначально выбранное значение перезаряда было установлено на 4,25 В, а зарядный ток 10 А. Режим заряда CC&CV (Постоянный ток и постоянное напряжение) был применен (рис. 2).
Напряжение на аккумуляторе достигло значения 4,25 В в течение 50 с при постоянном токе 10 А. С этого момента напряжение аккумулятора составляло 4,25 В, а ток постепенно падал почти до 0 А. Во время теста, температура ячейки поддерживалась в безопасном рабочем интервале. При этом максимум 24,2 °С был достигнут через 18 мин 36 с, что составляет 2,3 °С по сравнению с началом испытания. В ходе эксперимента видимых повреждений аккумуляторного блока не наблюдалось, при этом срабатывания предохранительного клапана не происходило. Этот тест был продолжен с повышенным уровнем зарядного напряжения и тока с использованием того же элемента. Первоначально в течение 35 с прикладывали 6,25 В/10 А, а через 35 с уровень зарядного тока повышали до 30 А (рис. 3). После 800 с этого испытания напряжение на ячейке достигло 5,2 В. Упаковка батареи была повреждена, и батарея была безвозвратно повреждена из-за последующей утечки электролита. Это состояние также было достигнуто за счет отключения предохранительного клапана, расположенного между клеммами аккумуляторной батареи. На основании этих экспериментов были проверены ограничения данных типов тяговых ячеек. Превышение допустимого зарядного напряжения выше 5 В приводит к необратимому повреждению аккумулятора. Таким образом, его невозможно регенерировать или восстановить. Единственный способ — переработать его для второго использования.
2.2. Экспериментальное применение короткого замыкания
Эксперимент по короткому замыканию выбранного элемента батареи LiFePO 4 3,2 В, 40 Ач, 128 Втч был проведен в связи с необходимостью разработки алгоритма восстановления. Поэтому требовалось изначально закоротить выбранные ячейки на заданный интервал времени, чтобы иметь эталонную выборку. С точки зрения безопасности, короткое замыкание представляет собой наиболее критическое рабочее состояние из-за деформации компонента накопителя энергии, вызванной, в первую очередь, химическими и, во вторую очередь, тепловыми причинами. Эксперимент короткого замыкания был реализован с использованием установки, показанной на рис. 4. В этой конфигурации используются тепловизионная камера FLIR E5 и тепловизионная камера FLIR SC 660.
Использование обоих типов обусловлено статической и динамической записью температуры ячейки. Измерение тока короткого замыкания было предоставлено APPA A18 (APPA Technology Corp. , Нью-Тайбэй, Тайвань). Текущий измеритель, в то время как значения в зависимости от времени были сохранены на ПК с помощью карт измерений LabView NI PXI 1031 (National Instruments, Остин, Техас, США). Камера Canon EOS 6D (Canon, город Ота, Токио, Япония). отвечал за получение изображений в заданные временные интервалы для оценки изменений формы геометрии клетки.
Короткое замыкание было реализовано с использованием новой ячейки, в то время как она изначально была отформатирована в процессе производства. Вторичное форматирование проводилось в лабораторных условиях перед экспериментом с коротким замыканием. Значение напряжения холостого хода (OCV) перед испытанием достигает 3,24 В постоянного тока. Для начала испытания на короткое замыкание использовался механический выключатель с очень высоким номинальным током.
На рис. 4 показана временная форма тока короткого замыкания во время эксперимента. Видно, что после непосредственного замыкания ток батареи достигал более 430 А. Следовательно, в течение более 300 с батарея выдавала ток более 350 А; его быстрое падение видно после 400 с продолжительности короткого замыкания. Снижение до значения 11,5 А и, наконец, до 2,7 А было достигнуто более чем через 600 с. Общая продолжительность этого эксперимента составила 25 мин.
Вместе с записью значения тока короткого замыкания также были зафиксированы тепловые характеристики. В конце эксперимента температура поверхности испытуемой ячейки составляла 49,2 °С (рис. 5). Клапан предохранительного давления, расположенный между электродами батареи, не срабатывал.
На рис. 6 показаны структурные повреждения после завершения испытания на короткое замыкание. Видно, что пакет клетки слегка вздут. Геометрические измерения подтвердили видимое увеличение ширины с 46 мм до 54 мм. Максимум 54 мм был измерен посередине высоты аккумуляторного блока.
После эксперимента испытуемую клетку оставляли в покое на 22 дня. Размеры упаковки были проверены один раз по истечении этого периода, при этом никаких изменений не наблюдалось по сравнению с непосредственной оценкой после эксперимента с коротким замыканием.
2.3. Глубокий разряд
В ходе испытаний на глубокий разряд был выбран элемент 3,2 В 60 Ач LiFePO 4 со значительным повреждением корпуса элемента. Измерение подтвердило состояние глубокого разряда, при этом напряжение холостого хода этого элемента составило 1,88 В. Минимальный диапазон напряжения для этого элемента также составляет 2,5 В, согласно техническому паспорту (таблица 1). Важным фактом является то, что ячейка имеет металлический корпус, который в первую очередь предназначен для повышенной защиты от возможных повреждений и отвода тепла. Испытываемая ячейка представляет собой неиспользованное устройство, при этом глубокий разряд является результатом неправильного хранения, достигшего критического уровня напряжения за счет саморазряда. Определяется производителем в размере 3% от мощности в течение одного месяца. При осмотре упаковки этой ячейки обнаруживается видимое вздутие в центральной части, а ширина достигала 43,8 мм (рис. 7). Заявленная производителем ширина оригинальной ячейки составляет 36 мм.
3. Предложение по процедуре регенерации для короткозамкнутых и глубоко разряженных элементов
Испытываемое устройство находится в металлическом корпусе, а необходимые измерения осуществляются с использованием лабораторного оборудования, показанного на рисунке 8. Механический выключатель защищает питание линии от источника/нагрузки к аккумулятору, предотвращая возникновение опасной ситуации. Программируемая электронная нагрузка KIKOSUI PLZ 100 Вт и программируемый источник постоянного тока EA PSI 8080-60 управляются интерфейсом LabView, который также обеспечивает регистрацию данных измеренных значений (ячейка – ток/напряжение/температура). С помощью разработанного руководства пользователя можно запрограммировать различные сценарии, связанные с алгоритмами восстановления, т. е. последовательностями зарядки и разрядки.
3.1. Предложение по алгоритму регенерации короткозамкнутого элемента
Предлагаемый процесс восстановления подходит для 3,2 В, 40 Ач, LiFePO 4 , в то время как его использование доступно для различных фосфатных элементов Li-Fe. Единственное изменение заключается в последующей модификации отдельных этапов зарядки с учетом максимально допустимого зарядного тока и напряжения. После того, как предложенный метод восстановления будет применен, его эффект будет оцениваться по тесту полученного Ah восстановленной ячейки.
Первоначальная проверка поврежденного элемента была сосредоточена на оценке OCV, значение которого составило 2,83 В. Это относится к полностью разряженному состоянию, в то время как значение OCV после длительного короткого замыкания все еще находится в пределах рабочих значений ячейки, определенной таблицей данных. Для выбранного типа пределы находятся в пределах 2,5 В ± 3,65 В.
Восстановление аккумулятора направлено на снижение негативного влияния последствий короткого замыкания на электрические и механические свойства ИУ (испытуемого устройства).
Предложение основано на зарядных последовательностях, которые характеризуются импульсным током (Рисунок 9). Эти последовательности зарядки разбиты на шесть групп. После каждой из последовательностей применяется период отдыха (около 16 часов). Продолжительность каждой последовательности импульсов составляла 100 мин, при этом четыре цикла (каждый по 25 мин) формировали одну последовательность. Основное различие между циклами заключается в амплитуде зарядного тока (табл. 2).
На рис. 10 показана временная кривая напряжения и температуры батареи во время первой последовательности зарядки. Видно, что начальное значение OCV составляло 2,83 В, а в конце зарядной последовательности значение достигло 2,97 В.
После последних 16 часов регенерации применялась последняя последовательность, при этом OCV падает до 3,26 В, что составляет разницу 0,11 В по сравнению с окончанием пятой последовательности зарядки (рис. 11). Диапазон тока в пределах шестого цикла составляет от 10,5 А до 12 А. Значение напряжения батареи в конце составило 3,42 В, а после последних 16 часов периода покоя OCV достигло 3,31 В. Профиль температуры во время каждой последовательности регенерации имеет вид аналогичны характеристикам, показанным на Рисунке 10 и Рисунке 11.
Тестируемое устройство выполнило шесть циклов зарядки. Через 18 ч регенерации от последней шестой последовательности зарядок напряжение холостого хода достигло 3,27 В. С точки зрения безопасности эксплуатации элемента во время применения последовательностей зарядок значительного повышения температуры поверхности или изменения размеров не наблюдалось. наблюдалось внешнее строение.
Основной причиной циклирования каждой подпоследовательности было обеспечение постепенного увеличения зарядного тока. Интервал паузы между этапами зарядки необходим для восстановления аккумулятора. С точки зрения надежности батарея в настоящее время стабильна и готова к полной зарядке. Уровень его удобства будет оцениваться на основании теста поставленных ампер-часов.
3.2. Предложение по алгоритму регенерации глубоко разряженной ячейки
Как обсуждалось ранее, для применения алгоритма регенерации была выбрана ячейка LiFePO 4 3,2 В, 60 А·ч, в то время как рассматривается глубокий разряд (1,88 В) ИУ. По сравнению с регенерацией короткозамкнутой ячейки этот алгоритм разбит на 30 чередующихся циклов заряда и 30 циклов паузы, при этом один цикл длится 1 с (табл. 3). После этого к ИУ применяется 5-минутная регенерация (рис. 12). Одна последовательность алгоритма регенерации, действующая для глубокого разряда, длилась 126 мин. Импульс зарядного тока имел амплитуду 20 А, что соответствует 1/3 емкости элемента. Амплитуда зарядного напряжения составляла 3,65 В. Для данного аккумулятора было реализовано применение шести последовательностей для достижения требуемой OCV на устройстве. При этом между отдельными последовательностями применяли 16-часовой период покоя.
На рис. 13 показана временная кривая напряжения батареи во время применения первой последовательности регенерации и последней (шестой) последовательности регенерации (таблица 4). Видно, что напряжение выросло с 2,04 В до 3,19 В в конце первой последовательности. Во время последней последовательности уровень напряжения на ячейке превышает 3,3 В. Температура на ячейке во время каждой последовательности находилась в пределах 25,38–26,18 °С.
4. Проверка извлеченных клеток посредством испытания доставленных ампер-часов
В начале этого теста необходимо полностью зарядить восстановленные аккумуляторы. Для некоторых типов аккумуляторов рекомендуется зарядка CC&CV (постоянным током и постоянным напряжением). Обе извлеченные батареи проверяются путем доставленного теста в ампер-часах (испытание емкости), при этом новые неповрежденные элементы используются в качестве эталонных устройств для сравнения и оценки.
Для проверки емкости батареи были проверены пять сценариев разрядки. Каждый сценарий характеризуется разным значением тока разряда, при этом диапазон выбирался исходя из эксплуатационных свойств выбранных элементов (13 А/20 А–120 А). После каждого испытания аккумулятор перезаряжали до полной емкости.
4.1. Проверка алгоритма регенерации короткозамкнутого элемента
Проверка емкости короткозамкнутого элемента была проведена для пяти значений разрядных токов, т. е. 13 А, 20 А, 40 А, 80 А и 120 А. Первоначально восстановленный ячейку тестировали. В то же время, следовательно, аналогичный тест прошел и эталонный образец. Профили напряжения батареи во время отдельных состояний разрядки для восстановленного и нового элемента графически интерпретированы на Рисунке 14, Рисунке 15 и Рисунке 16.
Из Рис. 14 и Рис. 15 видно, что при токе разряда от 13 А до 80 А восстановленный элемент выдает такое же количество ампер-часов, что и новый элемент. Видимая разница действительна для случая 120 А (рис. 16), где восстановленная ячейка обеспечивает только половину емкости новой ячейки. Подробная сводка результатов этого теста приведена в таблице 5.
4.2. Проверка алгоритма регенерации глубоко разряженного элемента
Второй проверочный тест алгоритма восстановления глубоко разряженного элемента был проведен для четырех значений разрядных токов: 20 А, 40 А, 60 А и 80 А. Восстановленный элемент был по сравнению с неиспользуемой (новой) ячейкой, которая изначально была отформатирована.
На рис. 17 показан профиль напряжения восстановленных и новых элементов для разрядного тока 20 и 40 А. Для ситуации 20 А новая ячейка доставляет приложение. 60 Ач, точнее 60,869 Ач за 3 ч 2 мин 46 с. Максимальная температура на поверхности ячейки достигала 35,397 °С. С другой стороны, восстановленная ячейка выдает всего 43 608 Ач, что более чем на 17 Ач меньше по сравнению с новой ячейкой. При испытании с током разряда 40 А новый элемент выдал 59,468 Ач и восстановил 42 536 Ач. В ходе обоих испытаний температура на поверхности камеры повышалась до 390,16 ° C, т. Е. На 3,46 ° C больше по сравнению с восстановленной клеткой.
Профили напряжения для испытаний с 60 А и 80 А показаны на Рисунке 18. Видно, что в обоих случаях новый элемент может обеспечить примерно 56 Ач (температура поверхности 44,168 °C). Напротив, восстановленная ячейка ведет себя так же, как и в предыдущих тестах, если учитывать разряд 60 А (выдается около 40 Ач). Однако если на восстановленную ячейку подать разряд 80 А, ее напряжение упадет до минимального напряжения ячейки. Таким образом, эта ситуация представляет собой почти опасный случай. Количество поставленных Ач достигло 35,886 Ач (температура поверхности 40,881 °C). Сводка всех испытаний приведена в Таблице 6.9.0007
5. Выводы
В данной работе проведено экспериментальное исследование алгоритмов восстановления тяговых аккумуляторов с литий-фосфатной технологией с выбранными типами элементов. Основное внимание было уделено возможностям, связанным с восстановлением первоначально поврежденных элементов путем длительного короткого замыкания или глубокого разряда. В обоих случаях процедуры основаны на процессе зарядки. Таким образом, отдельные процедуры предлагают другой подход, т. е. ячейка с коротким замыканием требует постепенного профиля средней продолжительности зарядных последовательностей (с увеличением зарядного тока), при этом в глубоко разряженной ячейке используются короткие пиковые зарядные импульсы. Оба предложения были экспериментально проверены путем испытания доставленных ампер-часов восстановленных аккумуляторов. Сравнения этих тестов были сделаны с вновь отформатированными ячейками того же типа. Из экспериментов было установлено, что короткозамкнутая батарея способна восстанавливаться до 80%, если применяется предложенная процедура восстановления. Он действителен для разрядных токов в пределах 20–80 А (0,5–2 °С). Для более высоких токов восстановление представляет собой приложение. 55%. Из этих результатов можно сказать, что восстановленная ячейка после длительного короткого замыкания пригодна для повторного использования. При этом должны соблюдаться ограничения, связанные со значением постоянного тока разряда. Аналогичный результат был достигнут при проверке глубоко разряженной ячейки. Восстановление достигалось почти 70 % при токах разряда в пределах 0,3–0,6 °С. Для более высоких токов падение напряжения батареи представляет собой ограничивающий параметр, поскольку оно достигает минимально допустимого рабочего значения.
Аккумуляторы были испытаны в ампер-часах после первоначальной последовательности испытаний десять раз подряд после 28 дней хранения. Различия в значениях емкости между повторными тестами были менее 2%. Исходя из полученных результатов, можно ожидать долгосрочного использования регенерированных батарей в отношении восстановленной емкости, которая ниже номинальной емкости. Также должны быть приняты ограничения по току разряда, т. е. не рекомендуется использовать большие рабочие токи. Следовательно, предлагается использовать ускоренную импульсную зарядку вместо метода CV/CC для замедления деградации и увеличения срока службы.
Здесь следует сказать, что такие же результаты были достигнуты после 28 дней этих испытаний. Предлагаемая методология дает правильный способ восстановления поврежденных литиевых элементов.
Вклад авторов
Концептуализация, PS, методология, JA, экспериментальный анализ и установки, MD; написание — подготовка первоначального проекта, М.Ф. Все авторы прочитали и согласились с опубликованной версией рукописи.
Финансирование
Это исследование финансировалось APVV-15-0396 и АПВВ-15-0571. Экспериментальная поддержка также осуществлялась за счет финансирования проекта Вега 1/0547/18.
Благодарности
Авторы хотели бы поблагодарить словацкие национальные грантовые агентства APVV и Vega за вышеупомянутую финансовую поддержку.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Ссылки
- Propfe, B.; Редельбах, М.; Сантини, ди-джей; Фридрик, Х. Анализ затрат на подключаемые гибридные электромобили, включая затраты на техническое обслуживание и ремонт и стоимость перепродажи (Конференция EVS26). 2012. Доступно в Интернете: https://www.mdpi.com/2032-6653/5/4/886 (по состоянию на 25 мая 2020 г.).
- Ныквист Б.; Нильссон, М. Быстро падающая стоимость аккумуляторных батарей для электромобилей. Нац. Клим. Чанг. 2015 , 5, 329. [Google Scholar] [CrossRef]
- Скросати, Б. История литиевых батарей. J. Твердотельная электрохимия. 2011 , 15, 1623–1630. [Google Scholar] [CrossRef]
- Бродд, Р. Аккумуляторы для устойчивого развития: избранные статьи из Энциклопедии науки и техники в области устойчивого развития; Springer: Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США, 2013 г.; Том VI, с. 513. ИСБН 978-1-4614-5791-6. [Google Scholar]
- Адитья, П.Дж.; Феровси М. Сравнение никель-металлогидридных и литий-ионных аккумуляторов в автомобильных приложениях. В материалах конференции Vehicle Power and Propulson Conference, Харбин, Китай, 3–5 сентября 2008 г. [Google Scholar]
- Yoo, H.D.; Маркевич, Э.; Сальта, Г.; Шарон, Д.; Аурбах Д. О задаче разработки передовых технологий электрохимического хранения и преобразования энергии. Матер. Сегодня 2014 , 17, 110–121. [Академия Google] [CrossRef]
- Тараскон, Дж. М.; Арманд, М. Проблемы и проблемы, стоящие перед перезаряжаемыми литиевыми батареями. Природа 2001 , 414, 359–367. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
- Чамнан-Арса, С.; Утайчана, К.; Kaewkham-ai, B. Моделирование состояния заряда батареи LiFePO 4 с эффектом восстановления в виде трехрежимной переключаемой системы. В материалах 13-й Международной конференции по управлению, автоматизированной робототехнике и зрению (ICARCV) 2014 г., Сингапур, 10–12 декабря 2014 г .; стр. 1712–1717. [Google Scholar] [CrossRef]
- Кай, Ю.; Чжан, З .; Чжан, Ю .; Лю, Ю. Управление самореконфигурацией в отношении эффекта восстановления для повышения эффективности разрядки в распределенной системе накопления энергии батареи. В материалах конференции и выставки IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC) 2015 г. , Шарлотта, Северная Каролина, США, 15–19.март 2015 г.; стр. 1774–1778. [Google Scholar] [CrossRef]
- Huang-Jen, C.; Ли-Вэй, Л.; Пинг-Лунг, П.; Мин-Сян, Т. Новое быстрое зарядное устройство для свинцово-кислотных аккумуляторов с рекуперацией энергии. IEEE транс. Силовой электрон. 2006 , 21, 640–647. [Google Scholar] [CrossRef]
- Стефан-Кристиан, М.; Корнелия, Калифорния; Стефан, У. Технология регенерации аккумуляторов с использованием диэлектрического метода. В материалах Международной конференции и выставки по электротехнике и энергетике (EPE) 2014 г., Яссы, Румыния, 16–18 октября 2014 г.; стр. 839–844. [Google Scholar] [CrossRef]
- Орчард, Мэн; Лакалль, MS; Оливарес, BE; Сильва, Дж. Ф.; Пальма-Бенке, Р.; Эстевес, Пенсильвания; Кортес-Кармона, М. Теоретико-информационные меры и последовательные методы Монте-Карло для обнаружения явлений регенерации при деградации элементов литий-ионных аккумуляторов. IEEE транс. Надежный 2015 , 64, 701–709. [Google Scholar] [CrossRef][Green Version]
- Amanor-Boadu, JM; Джузеппи-Эли, А. Повышение производительности литий-ионных полимерных аккумуляторов за счет улучшенного алгоритма импульсной зарядки. заявл. науч. 2020 , 10, 895. [Google Scholar] [CrossRef][Green Version]
- Кирпичникова И.; Коробатов Д.; Мартьянов, А.; Сироткин Е. Диагностика и восстановление литий-ионных аккумуляторов. Дж. Физ. конф. сер. 2017 . [Google Scholar] [CrossRef][Зеленая версия]
- Медора, К.Н.; Куско А. Усовершенствованная динамическая модель свинцово-кислотных аккумуляторов с использованием данных производителей. В материалах INTELEC 06 — Двадцать восьмой международной конференции по энергетике электросвязи, Провиденс, Род-Айленд, США, 10–14 сентября 2006 г.; стр. 1–8. [Академия Google] [CrossRef]
- Каччато, М.; Нобиле, Г.; Скарселла, Г. ; Шелба, Г. Оценка SOC и SOH на основе моделей в реальном времени для систем хранения энергии. IEEE транс. Силовой электрон. 2017 , 32, 794–803. [Google Scholar] [CrossRef]
- Лю, Дж.; Чен, З. Прогноз оставшегося срока полезного использования литий-ионных аккумуляторов на основе индикатора работоспособности и модели регрессии гауссовского процесса. IEEE Access 2019 , 7, 39474–39484. [Google Scholar] [CrossRef]
- Багдади, И.; Бриат, О .; Делетедж, Дж. Ю.; Винасса, Дж. М.; Гьян, П. Модель динамического старения батареи: представление обратимых потерь емкости с использованием подхода модели первого порядка. В материалах конференции IEEE Vehicle Power and Propulsion 2015 (VPPC), Монреаль, Квебек, США, 19–22 октября 2015 г.; стр. 1–4. [Google Scholar] [CrossRef]
Рисунок 1. Блок-схема экспериментальной тестовой установки для тестирования выбранной батареи.
Рисунок 1. Блок-схема экспериментальной тестовой установки для тестирования выбранной батареи.
Рисунок 2. Осциллограммы зарядного тока и напряжения при перезарядке относительно уровня зарядного напряжения 4,25 В.
Рисунок 2. Осциллограммы зарядного тока и напряжения при перезарядке относительно уровня зарядного напряжения 4,25 В.
Рисунок 3. Осциллограммы зарядного тока и напряжения при перезарядке относительно уровня зарядного напряжения 6,25 В.
Рисунок 3. Осциллограммы зарядного тока и напряжения при перезарядке относительно уровня зарядного напряжения 6,25 В.
Рисунок 4. Временная форма тока короткого замыкания во время эксперимента.
Рисунок 4. Временная форма тока короткого замыкания во время эксперимента.
Рисунок 5. Максимальная рабочая температура исследуемой батареи при работе в режиме короткого замыкания.
Рисунок 5. Максимальная рабочая температура исследуемой батареи при работе в режиме короткого замыкания.
Рисунок 6. Геометрические изменения пакета элементов после испытания на короткое замыкание.
Рисунок 6. Геометрические изменения пакета элементов после испытания на короткое замыкание.
Рисунок 7. Оценка геометрических изменений справедлива для центральных точек ширины глубоко разряженной ячейки ( слева ) и физический образец этой ячейки ( справа ).
Рис. 7. Оценка геометрических изменений справедлива для центральных точек ширины глубоко разряженной ячейки ( слева ) и физического образца этой ячейки ( справа ).
Рисунок 8. Блок-схема испытательного стенда для восстановления тяговых аккумуляторов.
Рис. 8. Блок-схема испытательного стенда для восстановления тяговых аккумуляторов.
Рисунок 9. Графическая интерпретация предлагаемой процедуры регенерации клеток с коротким замыканием, включая периоды покоя ИУ.
Рисунок 9. Графическая интерпретация предлагаемой процедуры регенерации клеток с коротким замыканием, включая периоды покоя ИУ.
Рисунок 10. Временная кривая напряжения батареи ( слева ) и температуры ее поверхности ( справа ) во время первой последовательности регенерации.
Рисунок 10. Временная кривая напряжения батареи ( слева ) и температуры ее поверхности ( справа ) во время первой последовательности регенерации.
Рисунок 11. Временная кривая напряжения батареи ( слева ) и температуры ее поверхности ( справа ) во время последней последовательности регенерации.
Рисунок 11. Временная кривая напряжения батареи ( слева ) и температуры ее поверхности ( справа ) во время последней последовательности регенерации.
Рисунок 12. Графическая интерпретация предлагаемой последовательности регенерации для глубоко разряженных элементов.
Рисунок 12. Графическая интерпретация предлагаемой последовательности регенерации для глубоко разряженных элементов.
Рисунок 13. Осциллограмма напряжения изначально глубоко разряженного элемента после применения первой последовательности алгоритма регенерации ( слева ) и последней, шестой последовательности ( справа ).
Рисунок 13. Осциллограмма напряжения изначально глубоко разряженного элемента после применения первой последовательности алгоритма регенерации ( слева ) и последней, шестой последовательности ( справа ).
Рисунок 14. Профиль напряжения при разрядке на 13 А ( слева ) и 20 А ( справа ) для регенерированного (желтый) и контрольного элемента (зеленый).
Рис. 14. Профиль напряжения при разряде на 13 А ( осталось ) и 20 А ( справа ) для регенерированной (желтый) и эталонной ячейки (зеленый).
Рисунок 15. Профиль напряжения при разряде на 40 А ( слева ) и 80 А ( справа ) для регенерированного (желтый) и контрольного элемента (зеленый).
Рис. 15. Профиль напряжения при разряде на 40 А ( слева ) и 80 А ( справа ) для регенерированного (желтый) и контрольного элемента (зеленый).
Рисунок 16. Профиль напряжения при разряде на 120 А для регенерированного (желтый) и контрольного элемента (зеленый).
Рис. 16. Профиль напряжения при разряде на 120 А для регенерированного (желтый) и контрольного элемента (зеленый).
Рис. 17. Профиль напряжения при разрядке на 20 А ( слева ) и 40 А ( справа ) для регенерированного (желтый) и контрольного элемента (зеленый).
Рис. 17. Профиль напряжения при разрядке на 20 А ( слева ) и 40 А ( справа ) для регенерированного (желтый) и контрольного элемента (зеленый).
Рисунок 18. Профиль напряжения при разрядке на 60 А ( слева ) и 80 А ( справа ) для регенерированного (желтый) и контрольного элемента (зеленый).
Рис. 18. Профиль напряжения при разрядке на 60 А ( слева ) и 80 А ( справа ) для регенерированного (желтый) и контрольного элемента (зеленый).
Таблица 1. Технические параметры исследуемой ячейки Sinopoly LiFePO 4 3,2 В 40 Ач.
Таблица 1. Технические параметры исследуемой ячейки Sinopoly LiFePO 4 3,2 В 40 Ач.
| Electrical Parameter | Sinopoly LiFePO 4 3.2 V 40 Ah | WINALiFePO 4 3.2 V 60 Ah | |
|---|---|---|---|
| Nominal voltage | 3.2 | 3.2 | (V) |
| Максимальное напряжение зарядки | 4 | 3,8 | (В) |
| Minimum voltage | 2.5 | 2. 5 | (V) |
| Maximum discharge current(continuous) | 3 | 3 | (C) |
| Optimal discharge current | 13 | 20 | (A) |
| Maximum charging current | 80 | 90 | (A) |
| Optimal charging current | 13 | 20 | (A) |
| Operating temperature | −45 to +85 | −20 to +50 | (°C) |
| Capacity | 40 | 60 | (Ah) |
| Материал корпуса (упаковка) | пластик | алюминий | (-) |
Таблица 2. Настройка отдельных последовательностей алгоритма регенерации для короткозамкнутой ячейки.
Таблица 2. Настройка отдельных последовательностей алгоритма регенерации для короткозамкнутой ячейки.
| Sequence | Duration | The Amplitude of Charging Current | Charging Voltage |
|---|---|---|---|
| 1 | 100 min 4 cycles × 25 min | 0.5 A–2 A each cycle 0.5 A increase | 3.65 V |
| 2 | 100 min 4 cycles × 25 min | 2.5 A–4 A each cycle 0.5 A increase | 3. 65 V |
| 3 | 100 min 4 Циклы × 25 мин | 4,5 A — 6 A Каждый цикл 0,5 A Увеличение | 3,65 В |
| 4 | 100 мин. Увеличение | 3,65 В | |
| 5 | 100 мин 4 Циклы × 25 мин. 25 мин | 10,5–12 А каждый цикл Увеличение на 0,5 А | 3,65 В |
Таблица 3. Настройка последовательности алгоритма регенерации для глубоко разряженной батареи.
Таблица 3. Настройка последовательности алгоритма регенерации для глубоко разряженной батареи.
| Продолжительность | Амплитуда тока зарядки | Напряжение зарядки | ||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
434| 434 | 433 | 433 | 433 | 434 | 20 A | 3.65 V | Subsequence 1 | 30 charging pulses | 30 pause pulses alternating one pulse = 1 s Subsequence 2 | Regeneration period | 5 мин |
Таблица 4. Уровни напряжения до и после каждой последовательности регенерации глубоко разряженного элемента.
Таблица 4. Уровни напряжения до и после каждой последовательности регенерации глубоко разряженного элемента.
| Sequence | The Voltage on the Cell before the Sequence | The Voltage on the Cell after the Sequence |
|---|---|---|
| 1 | 2. 04 V | 3.19 V |
| 2 | 3.12 V | 3,21 В |
| 3 | 3,19 В | 3,27 В |
| 4 | 3.21 V | 3.28 V |
| 5 | 3.24 V | 3.29 V |
| 6 | 3.26 V | 3.31 V |
Table 5. Сводка результатов проверочного испытания короткозамкнутой ячейки.
Таблица 5. Сводка результатов проверочного испытания короткозамкнутой ячейки.
| Модель ячейки батареи | 3,2 В, 40 Ач, LiFePO 4 | 3.2 V, 40 Ah, LiFePO 4 | |||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Cell Status | Recovered after Short-Circuiting | New Cell | |||||||||||||||
| Discharge CC 20 A | |||||||||||||||||
| Discharge Время | 1 ч, 52 мин, 54 с | 1 ч, 51 мин | |||||||||||||||
| температура окружающей среды | 20,105 ° C | 21,438 | 20,105 ° C | 21,438 | 20,105 ° C | 21,4538 | 20,105 ° C | 21,4538 | 20,105 ° C | 21,438 | 20,105 ° C | 21,438 | 20,105 ° C | 21,438 | . 0141 | 28.1 °C | 30.253 °C |
| Delivered Ah | 38.297 Ah | 37.752 Ah | |||||||||||||||
| Discharge CC 40 A | |||||||||||||||||
| Discharge time | 55 min, 44 s | 54 min, 26 s | |||||||||||||||
| Ambient temperature | 20.677 °C | 21.054 °C | |||||||||||||||
| Maximal surface temperature | 29.684 °C | 31.374 °C | |||||||||||||||
| Delivered Ah | 37. 812 Ah | 37.163 Ah | |||||||||||||||
| Discharge CC 60 A | |||||||||||||||||
| Discharge time | 36 min, 48 s | 36 min, 52 s | |||||||||||||||
| Ambient temperature | 21.264 °C | 21.984 °C | |||||||||||||||
| Maximal surface temperature | 32.86 °C | 33.036 °C | |||||||||||||||
| Delivered Ah | 37.303 Ah | 37.726 Ah | |||||||||||||||
| Discharge CC 80 A | |||||||||||||||||
| Discharge time | 27 min, 41 s | 27 min , 34 S | |||||||||||||||
| Температура окружающей среды | 20,384 ° C | 21,453 ° C | |||||||||||||||
| МАКСПЕРТИКА ТЕМПРЕССА | |||||||||||||||||
| . 0438 | |||||||||||||||||
| Delivered Ah | 36.755 Ah | 37.482 Ah | |||||||||||||||
| Discharge CC 120A | |||||||||||||||||
| Discharge time | 7 min, 47 s | 16 min, 44 s | |||||||||||||||
| Ambient temperature | 21.116 °C | 20.998 °C | |||||||||||||||
| Maximal surface temperature | 28.186 °C | 35.027 °C | |||||||||||||||
| Сдано Ач | 15,313 Ач | 34,236 Ач | |||||||||||||||
Таблица 6. Сводка результатов проверочного испытания глубоко разряженной ячейки.
Таблица 6. Сводка результатов проверочного испытания глубоко разряженной ячейки.
| Аккумулятор Cell Model | 3,2 В, 60 Ач, LiFePO 4 | 3,2 В, 60 Ач, LiFePO 4 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Cell Status | Recovered after Deep Discharge | New Cell | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Discharge CC 20 A | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Discharge time | 2 h, 8 min, 18 s | 3 h, 2 min , 46 S | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Температура окружающей среды | 21,238 ° C | 22,018 ° C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Максимальная температура | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
. 0433| Delivered Ah | 43.608 Ah | 60.869 Ah | Discharge CC 40 A | Discharge time | 1 h, 2 min, 40 s | 1 h, 27 min , 18 s | Ambient temperature | 21.896 °C | 21.997 °C | Maximal surface temperature | 35.703 °C | 39.158 °C | Delivered Ah | 42.536 Ah | 59. | 486 Ah Discharge CC 60 A | Discharge time | 38 min, 58 s | 57 min, 47 s | температура окружающей среды.0140 Delivered Ah | 39.709 Ah | 57.826 Ah | Discharge CC 80 A | Discharge time | 26 min, 22 s | 41 min, 4 s | Ambient temperature | 21.574 °C | 22.054 °C | Maximal surface temperature | 40. | 881 °C 44.168 °C | Delivered Ah | 35,886 Ач | 55,965 Ач | | ||||||
© 2020 авторами. Лицензиат MDPI, Базель, Швейцария. Эта статья находится в открытом доступе и распространяется на условиях лицензии Creative Commons Attribution (CC BY) (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).
Свинцово-кислотные аккумуляторы | PVEducation
5 Свинцово-кислотные батареи
Свинцово-кислотные батареи являются наиболее часто используемым типом батарей в фотогальванических системах. Хотя свинцово-кислотные батареи имеют низкую плотность энергии, лишь умеренную эффективность и высокие требования к обслуживанию, они также имеют длительный срок службы и низкие затраты по сравнению с другими типами батарей. Одним из исключительных преимуществ свинцово-кислотных аккумуляторов является то, что они являются наиболее часто используемой формой аккумуляторов для большинства применений перезаряжаемых аккумуляторов (например, в пусковых двигателях автомобилей) и, следовательно, имеют хорошо зарекомендовавшую себя зрелую технологическую базу.
Рисунок: Изменение напряжения в зависимости от уровня заряда для нескольких различных типов батарей.
Свинцово-кислотный аккумулятор состоит из отрицательного электрода, изготовленного из губчатого или пористого свинца. Свинец является пористым, чтобы облегчить образование и растворение свинца. Положительный электрод состоит из оксида свинца. Оба электрода погружены в электролитический раствор серной кислоты и воды. В случае, если электроды соприкасаются друг с другом в результате физического перемещения батареи или изменения толщины электродов, два электрода разделяет электрически изолирующая, но химически проницаемая мембрана. Эта мембрана также предотвращает короткое замыкание через электролит. Свинцово-кислотные аккумуляторы накапливают энергию за счет обратимой химической реакции, показанной ниже.
Общая химическая реакция:
PbO2+Pb+2h3SO4⇔заряд-разряд2PbSO4+2h3O
На отрицательном выводе реакции заряда и разряда:
Pb+SO42-⇔заряд-разряд PbSO4+2e-
реакции заряда и разряда:
PbO2+SO42-+4H++2e-⇔заряд-разряд PbSO4+2h3O
Как показывают приведенные выше уравнения, разрядка аккумулятора вызывает образование кристаллов сульфата свинца как на отрицательном, так и на положительном выводах. как высвобождение электронов из-за изменения валентного заряда свинца. Для образования этого сульфата свинца используется сульфат из сернокислотного электролита, окружающего батарею. В результате электролит становится менее концентрированным. Полный разряд приведет к тому, что оба электрода будут покрыты сульфатом свинца и водой, а не серной кислотой, окружающей электроды. При полном разряде два электрода изготовлены из одного и того же материала, и между ними отсутствует химический потенциал или напряжение. На практике, однако, разрядка прекращается при напряжении отсечки, задолго до этого момента. Поэтому аккумулятор не должен разряжаться ниже этого напряжения.
В промежутке между полностью разряженным и заряженным состояниями свинцово-кислотная батарея испытывает постепенное снижение напряжения. Уровень напряжения обычно используется для индикации состояния заряда батареи. Зависимость аккумулятора от состояния заряда аккумулятора показана на рисунке ниже. Если аккумулятор оставить в состоянии низкого заряда в течение длительного периода времени, могут вырасти большие кристаллы сульфата свинца, что необратимо снизит емкость аккумулятора. Эти более крупные кристаллы отличаются от типичной пористой структуры свинцового электрода, и их трудно превратить обратно в свинец.
Реакция зарядки превращает сульфат свинца на отрицательном электроде в свинец. На положительном полюсе реакция превращает свинец в оксид свинца. В качестве побочного продукта этой реакции выделяется водород. В течение первой части цикла зарядки доминирующей реакцией является превращение сульфата свинца в свинец и оксид свинца. Однако по мере того, как зарядка продолжается и большая часть сульфата свинца превращается либо в свинец, либо в диоксид свинца, зарядный ток электролизует воду из электролита, и выделяются газообразные водород и кислород, процесс, известный как «загазование» батареи. Если ток подается на аккумулятор быстрее, чем может быть преобразован сульфат свинца, то выделение газа начинается до того, как весь сульфат свинца будет преобразован, то есть до того, как аккумулятор будет полностью заряжен. Газирование создает несколько проблем для свинцово-кислотных аккумуляторов. Выделение газа из батареи не только вызывает опасения по поводу безопасности из-за взрывоопасной природы образующегося водорода, но также приводит к уменьшению количества воды в батарее, которую необходимо заменять вручную, вводя в систему компонент обслуживания. Кроме того, выделение газа может привести к выделению активного материала из электролита, что приведет к необратимому снижению емкости батареи. По этим причинам аккумулятор не следует регулярно заряжать выше напряжения, вызывающего газообразование. Напряжение газообразования изменяется в зависимости от скорости заряда.
Сульфат свинца является изолятором, поэтому то, как сульфат свинца образуется на электродах, определяет, насколько легко может разрядиться батарея.
Для большинства систем возобновляемой энергии наиболее важными характеристиками батареи являются срок службы батареи, глубина разрядки и требования к обслуживанию батареи. Этот набор параметров и их взаимосвязь с режимами зарядки, температурой и возрастом описаны ниже.
Глубина разряда в сочетании с емкостью батареи является фундаментальным параметром при проектировании блока батарей для фотоэлектрической системы, поскольку энергия, которую можно извлечь из батареи, определяется путем умножения емкости батареи на глубину разряда . Аккумуляторы классифицируются как аккумуляторы с глубоким или неглубоким циклом. Батарея глубокого разряда будет иметь глубину разряда более 50% и может достигать 80%. Чтобы достичь такой же полезной емкости, банк батарей с неглубоким циклом должен иметь большую емкость, чем банк батарей с глубоким циклом.
В дополнение к глубине разряда и номинальной емкости аккумулятора на мгновенную или доступную емкость аккумулятора сильно влияют скорость разряда аккумулятора и рабочая температура аккумулятора. Емкость батареи падает примерно на 1% на каждый градус ниже 20°C. Тем не менее, высокие температуры также не идеальны для аккумуляторов, так как они ускоряют старение, саморазряд и расход электролита. На приведенном ниже графике показано влияние температуры аккумулятора и скорости разряда на емкость аккумулятора.
Рисунок: Зависимость между емкостью аккумулятора, температурой и скоростью разряда.
Со временем емкость батареи снижается из-за сульфатации батареи и выпадения активного материала. Снижение емкости аккумуляторной батареи наиболее сильно зависит от взаимосвязи между следующими параметрами:
- режим заряда/разряда, в котором находилась аккумуляторная батарея
- DOD батареи в течение срока службы
- его воздействие в течение продолжительных периодов слабого разряда
- средняя температура батареи за время ее эксплуатации
На следующем графике показано изменение функции батареи в зависимости от числа циклов и глубины разрядки свинцово-кислотной батареи с малым циклом. Свинцово-кислотная батарея глубокого цикла должна иметь срок службы более 1000 циклов даже при глубине разряда более 50%.
Рисунок: Зависимость между емкостью батареи, глубиной разрядки и сроком службы для батареи с малым циклом.
Помимо DOD, режим зарядки также играет важную роль в определении срока службы батареи. Перезарядка или недозарядка батареи приводит либо к осыпанию активного материала, либо к сульфатации батареи, что значительно сокращает срок службы батареи.
Рисунок: Влияние режима зарядки на емкость аккумулятора.
Окончательное влияние на зарядку аккумулятора оказывает температура аккумулятора. Хотя емкость свинцово-кислотного аккумулятора снижается при работе при низких температурах, работа при высоких температурах увеличивает скорость старения аккумулятора.
Рисунок: Зависимость между емкостью батареи, температурой и сроком службы для батареи глубокого разряда.
Кривые разрядки постоянным током свинцово-кислотной батареи емкостью 550 Ач при различных скоростях разряда с предельным напряжением 1,85 В на элемент (Mack, 1979). Более длительное время разрядки дает более высокую емкость батареи.
Производство и утечка водорода и газообразного кислорода из батареи приводит к потере воды, поэтому в свинцово-кислотных батареях необходимо регулярно заменять воду. Другие компоненты аккумуляторной системы не требуют регулярного обслуживания, поэтому потеря воды может стать серьезной проблемой. Если система находится в удаленном месте, проверка потери воды может увеличить расходы. Аккумуляторы, не требующие обслуживания, ограничивают потребность в постоянном внимании, предотвращая или уменьшая количество газа, выходящего из аккумулятора. Однако из-за коррозионной природы электролита все батареи в той или иной степени вносят дополнительный компонент обслуживания в фотоэлектрическую систему.
Свинцово-кислотные батареи обычно имеют кулоновскую эффективность 85% и энергоэффективность порядка 70%.
В зависимости от того, какая из вышеперечисленных проблем вызывает наибольшую озабоченность в конкретном приложении, соответствующие модификации базовой конфигурации батареи повышают ее производительность. При использовании возобновляемых источников энергии вышеуказанные проблемы будут влиять на глубину разряда, срок службы батареи и требования к техническому обслуживанию. Изменения в батарее обычно связаны с модификацией в одной из трех основных областей:
- изменения состава и геометрии электрода
- меняется на раствор электролита
- модификаций корпуса или клемм аккумуляторной батареи для предотвращения или уменьшения утечки образующегося газообразного водорода.
Залитые свинцово-кислотные аккумуляторы характеризуются глубокими циклами и длительным сроком службы. Однако залитые батареи требуют периодического обслуживания. Мало того, что уровень воды в электролите должен регулярно контролироваться путем измерения его удельного веса, эти батареи также требуют «ускоренной зарядки».
Ускоренная зарядка
Ускоренная или выравнивающая зарядка включает кратковременный перезаряд, при котором выделяется газ и смешивается электролит, что предотвращает расслоение электролита в аккумуляторе. Кроме того, ускоренная зарядка также помогает поддерживать одинаковую емкость всех аккумуляторов. Например, если одна батарея имеет более высокое внутреннее последовательное сопротивление, чем другие батареи, то батарея с более низким значением SR будет постоянно недозаряжаться во время нормального режима зарядки из-за падения напряжения на последовательном сопротивлении. Однако, если аккумуляторы заряжаются при более высоком напряжении, то это позволяет полностью зарядить все аккумуляторы.
Удельный вес (SG)
Залитая батарея подвержена потере воды из электролита из-за выделения водорода и газообразного кислорода. Удельный вес электролита, который можно измерить ареометром, укажет на необходимость добавления воды в аккумуляторы, если аккумуляторы полностью заряжены. С другой стороны, ареометр точно покажет SOC батареи, если известно, что уровень воды правильный. SG периодически измеряется после ускоренной зарядки, чтобы убедиться, что в аккумуляторе достаточно воды в электролите. SG батареи должен быть предоставлен производителем.
Особые указания для гелевых, герметичных свинцово-кислотных аккумуляторов
Гелевые или AGM-свинцово-кислотные аккумуляторы (которые обычно герметичны или регулируются клапаном) имеют несколько потенциальных преимуществ:
- они могут подвергаться глубокому циклированию при сохранении срока службы аккумулятора
- им не нужна ускоренная зарядка
- требуют меньше обслуживания.
Однако для этих аккумуляторов обычно требуется более точный режим зарядки с более низким напряжением. Режим зарядки с более низким напряжением обусловлен использованием свинцово-кальциевых электродов для минимизации газовыделения, но для минимизации газовыделения от батареи требуется более точный режим зарядки. Кроме того, эти батареи могут быть более чувствительными к перепадам температуры, особенно если режим зарядки не компенсирует температуру или не предназначен для этих типов батарей.
Аккумулятор для фотоэлектрической системы будет рассчитан на определенное количество циклов при определенном DOD, режиме зарядки и температуре. Однако аккумуляторы могут испытывать либо преждевременную потерю емкости, либо внезапный выход из строя по целому ряду причин. Внезапный отказ может быть вызван внутренним коротким замыканием батареи из-за выхода из строя электрического сепаратора внутри батареи. Короткое замыкание в аккумуляторе снизит напряжение и емкость всего блока аккумуляторов, особенно если секции аккумулятора соединены параллельно, а также приведет к другим потенциальным проблемам, таким как перезарядка оставшихся аккумуляторов. Батарея также может выйти из строя из-за обрыва цепи (то есть может происходить постепенное увеличение внутреннего последовательного сопротивления), и это также повлияет на любые батареи, соединенные последовательно с этой батареей. Замерзание аккумулятора, в зависимости от типа используемого свинцово-кислотного аккумулятора, также может привести к необратимому выходу аккумулятора из строя.
Постепенное снижение емкости может усугубляться неправильной эксплуатацией, в частности ухудшением DOD. Однако работа одной части аккумуляторной батареи в условиях, отличных от другой, также приведет к снижению общей емкости и увеличению вероятности выхода из строя батареи. Аккумуляторы могут непреднамеренно эксплуатироваться в различных режимах либо из-за колебаний температуры, либо из-за выхода из строя батареи в одной цепочке батарей, что приводит к неравномерному заряду и разряду в цепочке.
Установка
Установка батарей должна производиться в соответствии с действующим стандартом страны, в которой они устанавливаются. В настоящее время существуют австралийские стандарты AS3011 и AS2676 для установки батарей. Существует также проект стандарта для батарей для приложений RAPS, который в конечном итоге станет австралийским стандартом.
Среди других факторов, которые необходимо учитывать при установке аккумуляторной системы, — вентиляция, необходимая для конкретного типа аккумуляторной батареи, условия заземления, на которых должна быть размещена аккумуляторная батарея, и меры, принятые для обеспечения безопасности тех, кто может иметь доступ к блоку батарей. Кроме того, при установке блока аккумуляторов необходимо следить за тем, чтобы температура аккумулятора находилась в пределах допустимых условий эксплуатации аккумулятора и чтобы температура аккумуляторов в блоке аккумуляторов большего размера была одинаковой. Аккумуляторы в очень холодных условиях могут замерзнуть при низком уровне заряда, поэтому зимой аккумулятор с большей вероятностью будет находиться в состоянии низкого заряда. Чтобы предотвратить это, блок аккумуляторов можно закопать под землю. Батареи, регулярно подвергающиеся воздействию высоких рабочих температур, также могут сократить срок службы.
Аккумуляторы потенциально опасны, и пользователи должны знать о трех основных опасностях: Серная кислота в электролите вызывает коррозию. Защитная одежда в дополнение к средствам защиты ног и глаз необходима при работе с батареями.
Аккумуляторы способны генерировать большой ток. Если металлический предмет случайно положить на клеммы батареи, через него может протекать сильный ток. Наличие ненужных металлических предметов (например, ювелирных изделий) должно быть сведено к минимуму при работе с батареями, а инструменты должны иметь изолированные ручки.
Опасность взрыва из-за выделения газообразного водорода и кислорода. Во время зарядки, особенно перезарядки, некоторые аккумуляторы, в том числе большинство аккумуляторов, используемых в фотоэлектрических системах, могут выделять потенциально взрывоопасную смесь газообразного водорода и кислорода. Чтобы снизить риск взрыва, используется вентиляция для предотвращения накопления этих газов, а потенциальные источники воспламенения (т. е. цепи, которые могут генерировать искры или дуги) удаляются из корпуса батареи.
Аккумуляторы представляют компонент периодического обслуживания в фотоэлектрической системе. Для всех аккумуляторов, включая «необслуживаемые» аккумуляторы, требуется график технического обслуживания, который должен гарантировать, что:
- клеммы аккумулятора не покрыты коррозией
- соединения аккумулятора тугие
- корпус батареи не должен иметь трещин и следов коррозии.
Залитые аккумуляторы требуют дополнительного и более частого обслуживания. Для залитых аккумуляторов необходимо регулярно проверять уровень электролита и плотность электролита для каждого аккумулятора. Проверку удельного веса аккумулятора с помощью ареометра следует проводить не менее чем через 15 минут после уравнительного или ускоренного заряда. В аккумуляторы следует заливать только дистиллированную воду. Водопроводная вода содержит минералы, которые могут повредить электроды батареи.
Свинец в свинцово-кислотном аккумуляторе представляет опасность для окружающей среды, если его не утилизировать должным образом. Свинцово-кислотные батареи следует перерабатывать, чтобы можно было восстановить свинец, не нанося ущерба окружающей среде.
Материалы, из которых изготовлены электроды, оказывают большое влияние на химический состав батареи и, следовательно, на напряжение батареи и ее зарядно-разрядные характеристики. Геометрия электрода определяет внутреннее последовательное сопротивление и скорость зарядки и разрядки.
Основными материалами анода и катода в свинцово-кислотной батарее являются свинец и диоксид свинца (PbO2). Свинцовый электрод выполнен в виде губчатого свинца. Желателен губчатый свинец, так как он очень пористый, и поэтому площадь поверхности между свинцом и сернокислотным электролитом очень велика. Добавление небольших количеств других элементов к свинцовому электроду для образования свинцовых сплавов может уменьшить некоторые недостатки, связанные со свинцом. Основные типы используемых электродов: свинец/сурьма (с использованием нескольких процентов сурьмы), сплавы свинца/кальция и сплавы свинца/сурьмы/кальция.
Батареи из сплава сурьмы и свинца имеют ряд преимуществ по сравнению с электродами из чистого свинца. К этим преимуществам относятся: более низкая стоимость свинца/сурьмы; повышенная прочность свинцово-сурьмяного электрода; и способность к глубокому разряду в течение короткого периода времени. Однако сплавы свинца и сурьмы подвержены сульфатации, и их нельзя оставлять при низком уровне заряда на продолжительное время. Кроме того, сплавы свинца и сурьмы увеличивают газовыделение батареи во время зарядки, что приводит к высоким потерям воды. Поскольку в эти батареи необходимо добавлять воду, они требуют более высокого обслуживания. Кроме того, свинцово-сурьмяные батареи имеют высокую скорость разряда и короткий срок службы. Эти проблемы (хх — проверьте, вызваны ли обе проблемы гальванопокрытием)) вызваны растворением сурьмы на одном электроде и ее отложением или гальванопокрытием на другом электроде. (xx повышенная адгезия PbO2 xx)
Свинцово-кальциевые батареи представляют собой технологию промежуточной стоимости. Как и сурьма, кальций также увеличивает прочность свинца отрицательного электрода, но, в отличие от сурьмы, добавление кальция снижает газообразование батареи, а также снижает скорость саморазряда. Однако свинцово-кальциевые аккумуляторы не следует сильно разряжать. Следовательно, эти типы батарей можно считать «необслуживаемыми», но они относятся только к батареям с коротким циклом.
Добавление в электроды сурьмы, а также кальция обеспечивает некоторые из преимуществ как сурьмы, так и свинца, но при повышенной стоимости. Подобные аккумуляторы с глубоким разрядом также могут иметь длительный срок службы. Кроме того, в электроды могут быть добавлены следовые количества других материалов для повышения производительности батареи.
В дополнение к материалу, используемому для изготовления электродных пластин, физическая конфигурация электродов также влияет на скорость зарядки и разрядки и на срок службы. Тонкие пластины обеспечивают более быструю зарядку и разрядку, но менее прочны и более склонны к осыпанию материала с пластин. Поскольку высокие токи зарядки или разрядки обычно не являются обязательным свойством батарей для систем возобновляемой энергии, можно использовать более толстые пластины, которые имеют меньшее время зарядки и разрядки, но также имеют более длительный срок службы.
В открытой залитой батарее любой образующийся газ может попасть в атмосферу, вызывая как проблемы с безопасностью, так и проблемы с техническим обслуживанием. Герметичная свинцово-кислотная (SLA), свинцово-кислотная батарея с регулируемым клапаном (VRLA) или рекомбинированная свинцово-кислотная батарея предотвращают потерю воды из электролита, предотвращая или сводя к минимуму утечку газообразного водорода из батареи. В герметичном свинцово-кислотном (SLA) аккумуляторе водород не уходит в атмосферу, а перемещается или мигрирует к другому электроду, где он рекомбинирует (возможно, с помощью процесса каталитической конверсии) с образованием воды. Вместо того, чтобы быть полностью герметичными, эти батареи имеют клапан сброса давления, чтобы предотвратить накопление избыточного давления в батарее. Герметичные батареи требуют строгого контроля зарядки, чтобы предотвратить накопление водорода быстрее, чем он может рекомбинировать, но они требуют меньше обслуживания, чем открытые батареи.
Свинцово-кислотные аккумуляторы с регулируемым клапаном (VRLA) по своей концепции аналогичны герметичным свинцово-кислотным аккумуляторам (SLA), за исключением того, что клапаны должны выделять некоторое количество водорода почти при полном заряде. Аккумуляторы SLA или VRLA обычно имеют дополнительные конструктивные особенности, такие как использование гелеобразных электролитов и использование свинцово-кальциевых пластин для сведения к минимуму выделения газообразного водорода.
Несмотря на разнообразие типов батарей и областей применения, особенно важными характеристиками в фотоэлектрических приложениях являются требования к обслуживанию батареи и возможность глубокой зарядки батареи при сохранении длительного срока службы. Чтобы обеспечить длительный срок службы при глубоком разряде, батареи глубокого цикла могут быть либо открытого типа, с избытком электролитического раствора и толстыми пластинами, либо батареи с иммобилизованным электролитом. Герметичные гелевые батареи могут быть классифицированы как батареи глубокого цикла, но они обычно выдерживают меньше циклов и более низкие разряды, чем специально разработанные батареи с залитыми пластинами или батареи AGM. В батареях с малым циклом обычно используются более тонкие пластины, изготовленные из свинцово-кальциевых сплавов, и глубина разряда обычно не превышает 25%.
Аккумуляторы для фотоэлектрических или удаленных источников питания (RAPS)
Строгие требования к батареям, используемым в фотогальванических системах, побудили некоторых производителей производить батареи, специально предназначенные для фотоэлектрических или других удаленных систем питания. Батареи, наиболее часто используемые в автономных фотоэлектрических системах, представляют собой свинцово-кислотные батареи с глубоким циклом или необслуживаемые батареи с более коротким циклом. Аккумуляторы глубокого цикла могут быть открытыми залитыми батареями (которые не требуют обслуживания) или батареями AGM с невыпадающим электролитом, которые не требуют обслуживания (но требуют осторожности при выборе регулятора). Специальные необслуживаемые батареи с коротким циклом, выдерживающие нечастую разрядку, также могут использоваться в фотоэлектрических приложениях, и при условии, что блок батарей спроектирован соответствующим образом, никогда не требуется глубина разряда более 25%. Батарея с длительным сроком службы в правильно спроектированной фотоэлектрической системе при правильном обслуживании может прослужить до 15 лет, но использование батарей, которые не рассчитаны на длительный срок службы или условия в фотоэлектрической системе, или являются частью плохой конструкции системы может привести к тому, что банк батарей выйдет из строя всего через несколько лет.
Доступны несколько других типов батарей специального назначения, которые описаны ниже.
Пусковые, осветительные батареи розжига (СЛИ). Эти батареи используются в автомобильной промышленности и имеют высокую скорость разрядки и зарядки. Чаще всего используют электродные пластины, укрепленные либо свинцово-сурьмяным в залитой конфигурации, либо свинцово-кальциевым в герметичной конфигурации. Эти батареи имеют хороший срок службы в условиях мелкого цикла, но очень плохой срок службы при глубоком цикле. Аккумуляторы SLI не следует использовать в фотоэлектрических системах, поскольку их характеристики не оптимизированы для использования в системах с возобновляемыми источниками энергии, поскольку срок службы в фотоэлектрических системах очень мал.
Тяговые или двигательные батареи. Тяговые или двигательные батареи используются для обеспечения электроэнергией небольших транспортных средств, таких как тележки для гольфа. По сравнению с батареями SLI, они имеют большую способность к глубокому циклу при сохранении длительного срока службы. Хотя эта особенность делает их более подходящими для фотоэлектрических систем, чем для систем, в которых используются батареи SLI, батареи с движущей силой не следует использовать ни в каких фотоэлектрических системах, поскольку их скорость саморазряда очень высока из-за использования свинцово-сурьмяных электродов. Высокая скорость саморазряда приведет к большим потерям мощности в батарее и сделает всю фотоэлектрическую систему неэффективной, если только батареи не будут ежедневно испытывать большой DOD. Способность этих батарей выдерживать глубокие циклы также намного ниже, чем у настоящей батареи глубокого цикла. Поэтому эти батареи не подходят для фотоэлектрических систем.
Аккумуляторы для жилых автофургонов или морских батарей. Эти батареи, как правило, представляют собой компромисс между батареями SLI, тяговыми батареями и настоящими батареями глубокого цикла. Хотя они не рекомендуются, в некоторых небольших фотоэлектрических системах используются как моторные, так и морские батареи. Срок службы таких батарей будет ограничен в лучшем случае несколькими годами, так что экономичность замены батарей означает, что такие батареи, как правило, не являются долгосрочным экономичным вариантом.
Стационарные батареи. Стационарные батареи часто используются для аварийного питания или источников бесперебойного питания. Это батареи с неглубоким циклом, предназначенные для того, чтобы оставаться почти полностью заряженными в течение большей части их срока службы с редкими глубокими разрядами. Их можно использовать в фотоэлектрических системах, если размер блока батарей таков, что его глубина разряда никогда не падает ниже 10–25 %.
Батареи глубокого разряда. Аккумуляторы глубокого разряда должны иметь срок службы в несколько тысяч циклов при высоком уровне разряда (80% и более). С двумя типами батарей глубокого цикла могут наблюдаться большие различия в характеристиках циклов, поэтому следует сравнивать срок службы и глубину разряда различных батарей глубокого цикла.
Свинцово-кислотный аккумулятор состоит из электродов из оксида свинца и свинца, погруженных в раствор слабой серной кислоты. Потенциальные проблемы, возникающие в свинцово-кислотных батареях, включают:
Газообразование: выделение газообразного водорода и кислорода. Газообразование батареи приводит к проблемам с безопасностью и к потере воды из электролита. Потеря воды увеличивает требования к техническому обслуживанию батареи, поскольку воду необходимо периодически проверять и заменять.
Повреждение электродов. Вывод на отрицательном электроде мягкий и легко повреждается, особенно в приложениях, в которых батарея может подвергаться непрерывным или энергичным движениям.
Расслоение электролита. Серная кислота представляет собой тяжелую вязкую жидкость. По мере разрядки аккумулятора концентрация серной кислоты в электролите снижается, а при зарядке концентрация серной кислоты увеличивается. Это циклическое изменение концентрации серной кислоты может привести к расслоению электролита, когда более тяжелая серная кислота остается внизу батареи, а менее концентрированный раствор, вода, остается вверху. Непосредственная близость электродных пластин внутри батареи означает, что физическое встряхивание не смешивает серную кислоту и воду. Однако контролируемое газообразование электролита способствует смешиванию воды и серной кислоты, но его необходимо тщательно контролировать, чтобы избежать проблем с безопасностью и потери воды. В большинстве свинцово-кислотных аккумуляторов требуется периодическое, но нечастое выделение газа из аккумулятора для предотвращения или устранения расслоения электролита в процессе, называемом «ускоренной» зарядкой.
Сульфатация аккумулятора. При низком уровне заряда на свинцовом электроде могут расти большие кристаллы сульфата свинца, в отличие от мелкозернистого материала, который обычно образуется на электродах. Сульфат свинца является изоляционным материалом.
Разлив серной кислоты. Вытекание серной кислоты из корпуса аккумуляторной батареи представляет серьезную угрозу безопасности. Гелеобразование или иммобилизация жидкой серной кислоты снижает вероятность разлива серной кислоты.
Замерзание аккумулятора при низком уровне разряда. Если батарея находится на низком уровне разрядки после превращения всего электролита в воду, то температура замерзания электролита также снижается.
Потеря активного материала электродов. Потеря активного материала с электродов может происходить в результате нескольких процессов. Одним из процессов, который может вызвать необратимую потерю емкости, является отслаивание активного материала из-за объемных изменений между ххх и сульфатом свинца. Кроме того, ХХХ. Неправильные условия зарядки и выделение газа могут привести к осыпанию активного материала с электродов, что приведет к необратимой потере емкости.
В зависимости от того, какая из вышеперечисленных проблем вызывает наибольшую озабоченность в конкретном приложении, соответствующие модификации базовой конфигурации батареи повышают ее производительность. При использовании возобновляемых источников энергии вышеуказанные проблемы будут влиять на глубину разряда, срок службы батареи и требования к техническому обслуживанию. Изменения в батарее обычно связаны с модификацией в одной из трех основных областей:
- изменения состава и геометрии электрода
- меняется на раствор электролита
- модификаций корпуса или клемм аккумуляторной батареи для предотвращения или уменьшения утечки образующегося газообразного водорода.
Коррозия состоит из множества областей восстановления/окисления, в которых обе реакции протекают на одном и том же электроде. Для аккумуляторной системы коррозия приводит к нескольким пагубным последствиям. Одним из эффектов является преобразование металлического электрода в оксид металла.
Все химические реакции протекают как в прямом, так и в обратном направлении. Чтобы шла обратная реакция, реагенты должны получить достаточно энергии, чтобы преодолеть электрохимическую разницу между реагентами и продуктами, а также перенапряжение. Обычно в аккумуляторных системах вероятность протекания обратной реакции мала, так как мало молекул с достаточно большой энергией. Однако, несмотря на малые размеры, некоторые частицы обладают достаточной энергией. В заряженной батарее существует процесс, посредством которого батарея может разряжаться даже в отсутствие нагрузки, подключенной к батарее. Величина, которую батарея разряжает при стоянии, называется саморазрядом. Саморазряд увеличивается с повышением температуры, потому что большая часть продуктов будет иметь достаточно энергии для протекания реакции в обратном направлении.
Идеальным набором химических реакций для батареи был бы такой, при котором имеется большой химический потенциал, который высвобождает большое количество электронов, имеет низкое перенапряжение, самопроизвольно протекает только в одном направлении и представляет собой единственную химическую реакцию, которая может произойти . Однако на практике существует несколько эффектов, которые ухудшают работу батареи из-за нежелательных химических реакций, таких эффектов, как изменение фазы объема реагентов или продуктов, а также из-за физического движения реагентов и продуктов внутри батареи.
Во время химических реакций многие материалы изменяются либо в фазе, либо, если они остаются в одной и той же фазе, объем и плотность материала могут изменяться в результате химической реакции. Наконец, материалы, используемые в батарее, в первую очередь анод и катод, могут изменить свою кристалличность или структуру поверхности, что, в свою очередь, повлияет на реакции в батарее. Многие компоненты в окислительно-восстановительных реакциях претерпевают фазовый переход либо при окислении, либо при восстановлении. Например, в свинцово-кислотном аккумуляторе ионы сульфата переходят из твердой формы (в виде сульфата свинца) в растворы (в виде серной кислоты). Если сульфат свинца рекристаллизуется где-либо, кроме анода или катода, то этот материал теряется в аккумуляторной системе. При зарядке в электронном обмене могут участвовать только материалы, соединенные с анодом и катодом, и поэтому, если материал не касается анода или катода, то он уже не может быть перезаряжен. Образование газовой фазы в аккумуляторе также представляет особые проблемы. Во-первых, газовая фаза обычно имеет больший объем, чем исходные реагенты, что приводит к изменению давления в батарее. Во-вторых, если предполагаемые продукты находятся в газообразном состоянии, они должны быть ограничены анодом и катодом, иначе они не смогут быть заряжены.
Изменение громкости также обычно отрицательно сказывается на работе батареи.
В стандартной «затопленной» свинцово-кислотной батарее электроды погружены в жидкую серную кислоту. Несколько модификаций электролита используются для улучшения характеристик батареи в одной из нескольких областей. Ключевыми параметрами электролита, которые контролируют работу батареи, являются объем и концентрация электролита, а также образование «захваченного» электролита.
Изменение объема электролита может быть использовано для повышения надежности батареи. Увеличение объема электролита делает аккумулятор менее чувствительным к потерям воды и, следовательно, делает регулярное техническое обслуживание менее критичным. Увеличение объема батареи также увеличит ее вес и снизит плотность энергии батареи.
В батареях с «неподвижным» электролитом серная кислота иммобилизуется либо путем «желирования» серной кислоты, либо с использованием «абсорбирующего стекломата». Оба имеют более низкое выделение газа по сравнению с залитой свинцово-кислотной батареей и, следовательно, часто встречаются в герметичных свинцово-кислотных батареях, не требующих обслуживания.
Геллинг. В «гелеобразной» свинцово-кислотной батарее электролит может быть иммобилизован путем гелеобразования серной кислоты с использованием силикагеля. Преимущество гелеобразного электролита заключается в том, что газовыделение уменьшается, и, следовательно, батареи не требуют особого обслуживания. Кроме того, в гелеобразных батареях не происходит расслоения электролита и, следовательно, не требуется ускоренная зарядка, а поскольку электролит гелеобразен, также снижается вероятность разлива серной кислоты. Однако для дальнейшего снижения газовыделения в этих батареях с «гелевыми элементами» также обычно используются свинцово-кальциевые пластины, что делает их непригодными для приложений с глубоким разрядом. Еще одним недостатком является то, что условия зарядки гелевой свинцово-кислотной батареи должны контролироваться более тщательно, чтобы предотвратить перезарядку и повреждение батареи.
Абсорбирующее матирование стекла. Вторая технология, которую можно использовать для иммобилизации серной кислоты, — это «абсорбирующий стеклянный мат» или батареи AGM. В аккумуляторе AGM серная кислота поглощается стекловолоконным матом, который помещается между пластинами электродов. Аккумуляторы AGM обладают многочисленными преимуществами, в том числе возможностью глубокой разрядки без ущерба для срока службы, высокой скоростью заряда/разряда и расширенным диапазоном рабочих температур. Основным недостатком этих аккумуляторов является необходимость в более тщательно контролируемых режимах зарядки и их более высокая начальная стоимость.
Текущий процесс переработки отработавших литий-ионных аккумуляторов
Введение
В начале 1990-х Moli и Sony использовали углеродные материалы со структурой графита для замены металлических литиевых анодов, а также композитный оксид лития и переходного металла, такой как LiCoO 2 служили катодами, что привело к коммерциализации ЛИА (Arora et al., 1998; Song et al., 1999; Lee and Lee, 2000; Pattipati et al., 2014). Благодаря популярности в последние годы портативных электронных устройств, таких как мобильные телефоны и планшетные компьютеры, LIB постепенно получили признание. Что действительно потрясает запасы литиевых ресурсов для содействия развитию ЛИА, так это разработка электромобилей. В последние несколько лет, с развитием отрасли накопления энергии, в электромобилях широко используются ЛИА с более высокой плотностью энергии и более высокой выходной мощностью. В частности, следует обратить внимание на аккумуляторные разработки BYD и Tesla. В то же время благодаря политической ориентации, а также удобству и преимуществам электромобилей мировой рынок электромобилей быстро развивается. На рисунках 1A, B показано развитие электромобилей во всем мире, с особым вниманием к развитию электромобилей в Китае и США. Видно, что с 2015 года глобальный парк и регистрация электромобилей быстро росли, а Китай и США продемонстрировали удивительную тенденцию роста. В 2019 году, парк электромобилей в Китае достиг 3 810 000, что составляет почти половину от общемирового количества и в 2,6 раза больше, чем в США, а количество зарегистрированных электромобилей в Китае составило 1 204 000, что составляет более половины общемирового количества и почти в 4 раза больше, чем в США. BYD и Tesla — две самые известные компании по производству электромобилей, на долю которых приходится более 40% из 1 357 000 зарегистрированных в мире автомобилей в 2019 году 91 496 1 91 497 (рис. 1C). Они представлены LiFePO 4 и LiNi 1−x− y Co x Mn г O 2 (NCM) (Zhu, 2014). Учитывая стремительное развитие электромобилей, утилизация огромного количества отработанных литий-ионных аккумуляторов (ЛИА), вызванная исчерпанием жизненного цикла ЛИА, вскоре станет огромной проблемой, от которой страдает общество. Поэтому мы должны быть готовы к грядущим неприятностям и активно развивать технологии и технический уровень, связанные с утилизацией отработавших ЛИА (Villen-Guzman et al., 2019).
Рис. 1. (A) Глобальная регистрация электромобилей. (B) Мировой парк электромобилей. (C) Глобальная компания по регистрации электромобилей. (D) Методы восстановления отработанных литий-ионных аккумуляторов.
Из-за короткой истории ЛИА до сих пор не сформирована система систематической переработки. Как правило, ЛИА включает катод, анод, сепаратор, электролит и корпус с функцией герметизации. Существует много типов коммерческих ЛИА, в основном включающих оксиды и фосфиды лития, такие как LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , LifePo 4 , NCM и т. Д. С 2012 года из -за разработки рынков EV, LifePo 4 и Lini 0,33 CO 0,33 MN 0,33 O 2 рынка катодных материалов. Электролит в ЛИА также содержит вредные вещества, такие как органические растворители и фторсодержащие соли лития, которые могут нанести большой вред окружающей среде. Поэтому, если отработавшие ЛИА попадут прямо в окружающую среду, это вызовет необратимую экологическую катастрофу. Кроме того, дорогостоящие металлы, содержащиеся в ЛИА, такие как Li, Co, Ni, Cu, Al и др., также имеют хорошую ресурсную ценность. В отработанных электродных материалах среднее содержание Li составляет около 5 мас. %, что значительно превышает содержание в природных рудах и имеет рециклинговое значение. Кроме того, экологические и экономические аспекты также являются предпосылками для утилизации ЛИА. Многие органические электролиты и ионы тяжелых металлов попали в подземные воды в результате оставления аккумуляторов и их утечек, что оказалось вредным для здоровья человека и окружающей среды. Кроме того, Choubey et al. (2016) сообщили об экономической ценности переработки литий-ионных аккумуляторов, которая может принести экономическую выгоду в размере 22 000 долларов США на тонну путем расчета стоимости лития и кобальта.
Ввиду вышеперечисленных причин утилизация отработавших ЛИА имеет значительные перспективы и является экологически чистой, поэтому необходимо создать разумную систему утилизации и разработать соответствующие технологии утилизации. В этой статье будут обобщены гидрометаллургический процесс, пирометаллургический процесс и процесс прямой физической переработки (рис. 1D), а также обобщены их сильные и слабые стороны (таблица 1).
Таблица 1 . Сравнение преимуществ и недостатков и проблем различных методов.
Методы восстановления литий-ионных аккумуляторов
Переработка литий-ионных аккумуляторов обычно включает как физические, так и химические процессы (Harper et al., 2019). Из-за сложного процесса сборки ЛИА и большого разнообразия электродов это представляет большую опасность для восстановления батареи. Взрыв, возгорание и ядовитый газ, вызванные процессом извлечения, легко могут привести к жертвам. Чтобы снизить этот риск, отработанные ЛИА обычно необходимо выгружать перед повторным использованием. Физические процессы обычно включают предварительную обработку и непосредственное восстановление электродных материалов. Эти процессы обычно включают разборку, дробление, сортировку, магнитную сепарацию, промывку, термическую обработку и т. д. Химические процессы можно разделить на пирометаллургические и гидрометаллургические процессы, которые обычно включают выщелачивание, разделение, экстракцию и химическое/электрохимическое осаждение.
Гидрометаллургический процесс
В настоящее время гидрометаллургия обычно используется для извлечения ЛИА после предварительной обработки. В соответствии с физическими свойствами материалов в отработанных ЛИА, включая морфологию, плотность, магнетизм и т. д. Обработанные корпуса батарей, электроды и мембраны, содержащие электролиты, будут обрабатываться отдельно для повышения безопасности и скорости восстановления гидрометаллургических процессов и снижения энергопотребления. расход при использовании гидрометаллургических или пирометаллургических восстановительных электродных материалов. Гидрометаллургия обычно включает выщелачивание и восстановление. Обычно его делят на кислотное выщелачивание и биологическое выщелачивание в зависимости от метода выщелачивания.
Для процесса кислотного выщелачивания Zhang et al. (1998) сообщили о степени извлечения Co и Li более 99%, а Nan et al. (2005) сообщили о степени извлечения меди более 98%. Скорость восстановления гидрометаллургии далека от пирометаллургии. При кислотном выщелачивании электродных материалов в основном используются неорганические кислоты, обычно в том числе соляная кислота (HCl) (Li et al., 2009; Guo et al., 2016; Barik et al., 2017), серная кислота (H 2 SO 4 ) (Dun-Fang et al., 2009); Meshram et al., 2015, 2016), азотная кислота (HNO 3 ) (Li et al., 2011; Mossini et al., 2015) и фосфорная кислота (H 3 PO 4 ) (Pinna et al. al., 2016; Chen et al., 2017), в то время как изученные органические кислоты включают лимонную кислоту (Li et al., 2010; Gao et al., 2019; Yu et al., 2019), щавелевую кислоту (Zeng et al. ., 2015) и винной кислоты (Chen et al., 2019).
Lee и Rhee (2003) использовали HCl для повторного использования LiCoO 2 и раскрыли принцип кислотного выщелачивания:
2LiCoO2+8HCl→2CoCl2+Cl2+2LiCl+ 4h3O.
В процессе выщелачивания HCl (рис. 2А) раствор обладает сильной способностью выщелачивать Co из отработанных ЛИА и восстанавливать Co 3+ до Co 2+ . Но Cl 2 , образующийся при выщелачивании, представляет собой сложную проблему из-за его токсичности и коррозионной активности. Для электродных материалов NCM не следует использовать раствор HCl с сильной кислотностью, чтобы замедлить растворение Mn. Таким образом, Кастильо и соавт. (2002) сообщили о процессе кислотного гидролиза катодных материалов азотной кислотой и достигли извлечения 100% Li и 95% Мн. В практическом применении одним из лучших способов решения проблемы является использование гидролиза H 2 SO 4 и использование перекиси водорода (H 2 O 2 ) для восстановления Co 3+ до Co . 2+ . Уравнение реакции выглядит следующим образом:
2LiCoO2+3h3SO4+h3O2→2CoSO4+O2+Li2SO4 + 4h3O.
Для неорганических кислот температура, значение pH, время реакции, добавки и т. д. оказывают значительное влияние на эффективность выщелачивания. Ли и др. (2009 г.) сообщили, что в условиях 80°С 4М раствор HCl выщелачивался в течение 2 ч, растворялись 99% Co и 97% Li. Джа и др. (2013) сообщили, что LiCoO 2 выщелачивает 2M H 2 SO 4 и 5 % H 2 O 2 (об./об.) в течение 1 ч при 75°C, достигая растворения 99,1 % Li и 70% растворение Co. Чен и др. (2017) сообщили об осаждении Co 3 (PO 4 ) 2 из раствора, содержащего ионы лития. И Ши и др. (2019) сообщалось, что в присутствии микроволн при 90°C Co полностью растворялся, и в среднем 90% всех металлов выщелачивались H 2 SO 4 . Более того, более 99,5% марганца было повторно использовано из раствора. Lee and Rhee (2003) сообщили, что растворимость Li и Co превышала 95 % при 75°C при выщелачивании 1M HNO 3 и 1,7 % H 2 O 2 (об./об.) в течение 0,5 ч (Pinna и др., 2016). В дополнение к сильным неорганическим кислотам слабая фосфорная кислота также оказалась хорошим раствором для ацидолиза. Пинна и др. (2016) сообщили об эффективности выщелачивания при концентрации 0,7 М H 3 PO 4 и 4 % перекиси водорода (об./об.), обеспечивая извлечение более 99 % Li и Co при 40°C в течение 1 часа. Было изучено влияние ультразвука и микроволн на реакцию выщелачивания (Shih et al., 2019).
Рис. 2. (A) Гидрометаллургический процесс. (B) Пирометаллургический процесс. (C) Процесс прямой физической переработки.
В последние годы широко изучались некоторые мягкие органические кислоты. При выщелачивании щавелевой кислотой выщелачивание и осаждение обычно происходят одновременно, в результате чего CoC 2 O 4 осаждение и выделение непосредственно из раствора Li + без дополнительной обработки. Кроме того, поскольку растворы щавелевой кислоты являются восстановителями, дополнительные восстановители не требуются. Liang and Qiu (2012) сообщили о степени восстановления более 98% Li + и Co 2+ в 1M уксусной кислоте в течение 2 часов при 80°C. Чен Х. и др. (2016) сообщили об эффективности выщелачивания с использованием лимонной кислоты. Извлечение 99 % Li, 93 % Co, 91 % Ni и 94 % Mn было достигнуто путем выщелачивания отработанного электродного материала LiNi 9.0005 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 при 80°C в течение 2 часов. Чен и др. (2019) показали эффективность извлечения 98% Co и 97% Li и преобразование отработанного LiCoO 2 в осадок и раствор, обогащенный литием, с помощью винной кислоты.
В качестве гидрометаллургического процесса биовыщелачивание металлов извлекается путем растворения отработанных электродных материалов с метаболитами, выделяемыми микроорганизмами (бактериями и грибками). Мишра и др. (2008) сообщили об эффективности обработки LiCoO 2 хемотрофными и ацидофильными бактериями и Niu et al. (2014) показали выщелачивающую способность Alicyclobacillus SP для Li и Co в различных концентрациях, которая снижалась, соответственно, с 52 до 10% и с 80 до 37% при увеличении концентрации рудного шлама с 1 до 4%. Мохагеги и др. (2017) сообщили об эффективности Aspergillus Niger. Учитывалось выживание грибков/бактерий, поэтому на биовыщелачивание влияла концентрация суспензии. Bahaloo-Horeh и Mousavi (2017) сообщили об аналогичных результатах исследований, касающихся Aspergillus Niger, и сообщили о влиянии электролитов в суспензии на биологию.
Пирометаллургический процесс
Пирометаллургия широко используется для коммерческого извлечения Co. Обычно используемая обработка отработанных ЛИА аналогична плавке руды (Dunn et al., 2012). Перед плавкой модульные ЛИА сначала разбирают на отдельные ячейки, а затем загружают в нагревательную печь. Батареи восстанавливаются путем предварительного нагрева, пиролиза и плавки последовательно (Schakman et al., 2014; Jing et al., 2018). В зоне предварительного нагрева температура нагрева должна быть ниже 300°С, чтобы обеспечить полное испарение электролита без взрыва. А в зоне пиролиза температура печи поддерживается выше 700°С. Целью этого является удаление пластика с аккумулятора. В зоне восстановительной плавки материал плавится в сплавы меди, кобальта, никеля и железа, а также лития, алюминия, кремния, кальция и некоторого количества шлака железа. Этот метод обычно используется только для извлечения меди, кобальта, никеля и небольшого количества железа. Поскольку Co играет незаменимую роль в коммерческих ЛИА, а термическая металлургия имеет высокую эффективность при извлечении Co, а не Li, экономичность этого метода извлечения во многом зависит от количества Co, содержащегося в отработанных ЛИА, и колебаний рыночной стоимости кобальта. Однако, поскольку производители аккумуляторов учитывают ценность и экологические проблемы Co, электродные материалы, не содержащие Co, в ЛИА постоянно разрабатываются в последние годы, в том числе LiMn 9.0005 2 O 4 и LiFePO 4 , некоторые из которых поступили в продажу (Etacheri et al., 2011; Huang et al., 2014) 2 . Учитывая ограниченность ресурсов лития, этот традиционный метод не имеет перспектив развития.
Для извлечения лития из отработанных ЛИА можно использовать метод селективного пиролиза в дуговой печи для преобразования некоторых электродных материалов в сплавы кобальта и концентрат лития. После этого Li извлекают гидрометаллургическим путем, а затем перегружают и хранят через форму Li 2 СО 3 . И другие компоненты могут быть извлечены дальше. Конкретные шаги показаны на рисунке 2B. Этот метод можно использовать не только для повторного использования электродных материалов, но и для повторного использования Li, Fe и т. д. в электролите, что значительно повышает эффективность восстановления.
Асади Далини и др. (2020) сообщили о сценариях использования и расчете прибыли от пирометаллургии и гидрометаллургии, используемых различными компаниями. Гидрометаллургия в основном была направлена на извлечение Li 2 CO 3 и Co 3 O 4 и имели мощность переработки 10 000 тонн. Анвани и др. (2020a) сообщили об оценке жизненного цикла на лабораторном уровне и экономическом анализе оксалата кобальта из отработанных литий-ионных аккумуляторов в процессах кислотного выщелачивания и обжига. Для 3 г необработанных материалов положительного электрода общие затраты на процесс извлечения оксалата кобальта составили 0,59 и 0,67 долларов США для процессов кислотного выщелачивания и прокаливания соответственно. Недавно Анвани и соавт. (2020b) еще раз представили расчет стоимости отходов литий-ионных аккумуляторов, обработанных кислотным выщелачиванием. В зависимости от типа кислоты, используемой в процессе, был проведен расчет на 10 г необработанного материала положительного электрода в 250 мл раствора кислоты соответственно. Самая дешевая щавелевая кислота стоила 1,06 доллара, а самая дорогая уксусная кислота — 2,07 доллара.
Учитывая, что пирометаллургия может привести к низкой эффективности регенерации, высокому потреблению энергии и образованию токсичных газов (диоксинов, фуранов и т. д.), разработка процесса рециркуляции с высокой скоростью регенерации, низким потреблением энергии и низкой опасностью для окружающей среды имеет хорошую коммерческую перспективу. .
Процесс прямой физической переработки
Прямое восстановление — это процесс извлечения полезных компонентов из отработанных ЛИА без использования химических методов (Dunn et al. , 2012; Yang et al., 2018). Перед обращением с ЛИА их разряжали и разбирали на тысячи ячеек. Затем маленькие клетки обрабатывали сверхкритическим CO 2 , и электролиты были извлечены и обработаны в этом процессе. После снижения температуры и давления CO 2 можно отделить от электролита, а электролит можно регенерировать. Затем клетки разобрали, разбили и отсортировали. Наконец, катодный материал был собран и повторно использован (рис. 2C).
Чен Дж. и др. (2016) сообщили о технологии прямой переработки LiFePO 4 из мягких батарей. В случае отсутствия восстановления электролита отработавшие ЛИА разбирали, измельчали и очищали в герметичный бокс. Из-за остаточного связующего поливинилиденфторида (ПВДФ) и разложения материала после тысяч циклов заряда и разряда плотность энергии восстановленного LiFePO 4 низкий уровень материала и его электрохимические характеристики плохие. После термообработки при 650°C электрохимические характеристики улучшились, показав почти такую же разрядную емкость и плотность энергии, как у нового материала. Сонг и др. (2017) спекали восстановленные материалы со свежим порошком с помощью процесса физического прямого восстановления для регенерации материалов LiFePO 4 из отработанных ЛИА. Электрохимические характеристики регенерированной батареи LiFePO 4 могут соответствовать основным требованиям повторного использования. Хуанг и др. (2018) сравнили три процесса прямого физического восстановления материалов графитовых анодов из отработанных ЛИА. Первый основан на термообработке графита без восстановления электролита. Второй заключался в извлечении электролита с докритическим CO 2 , а затем нагрейте его. Третий заключался не только в использовании сверхкритического CO 2 в качестве экстрагента, но и в экстракции электролитом и нагревании. Экспериментальные результаты показывают, что докритический экстракционный электролит CO 2 является лучшим методом восстановления. Чжан и др. (2019) сообщили, что эффективность высвобождения катодных материалов составила 98,23% за счет прямого пиролиза и физического восстановления. Технология прямого физического восстановления имеет преимущества короткого пути восстановления, низкого энергопотребления, экологичности и высокой скорости восстановления. Однако неясно, достигнет ли переработанный материал долговременных свойств нового материала.
Выводы и перспективы
Таким образом, все рассмотренные выше процессы переработки предназначены для переработки ресурсов из отработанных ЛИА. Однако из-за различных технических трудностей и экономических выгод этап разработки процесса переработки неодинаков. Пирометаллургия, например, была коммерциализирована из-за ее простоты и эффективности при извлечении Co, наиболее ценного металла в отработанных ЛИА. С развитием аккумуляторной техники содержание Co в электродных материалах снижается, а использование Ni и марганца увеличивается. Кроме того, потребление LIB быстро росло в последние несколько лет из-за быстрого расширения рынка электромобилей, и запасы лития стали главной проблемой. Поэтому технологию регенерации Со следует перевести на комплексную утилизацию отработанного лития. Кроме того, при разработке процесса восстановления отработанного выщелачивания следует учитывать соответствующую обработку или восстановление определенных материалов, которые могут представлять опасность для окружающей среды, таких как электролиты.
Кроме того, поскольку восстановление ЛИА находится на начальном этапе, текущий уровень исследований и уровень промышленного развития не могут обеспечить идеальное восстановление, а именно безопасность, низкую стоимость, низкое потребление энергии и отсутствие загрязнения. Так что дальнейшие исследования и инвестиции неизбежны. Чтобы лучше разработать технологию переработки ЛИА, лучше всего выполнить следующие аспекты: (1) Хорошо классифицировать ЛИА в соответствии с типом электрода; (2) хорошо поработать над конструкцией батареи, чтобы она соответствовала условиям легкой регенерации; (3) Сотрудничество по восстановлению отработавших ЛИА и соответствующая законодательная работа по всему миру.
Авторские взносы
L-FZ организовала и написала рукопись. HG и DY обсудили результаты. TD и W-BL вели бумагу. Все авторы одобрили эту рукопись.
Финансирование
Эта работа была поддержана Фондами фундаментальных исследований для центральных университетов (№ N2024001), Фондами фундаментальных исследований для центральных университетов (№ N2025018 и N2025009), Национальным фондом естественных наук Китая (№ 513) и Национальный ключевой проект исследований и разработок (№ 2019http://www.chyxx.com/industry/201707/543308.html
Ссылки
Анвани С., Метекар Р. и Рамадесиган В. (2020a). Оценка жизненного цикла и экономический анализ способов кислотного выщелачивания и обжига для производства оксалата кобальта из отработанных литий-ионных аккумуляторов. Дж. Матер. Циклы управления отходами . doi: 10.1007/s10163-020-01095-2. [Epub перед печатью].
Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar
Анвани С., Метекар Р. и Рамадесиган В. (2020b). Ресинтез оксида лития-кобальта из отработанных литий-ионных аккумуляторов с использованием экологически безопасного и экономически выгодного процесса переработки. Гидрометаллургия 197:105430. doi: 10.1016/j.hydromet.2020.105430
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Арора П., Уайт Р. Э. и Дойл М. (1998). Механизмы снижения емкости и побочные реакции в литий-ионных батареях. J Электрохим Soc . 145, 3647–3667. doi: 10.1149/1.1838857
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Асади Далини Э., Карими Г., Зандевакили С. и Гударзи М. (2020). Обзор экологических, экономических и гидрометаллургических процессов переработки отработанных литий-ионных аккумуляторов. Шахтер. Процесс. Извлекать. Металлургия Ред. 197, 1–22. doi: 10.1080/08827508.2020.1781628
CrossRef Full Text | Google Scholar
Бахалу-Хоре Н. и Мусави С. М. (2017). Повышенное извлечение ценных металлов из отработанных литий-ионных аккумуляторов за счет оптимизации органических кислот, продуцируемых Aspergillus niger. Управление отходами . 60, 666–679. doi: 10.1016/j.wasman.2016.10.034
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Барик С. П., Прабахаран Г. и Кумар Л. (2017). Выщелачивание и выделение Co и Mn из материалов электродов отработанных литий-ионных аккумуляторов с использованием соляной кислоты: лабораторные и опытно-промышленные исследования. Дж. Чистый. Произв. 147, 37–43. doi: 10.1016/j.jclepro.2017.01.095
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Кастильо С., Ансарт Ф., Лабертироберт К. и Портал Дж. (2002). Достижения в восстановлении отработанных соединений литиевых батарей. J. Источники питания 112, 247–254. doi: 10.1016/S0378-7753(02)00361-0
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Чен Дж., Ли К., Сонг Дж., Сонг Д., Чжан Л. и Ши X. (2016). Экологически чистая утилизация и эффективный ремонт катодных порошков отработанных батарей LiFePO4. Зеленый хим. 18, 2500–2506. doi: 10.1039/C5GC02650D
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Чен X., Фан Б., Сюй Л., Чжоу Т. и Конг Дж. (2016). Атомно-экономичный процесс извлечения металлов с высокой добавленной стоимостью из отработанных литий-ионных аккумуляторов. Дж. Чистый. Произв. 112, 3562–3570. doi: 10.1016/j.jclepro.2015.10.132
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Чен X., Канг Д. и Цао Л. (2019). Разделение и извлечение ценных металлов из отработанных ионно-литиевых аккумуляторов: одновременное извлечение Li и Co за одну стадию. Сентябрь Очищение. Тех. 210, 690–697. doi: 10.1016/j.seppur.2018.08.072
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Чен Х., Ма Х., Луо К. и Чжоу Т. (2017). Восстановление ценных металлов из отходов катодных материалов отработанных литий-ионных аккумуляторов с использованием мягкой фосфорной кислоты. Дж. Азар. Матер. 326, 77–86. doi: 10.1016/j.jhazmat.2016.12.021
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Чуби, П. К., Ким, М. С., Шривастава, Р. Р., Ли, Дж. К., и Ли, Дж. И. (2016). Предварительный обзор использования выдающегося элемента хранения энергии: ЛИТИЙ. часть I: из минеральных и соляных ресурсов. Шахтер. англ. 89, 119–137. doi: 10.1016/j.mineng.2016.01.010
CrossRef Full Text | Google Scholar
Дун-Фан Л.И., Ван С.Ю., Инь Ф., Чен Ю.К., Ян Ю.К. и Цзе Х.В. (2009). Восстановление углекислым газом диоксида лития-кобальта и его растворение в растворе серной кислоты. Цветные металлы . 61, 83–86. doi: 10.1109/milcom.2009.5379889
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Данн, Дж. Б., Гейнс, Л., Салливан, Дж., и Ван, М. К. (2012). Влияние переработки на потребление энергии от колыбели до ворот и выбросы парниковых газов автомобильных литий-ионных аккумуляторов. Окружающая среда. науч. Тех. 46, 12704–12710. doi: 10.1021/es302420z
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Этачери В., Маром Р., Элазари Р., Салитра Г. и Аурбах Д. (2011). Проблемы разработки перспективных литий-ионных аккумуляторов: обзор. Энергетическая среда. науч. 4, 3243–3240. doi: 10.1039/c1ee01598b
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Гао Г. , Хе Х., Лу Х., Цзяо З. и Чен С. (2019). Система лимонная кислота/Na2S2O3 для эффективного выщелачивания ценных металлов из отработанных литий-ионных аккумуляторов. JOM 10, 3673–3681. doi: 10.1007/s11837-019-03629-y
CrossRef Full Text | Google Scholar
Гуо Ю., Ли Ф., Чжу Х., Ли Г., Хуанг Дж. и Хе В. (2016). Выщелачивание лития из материалов анодных электродов отработанных литий-ионных аккумуляторов соляной кислотой (HCl). Управление отходами . 51, 227–233. doi: 10.1016/j.wasman.2015.11.036
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Харпер Г., Соммервиль Р., Кендрик Э., Дрисколл Л., Слейтер П., Столкин Р. и др. (2019). Переработка литий-ионных аккумуляторов от электромобилей. Природа 575, 75–86. doi: 10.1038/s41586-019-1682-5
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Хуан Б., Ли Х., Ван З., Го Х., Ли С. и Ван Дж. (2014). Всестороннее исследование электрохимических характеристик LiNi0. 8Co0.15Al0.05O2 с модифицированной поверхностью Mn, синтезированного методом окислительного покрытия на месте. Дж. Источники питания 252, 200–207. doi: 10.1016/j.jpowsour.2013.11.092
Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar
Хуан Б., Пан З., Су Х. и Ан Л. (2018). Утилизация литий-ионных аккумуляторов: последние достижения и перспективы. J. Источники питания 399, 274–286. doi: 10.1016/j.jpowsour.2018.07.116
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Джа, М. К., Кумари, А., Джа, А. К., Кумар, В., Хейт, Дж., и Панди, Б. Д. (2013). Восстановление лития и кобальта из отработанных литий-ионных аккумуляторов мобильных телефонов. Управление отходами. 33, 1890–1897. doi: 10.1016/j.wasman.2013.05.008
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Jing, W., Jinglong, L., Hui, L., and Dongbin, W. (2018). Состояние и перспективы методов очистки от ценных металлов отработавших литий-ионных аккумуляторов. Технология горячих работ . 22, 12–15. doi: 10.14158/j.cnki.1001-3814
Полный текст CrossRef
Lee, C.K., and Rhee, K. (2003). Восстановительное выщелачивание катодных активных материалов из отходов литий-ионных аккумуляторов. Гидрометаллургия 68, 5–10. doi: 10.1016/S0304-386X(02)00167-6
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Lee, SK, and Lee, SHJN (2000). «Оксиды молибдена в качестве материалов отрицательного электрода для литий-ионных аккумуляторов», в ECS Meeting Abstracts . п. 496. doi: 10.1038/35035045
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Li J., Shi P., Wang Z., Chen Y. и Chang C.C. (2009). Комбинированный процесс восстановления металлов в отработанных литий-ионных батареях. Хемосфера 77, 1132–1136. doi: 10.1016/j.chemosphere.2009.08.040
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Ли Л., Чен Р., Сунь Ф., Ву Ф. и Лю Дж. (2011). Получение пленок LiCoO2 из отработанных литий-ионных аккумуляторов комбинированным процессом переработки. Гидрометаллургия 108, 220–225. doi: 10.1016/j.hydromet.2011.04.013
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Li, L., Ge, J., Wu, F., Chen, R., Chen, S. и Wu, B. (2010). Извлечение кобальта и лития из отработанных литий-ионных аккумуляторов с использованием органической лимонной кислоты в качестве выщелачивателя. Дж. Азар. Матер. 176, 288–293. doi: 10.1016/j.jhazmat.2009.11.026
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Лян С. и Цю К. (2012). Органический оксалат как выщелачиватель и осадитель для извлечения ценных металлов из отработанных литий-ионных аккумуляторов. Управление отходами. 32, 1575–1582. doi: 10.1016/j.wasman.2012.03.027
CrossRef Full Text | Google Scholar
Мешрам П., Панди Б. Д. и Манкханд Т. Р. (2015). Гидрометаллургическая переработка отработанных литий-ионных аккумуляторов (ЛИА) в присутствии восстановителя с акцентом на кинетику выщелачивания. хим. англ. Дж. 281, 418–427. doi: 10.1016/j.cej.2015.06.071
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Мешрам П., Пандей Б. Д. и Манкханд Т. Р. М. (2016). Оптимизация процесса и кинетика выщелачивания редкоземельных металлов из отработанных никель-металлогидридных аккумуляторов. Управление отходами . 51, 196–203. doi: 10.1016/j.wasman.2015.12.018
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Мишра Д., Ким Д. Дж., Ральф Д. Э., Ан Дж. Г. и Ри Ю. Х. (2008). Биовыщелачивание металлов из отработанных литий-ионных вторичных аккумуляторов с использованием Acidithiobacillus ferrooxidans . Управление отходами. 28, 333–338. doi: 10.1016/j.wasman.2007.01.010
CrossRef Full Text | Google Scholar
Мохагеги В., Мусави С. М., Вахдани Б. и Шахриари М. (2017). Оценка проектов НИОКР и выбор портфеля проектов с помощью нового подхода нечеткой оптимизации интервального типа 2. Нейронный комп. заявл. 28, 3869–3888. doi: 10.1007/s00521-016-2262-3
CrossRef Full Text
Mossini, E., Macerata, E., Giola, M., Brambilla, L., Castiglioni, C., and Mariani, M. (2015 ). Радиационное изменение физико-химических свойств разбавленных растворов азотной кислоты при глубокой переработке отработавшего ядерного топлива. Дж. Радиоанализ. Нукл. хим. 304, 395–400. doi: 10.1007/s10967-014-3556-5
CrossRef Full Text | Google Scholar
Нэн Дж., Хань Д. и Цзо Х. (2005). Извлечение металлов из отработанных литий-ионных аккумуляторов с помощью химического осаждения и экстракции растворителем. Дж. Источники питания . 152, 278–284. doi: 10.1016/j.jpowsour.2005.03.134
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Ню З., Цзоу Ю., Синь Б., Ши К., Лю К. и Ли Ю. (2014). Управление технологическим процессом для повышения эффективности биовыщелачивания как Li, так и Co из отработанных литий-ионных аккумуляторов при высокой плотности пульпы и исследование ее термодинамики и кинетики. Хемосфера 109, 92–98. doi: 10.1016/j.chemosphere.2014.02.059
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Паттипати Б., Баласингам Б., Аввари Г. В., Паттипати К. Р. и Баршалом Ю. (2014). Характеристика напряжения холостого хода литий-ионных аккумуляторов. Дж. Источники питания 269, 317–333. doi: 10.1016/j.jpowsour.2014.06.152
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Пинна, Э. Г., Руис, М. К., Охеда, М. В., и Родригес, М. Х. (2016). Катоды отработанных литий-ионных аккумуляторов: растворение фосфорной кислотой и извлечение лития и кобальта из растворов выщелачивания. Гидрометаллургия 167, 66–71. doi: 10.1016/j.hydromet.2016.10.024
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Шакман О., Дехо М., Бушуари С., Делаэр С., Лауз П., Декроли Н. и др. (2014). Подход к обогащению отработанных литий-ионных аккумуляторов для восстановления материалов [Диссертации Gradworks]. Золотой: Колорадская горная школа.
Google Scholar
Ши, Ю. Дж., Чиен, С. К., Джанг, С. Р., и Лин, Ю. К. (2019). Химическое выщелачивание, осаждение и экстракция растворителем для последовательного выделения ценных металлов из катодного материала отработанных литий-ионных аккумуляторов. Дж. Тайвань Инст. хим. англ. 100, 151–159. doi: 10.1016/j.jtice.2019.04.017
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Сонг, Дж. Ю., Ван, Ю. и Ван, К. С. (1999). Обзор гелевых полимерных электролитов для литий-ионных аккумуляторов. J. Источники питания 77, 183–197. doi: 10.1016/S0378-7753(98)00193-1
Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar
Song, X., Hu, T., Liang, C., Long, H.L., Zhou, L., Song, W., et al. (2017). Прямая регенерация катодных материалов из отработанных литий-железо-фосфатных аккумуляторов методом твердофазного спекания. RSC Adv. 7, 4783–4790. doi: 10.1039/C6RA27210J
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Виллен-Гузман М., Архун Б., Вереда-Алонсо К., Гомес-Лахос К. , Родригес-Марото Дж. М. и Пас-Гарсия Дж. М. (2019). Электродиализные процессы в твердых матрицах. Новые взгляды на переработку аккумуляторов. Обзор. J. Chem. Тех. Биотехнолог. 94, 1727–1738 гг. doi: 10.1002/jctb.5940
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Yang, Y., Meng, X., Cao, H., Lin, X., Liu, C., Sun, Y., et al. (2018). Селективное извлечение лития из отработанных литий-железо-фосфатных аккумуляторов: устойчивый процесс. Зеленая химия . 20:3121–33. doi: 10.1039/c7gc03376a
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Ю М., Чжан З., Сюэ Ф., Ян Б., Го Г. и Цю Дж. (2019). Более простой и эффективный процесс извлечения кобальта и лития из отработанных литий-ионных аккумуляторов с помощью лимонной кислоты. Сентябрь Purif Technol . 215, 398–402. doi: 10.1016/j.seppur.2019.01.027
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Цзэн X., Ли Дж. и Шен Б. (2015). Новый подход к извлечению кобальта и лития из отработавших литий-ионных аккумуляторов с использованием щавелевой кислоты. Дж. Азар. Матер. 295 , 112–118. doi: 10.1016/j.jhazmat.2015.02.064
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Чжан Г., Ду З., Хе Ю., Ван Х., Се В. и Чжан Т. (2019 г.)). Устойчивый процесс восстановления анодных и катодных материалов, полученных из отработанных литий-ионных аккумуляторов. Устойчивое развитие 11:2363. doi: 10.3390/su11082363
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Чжан П., Йокояма Т., Итабаси О., Вакуи Ю. и Иноуэ К. Дж. Х. (1998). Гидрометаллургический процесс извлечения металлов из отработанных никель-металлогидридных вторичных аккумуляторов. Гидрометаллургия 50, 61–75. doi: 10.1016/S0304-386X(98)00046-2
Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar
Чжу, Дж. (2014). Синтез, характеристики и характеристики катодов для ионно-литиевых аккумуляторов. Науки о твердом теле. 38, 79–84. doi: 10.1016/j.electacta.2014.02.147
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Практическое понимание свинцово-кислотных аккумуляторов
Введение
Цель этой статьи — дать вам практическое понимание свинцово-кислотных аккумуляторов. Мы не будем рассматривать лежащую в основе химию, мы будем относиться к ним как к черному ящику, и мы обнаружим их характеристики и то, как сохранить их здоровыми.
Отказ от ответственности
Я любитель. У меня нет абсолютно никакого соответствующего опыта в области аккумуляторных технологий или электроники. Я просто собрал некоторую информацию, надеюсь, полезную.
Общий обзор свинцово-кислотной батареи
- Она может обеспечить тонн тока/мощности
- Он ненавидит быть глубоким — разряжается и быстро умирает, если делать это неоднократно
- Он ненавидит быть в разряженном состоянии
- Используйте только 50 % общей емкости, если имеет значение долговечность (в идеале только 30 %)
- Полезная емкость зависит от нагрузки
- Они медленно заряжаются (8-12 часов)
- Они хуже работают в холодную погоду
Свинцово-кислотные батареи могут выдавать большой ток
Свинцово-кислотные батареи могут выдавать такой большой ток, что их можно использовать для сварки 2 . Они широко используются в автомобилях с ДВС для питания стартера, которому для запуска двигателя требуются сотни ампер при напряжении 12 вольт.
Они также используются для питания самокатов, тележек для гольфа, троллейбусов, небольших игрушечных автомобилей для детей, а также для обеспечения электроэнергией лодок, караванов и домов на колесах. Вы также можете найти их в более стационарных приложениях, таких как системы ИБП 1 или, конечно же, солнечные батареи.
Опасность
Свинцово-кислотные батареи обычно не имеют встроенной защиты от короткого замыкания. Это означает, что если вы (случайно) замкнете свинцово-кислотную батарею накоротко, она может взорваться или вызвать пожар. Какой бы объект не вызвал короткое замыкание, он, вероятно, будет уничтожен.
Поскольку свинцово-кислотные аккумуляторы могут обеспечивать такие высокие токи, важно убедиться, что вы используете правильную толщину/диаметр провода. Если провод слишком тонкий, он вызывает слишком большое сопротивление и, следовательно, может перегреться, что приведет к возгоранию изоляции.
Свинцово-кислотные аккумуляторы могут быть очень опасны, поэтому с ними нужно быть очень осторожными. Лично я всегда удостоверяюсь, что все, что подключено к свинцово-кислотному аккумулятору, имеет правильный предохранитель.
Свинцово-кислотные аккумуляторы
ненавижу глубокую разрядкуОбщепринятое практическое правило заключается в том, что свинцово-кислотная батарея не должна разряжаться ниже 50% емкости, а в идеале — не выше 70% емкости.
Более детальное обсуждение этой темы см. в видеороликах внизу этой статьи, особенно в части 1. Самый важный урок заключается в следующем:
Хотя свинцово-кислотная батарея может иметь заявленную емкость практическая полезная емкость составляет всего 50 Ач или даже всего 30 Ач
Если вы покупаете свинцово-кислотную батарею для определенного применения, вы, вероятно, ожидаете от нее определенного срока службы, возможно, в годах. Если батарея не будет работать так долго, это может быть экономически невыгодным решением.
источник изображения. Обратите внимание, что эта диаграмма основана на свинцово-кислотной батарее для тяжелых условий эксплуатации и не отражает жизненный цикл обычной бытовой свинцово-кислотной батареи. Рекомендуется просмотреть соответствующую таблицу для конкретной модели батареи, которую вы можете заинтересовать в покупке.
Если вы включаете батарею (с характеристиками, указанными в таблице) каждый день как часть автономной солнечной установки и используете 80% ее емкости, вам, вероятно, придется заменить ее примерно через два годы.
При параллельном добавлении нескольких дополнительных батарей отдельные батареи могут использоваться только на 20–30 % емкости, а срок службы тех же батарей может составлять 6–9 лет. Таким образом, потратив в 2-3 раза больше денег на батареи, вы продлите срок службы вашей установки в 3-4 раза.
Так, например, если вам действительно нужна батарея емкостью 100 Ач, вам могут понадобиться две батареи по 100 Ач, соединенные параллельно , чтобы обеспечить долговечность. Вы даже можете решить купить три батареи 100 Ач, чтобы убедиться, что их хватит на желаемое количество циклов.
Однако, если установка батареи предназначена только для аварийного питания и, таким образом, ожидается, что она будет работать только несколько раз в год, разрядка свинцово-кислотной батареи до 80% емкости не имеет большого значения. Нет необходимости увеличивать емкость аккумулятора, поскольку количество циклов зарядки/разрядки настолько мало, что аккумулятор практически не изнашивается.
Свинцово-кислотные аккумуляторы в конечном итоге умирают от старости
Свинцово-кислотные аккумуляторы изнашиваются просто из-за старения. Таким образом, даже если большую часть времени он остается полностью заряженным, он изнашивается и требует замены через несколько лет. Неважно, насколько хорошо вы к ним относитесь, даже при самом лучшем уходе, в конце концов их необходимо заменить.
Свинцово-кислотные батареи
ненавидят нахождение в разряженном состоянии Свинцово-кислотные батареи не должны никогда оставаться разряженными в течение длительного времени, в идеале не более день . Лучше всего сразу же зарядить свинцово-кислотную батарею после (частичной) разрядки, чтобы предотвратить их быстрый износ.
Аккумулятор, который находился в разряженном состоянии в течение длительного времени (много месяцев), скорее всего, никогда не восстановится и никогда не будет снова пригоден для использования, даже если он был новым и/или мало использовался.
Полезная емкость зависит от нагрузки
Типичная 12-вольтовая батарея имеет номинал, указанный в ампер-часах, который говорит вам о емкости. Например, аккумулятор может быть рассчитан на 70 Ач.
Значит, это может означать, что батарея может выдерживать нагрузку 7 А в течение 10 часов или 70 А в течение одного часа, верно?
К сожалению, нет
Получается, что полезная емкость свинцово-кислотного аккумулятора зависит от приложенной нагрузки . Поэтому заявленная ёмкость на самом деле является ёмкостью при определённой нагрузке, которая разрядит батарею за 20 часов.
Это концепция C-рейта. 1C — теоретическая скорость разряда за один час, основанная на емкости. Аккумуляторы в основном продаются с емкостью, рассчитанной на скорость разряда 0,05°C в течение 20 часов.
C-rate важен, потому что C-rate связан с полезной емкостью батареи. Эта номинальная емкость 70 Ач основана на скорости разряда 0,05 C или 20-часовой скорости разряда. Это будет 70 Ач / 20 = 3,5 А.
Это важно понимать: если вы повысите нагрузку на эту батарею, полезная емкость будет меньше чем 70Ач. Например, при нагрузке 7 А полезная емкость может составлять только 64 Ач (фальшивое число для иллюстрации).
Это также работает в вашу пользу: если нагрузка меньше 0,05 C-скорости, фактическая полезная мощность будет выше!
Так почему это?
Когда вы нагружаете батарею, напряжение немного падает . Более высокие нагрузки вызывают большие перепады напряжения, или, другими словами: батарея «борется» за поддержание напряжения.
Источник изображения
Таким образом, если нагрузка превышает стандартный показатель 0,05°C (C/20), вам, возможно, придется выбрать аккумулятор большей емкости или согласиться на более короткое время работы, чем вы могли бы ожидать, исходя из номинальной емкость на этикетке.
Вы даже можете рассмотреть возможность параллельного подключения нескольких батарей для достижения желаемой полезной емкости/времени работы.
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ
Таблица состояния заряда под нагрузкой показывает, что вы должны следить за фактической нагрузкой и напряжением. При нагрузке C/20 батарея заряжена на 50% при напряжении 12,30 В 3 .
Нагрузка C/5 на батарею емкостью 70 Ач составит 14 А. При этой нагрузке батарея имеет 50% емкости при ~ 11,55 В под нагрузкой. Только нагрузка в сочетании с напряжением может указывать на фактическое состояние заряда.
Прогнозирование уровня заряда под нагрузкой возможно при статической постоянной нагрузке, но становится более сложным при колебаниях нагрузки, поэтому примите это во внимание.
ДРУГОЕ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ
Разные производители выпускают разные батареи, которые могут иметь разные характеристики разряда. Это означает, что вам следует изучить характеристики батареи и, надеюсь, найти диаграмму скорости разряда, которая поможет вам оценить фактическую емкость под нагрузкой для этой конкретной модели.
Как узнать уровень заряда свинцово-кислотного аккумулятора?
Состояние заряда измеряется в состоянии покоя: когда батарея не подключена к какой-либо нагрузке или зарядному устройству в течение 24 часов. Напряжение будет отражать состояние заряда (SoC).
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ
В Интернете можно найти множество различных противоречащих друг другу таблиц, которые соотносят напряжение с определенным состоянием заряда. Убедитесь, что вы выбрали правильный вариант, см. сноску 9149.6 4 для получения дополнительной информации.
| Состояние заряда (SoC) | Напряжение в состоянии покоя (24 ч) |
|---|---|
| 100% | 12. 70+ |
| 75% | 12.40 |
| 50% | 12.20 |
| 25% | 12.00 |
| 0% | 11,80 |
Обратите внимание, что эта таблица действительна только при температуре окружающей среды 25C / 77F. Если температура ниже, полезная емкость уменьшается, а напряжения, при которых достигается определенный SoC, будут выше.
Кроме того, эти цифры могут немного отличаться в зависимости от типа свинцово-кислотного аккумулятора.
Если вы измеряете напряжение под нагрузкой, например, при включении некоторых ламп, напряжение не отражает фактическое состояние заряда.
Определить состояние заряда под нагрузкой достаточно сложно. Иногда производители аккумуляторов предоставляют диаграмму разряда, которая позволяет определить уровень заряда в зависимости от текущей нагрузки.
Но часто приходится что-то измерять или вычислять самостоятельно. Постоянная нагрузка делает оценку емкости батареи под нагрузкой более предсказуемой, но если нагрузка меняется, точно оценить состояние заряда становится сложнее.
Положительное влияние на емкость параллельного подключения аккумуляторов
При параллельном подключении нескольких аккумуляторов нагрузка также распределяется между всеми аккумуляторами. Каждая отдельная батарея должна питать только часть общей нагрузки. Это означает, что в дополнение к дополнительной полезной емкости добавленных батарей также появляется дополнительная полезная емкость из-за снижения нагрузки на каждую отдельную батарею.
Например, если батарея емкостью 100 Ач имеет скорость разряда 5 А при 0,05 °С. Если он должен обеспечить 10 А, полезная емкость ниже заявленных 100 Ач, как объяснялось ранее. Если мы добавим вторую батарею на 100А параллельно, каждая батарея теперь должна питать только половину нагрузки и, таким образом, сможет обеспечить заявленную емкость, поскольку это как раз скорость разряда 0,05С.
Свинцово-кислотные аккумуляторы нуждаются в защите от глубокого разряда
Настоятельно рекомендуется использовать свинцово-кислотные аккумуляторы в сочетании с устройством отключения при низком напряжении, которое защищает аккумулятор от глубокого разряда 5 .
спонсором этой статьи не является victron
В идеале можно настроить отсечку, например, с изображенным блоком.
Так много свинцово-кислотных аккумуляторов «убито», потому что они остаются подключенными (случайно) к «источнику энергии».
Зарядка свинцово-кислотного аккумулятора
Независимо от размера, свинцово-кислотные аккумуляторы заряжаются относительно медленно. Полная зарядка полностью разряженной батареи может занять около 8–12 часов. Невозможно просто подать на них большой ток и быстро зарядить. Это просто перегрузит и уничтожит батарею 8 .
Для свинцово-кислотных аккумуляторов требуется специальный трехэтапный процесс зарядки 6 , чтобы сохранить их состояние.
На практике, если аккумулятор не разряжается более чем на 50 %, для его перезарядки требуется меньше времени 7 .
Хорошей идеей может быть постоянное подключение неиспользуемых аккумуляторов к «подзарядному устройству». Это зарядное устройство, которое заряжает аккумулятор максимальным током 0,8А.
Так как зарядка аккумулятора большей емкости с помощью подзарядного устройства может занять очень много времени, вам потребуется обычное зарядное устройство, способное обеспечить приличный ток, чтобы зарядить аккумулятор «в разумные сроки».
Типы свинцово-кислотных аккумуляторов
Затопленные / FLA
Это хорошо известный старый тип аккумуляторов. Время от времени может потребоваться добавление дистиллированной воды, поэтому они требуют обслуживания.
Основная проблема аккумуляторов, требующих обслуживания, заключается в том, что большинство людей (потребителей) не знают, а если и знают, то забывают. Эти батареи в основном не соответствуют «человеческой природе».
Мне кажется, что эти батареи постепенно уходят из потребительского рынка, но все еще широко распространены в коммерческом/промышленном применении. Для бизнеса, вероятно, легко просто иметь обученного сотрудника или сервисную компанию, которая периодически обслуживает батареи.
EFB или усовершенствованная залитая батарея
Эти батареи являются улучшенной версией обычной залитой батареи. Они дороже, но выдерживают больше циклов зарядки/разрядки, особенно при более глубоких разрядах.
Хотя они не так эффективны, как батареи AGM (о которых мы вскоре поговорим), они представляют собой более дешевую альтернативу батареям AGM.
Герметичная свинцово-кислотная батарея
Полностью герметичный аккумулятор этого типа. Аккумуляторы SLA по сути такие же, как аккумуляторы VRLA, но это название используется для аккумуляторов меньшей емкости, используемых в мотоциклах, источниках бесперебойного питания и т.п.
Это необслуживаемые батареи. Они никогда не требуют какого-либо обслуживания в течение всего срока службы. Вам не нужно добавлять дистиллированную воду или что-то еще в течение их срока службы.
Свинцово-кислотные с клапанным регулированием
Это название используется для аккумуляторов, подобных аккумулятору SLA, но с большей емкостью. См. также википедию. У них внутри жидкость, как у залитой батареи, но они герметичны и не нуждаются в обслуживании. Если быть точным: их нельзя обслуживать, только заменять.
Клапан (клапаны) предусмотрен только в экстренных случаях для сброса давления из-за скопления газа внутри корпуса батареи при неправильной зарядке.
AGM (Absorbent Glass Mat)
Это также полностью герметичная батарея SLA/VRLA, но еще более совершенная. Они лучше выдерживают глубокие разряды и быстрее перезаряжаются. Это происходит по относительно высокой цене.
Более быстрый цикл перезарядки может быть важен, если он используется в аккумуляторе солнечной энергии, потому что есть только ограниченное количество часов, когда солнце дает достаточно энергии для зарядки.
Deep-Cycle
Эти аккумуляторы имеют другую конструкцию 9 и меньше подходят для запуска автомобилей, но лучше подходят для питания моторных лодок, радиоуправляемых фургонов или для формирования солнечной батареи.
Часто они не являются аккумуляторами сами по себе: есть обычные залитые аккумуляторы глубокого цикла или аккумуляторы глубокого цикла AGM. Они часто специально разработаны для солнечных батарей или аналогичных приложений.
Оценка
Несмотря на то, что обычные залитые аккумуляторы имеют самый длительный срок службы среди всех свинцово-кислотных аккумуляторов, они требуют регулярного обслуживания, что может оказаться нецелесообразным. Таким образом, AGM или другие необслуживаемые аккумуляторы лучше подходят для бытовых аккумуляторов, относительно меньший ожидаемый срок службы — это просто плата за практичность/удобство.
Низкая скорость саморазряда и хранение батарей
Свинцово-кислотные батареи необходимо хранить полностью заряженными. Их следует перезаряжать не реже одного раза в полгода из-за саморазряда, хотя скорость саморазряда довольно низкая.
Покупатель, будь осторожен — попроси свежие батареи
Я заказал довольно много небольших SLA-батарей разных производителей, чтобы проверить их емкость. Я заметил, что фактическая марка не имеет большого значения. Возраст батареи, казалось, имел значение.
некоторые из протестированных аккумуляторов SLA
Пока они находятся на хранении у продавца, они, вероятно, никогда не перезаряжаются, что ухудшает качество аккумулятора. Аккумуляторы с более низким SoC коррелировали с серийным номером, указывающим на то, что они старше, чем другие аккумуляторы.
Поэтому при заказе свинцово-кислотной батареи может быть целесообразно специально запрашивать «свежую» батарею.
Вопросы и ответы
Можно ли реанимировать мой свинцово-кислотный аккумулятор?
№
Если напряжение 12-вольтовой батареи в состоянии покоя близко к нулю, она разряжена.
Есть такие советы, как «использовать английскую соль» или держать их на зарядке в течение нескольких недель, но в лучшем случае вы вернете лишь небольшую часть полезной емкости, если таковая имеется. Аккумулятор, «возрожденный» таким образом, никогда не должен питать то, на что вы полагаетесь. Лично я не думаю, что это стоит затрат на английскую соль или ваше время, но вы должны решить для себя, правда это или нет.
Если батарея полностью разряжена, я бы рекомендовал смириться с потерей и приобрести новую.
Влияние холода на производительность
Если свинцово-кислотная батарея подвергается воздействию более низких или даже отрицательных температур, она будет работать нормально, но может выдавать меньший ток. Это актуально для старых, более изношенных аккумуляторов. Летом такие аккумуляторы все еще могут нормально работать, но уже не смогут завести автомобиль или обеспечить достаточную мощность для другого коммунального предприятия при значительном падении температуры.
Имеет ли смысл использовать свинцово-кислотные батареи для автономной солнечной установки?
В приведенных ниже видеороликах более подробно объясняется, почему их можно использовать как таковые. Я думаю, что они подходят для климата с большим количеством солнечного света, доступного круглый год, чтобы обеспечивать жилое пространство ночью.
Поскольку свинцово-кислотные аккумуляторы «не любят» находиться в разряженном состоянии длительное время (максимум больше суток), я не думаю, что они подходят для более умеренного климата, с большим количеством пасмурных дней .
Итак, первая проблема со свинцово-кислотными аккумуляторами заключается в том, что они плохо переносят пребывание в разряженном состоянии более суток или около того. Это заставит их быстрее испортиться.
Я думаю, что вторая проблема со свинцово-кислотными батареями в качестве источника солнечной энергии заключается в их медленной скорости зарядки . Свинцово-кислотные батареи часто не могут использовать всю доступную солнечную энергию для зарядки, потому что они просто не могут заряжаться быстрее, независимо от их емкости.
Это означает, что хотя энергии было бы достаточно для полной зарядки аккумуляторов, ее не было достаточно долго для полной зарядки аккумуляторов. Возможно, AGM-аккумуляторы могут помочь, поскольку их можно заряжать более высокими токами, даже если они прослужат не так долго.
Батареи на основе лития могут заряжаться очень большими токами и могут, в некотором смысле, улавливать каждый доступный солнечный свет. Я думаю, что намного лучше подходит для климата с более прерывистыми солнечными днями или даже солнечными часами.
Еще одна вещь, которая приходит на ум, это то, что если вы действительно хотите использовать свинцово-кислотные батареи для солнечной батареи, залитые батареи могут быть самыми долговечными, но регулярное техническое обслуживание, которое они требуют, может быстро стать рутиной / неуправляемым. У меня нет опыта в этом, но, пожалуйста, проверьте это заранее. Тем больше причин рассмотреть как минимум необслуживаемые свинцово-кислотные аккумуляторы, даже если они не прослужат так долго.
Это только моя мысль, я в этом не эксперт.
часть 1 | 24 минуты
часть 2 | 55 минут
Только помните, что обычные автомобильные аккумуляторы просто не подходят для этого применения. Вам нужны более дорогие батареи, которые созданы специально для использования в блоке питания 10 .
Почему свинцово-кислотные аккумуляторы так широко используются в автомобилях?
Автомобили нуждаются в источнике питания, который может обеспечить большую мощность для работы стартера. Стартеры могут потреблять от 1,5 до 3 киловатт при запуске двигателя. Это примерно от 125 до 250 А тока при 12 вольтах.
Вы можете заметить, что батареи часто рассчитаны на гораздо более высокие значения CCA или «Ампер холодного пуска», но, поскольку они со временем ухудшаются, этот дополнительный запас пригодится. Особенно в более холодную погоду.
Свинцово-кислотные аккумуляторы, используемые в автомобилях, могут прослужить много лет, поскольку они используются почти в идеальных условиях. Они всегда полностью заряжены и лишь кратковременно и слегка разряжаются. Они заряжаются сразу после запуска автомобиля.
Как проверить исправность батареи?
Для этого вам понадобится тестер батареи. Их можно купить примерно за 50 евро, что не так уж и далеко от покупки новой батареи, которую вам, возможно, придется сделать в любом случае.
Демонстрационное видео такой дешевой зарядки.
ИБП может быть довольно маленьким, чтобы питать только один компьютер, питаясь от «маленькой» 12-вольтовой свинцово-кислотной батареи 7 А-ч (изображенной ниже в статье). Шагом вперед станет 19-дюймовый ИБП, устанавливаемый в стойку, который часто можно расширить за счет нескольких внешних батарейных блоков. ИБП масштаба центра обработки данных построен с использованием множества больших батарей, как последовательно для более высокого напряжения, так и параллельно для большей емкости. Свинцово-кислотные аккумуляторы хорошо подходят для таких приложений, потому что они всегда полностью заряжены и редко (полностью) разряжаются. В центрах обработки данных их часто хватает только до тех пор, пока не включатся дизельные генераторы. ↩
То, что вы можете, не означает, что вы должны это делать.
Не делай этого. ↩Обратите внимание, что напряжения при скорости разряда C/20, которые должны отражать числа в приведенной ранее таблице, на самом деле немного выше. Если вы хотите быть в безопасности, использование более высокого напряжения всегда безопаснее для долговечности батареи, но за счет полезной емкости. ↩
В этой статье об этом рассказывается более подробно. Убедитесь, что вы смотрите на таблицу, которая соотносит напряжение в состоянии покоя с SoC, а не с напряжением под нагрузкой. Если вы видите таблицу с 10,8 вольт при 0%, вы смотрите на таблицу для напряжений под нагрузкой. Аккумулятор на 10,5 — 10,8 вольт в состоянии покоя скорее всего поврежден. Напряжение свинцово-кислотного аккумулятора никогда не должно быть ниже 11,80 В в состоянии покоя. ↩
- Решения
для защиты от «плохих» батарей просто начнут колебаться, когда напряжение батареи восстановится (выше порога отключения) при снятии нагрузки. Я купил дешевый блок за 20 евро, и из-за этой проблемы он был практически бесполезен.
↩ https://en.wikipedia.org/wiki/IUoU_battery_charging ↩
Если у литиевых батарей есть одно большое преимущество перед свинцово-кислотными батареями в приложениях для хранения энергии, то это может быть следующий аспект: их можно заряжать намного быстрее. Возможно, имеет смысл увеличить размер массива солнечной энергии только для того, чтобы зарядить батареи как можно быстрее в рамках ограниченного количества доступных «солнечных часов». ↩
Крайне важно использовать правильное зарядное устройство. Вы никогда не должны просто подавать статический ток, так как перезарядка батареи может привести к накоплению горючих газов, таких как водород. Есть много задокументированных случаев взрыва автомобильных аккумуляторов таким образом. Мало того, что вы можете пораниться мусором, внутренняя жидкость кислая, что может вызвать серьезные ожоги и особенно опасно для глаз. ↩
У них есть тикерные пластины, которые лучше выдерживают глубокие разряды за счет более низкого пикового тока.
↩Я сам использую обычные автомобильные аккумуляторы в своем блоге, посвященном солнечным батареям, потому что я получил их бесплатно, и даже если они разрядятся, их хватит надолго. Я также могу представить, что люди на самом деле построили бы аккумуляторную батарею из старых автомобильных аккумуляторов и просто разместили бы их много, если бы у вас было место. Я не уверен, что такая установка будет достаточно надежной. ↩
Автомобильные аккумуляторы бесплатны, а гелевые аккумуляторы мне больше не нужны, поэтому я подключил и их (параллельно). Аккумуляторы имеют сильно разную емкость, и это категорически не рекомендуется. Если вы подключаете батареи параллельно, всегда используйте одинаковую емкость. ↩
Батарея глубокого разряда Часто задаваемые вопросы
Что такое «залитая свинцово-кислотная батарея»
Залитые свинцово-кислотные батареи (мокрые элементы) являются одним из наиболее распространенных типов батарей для приложений глубокого разряда. Основное различие между батареями влажного типа и герметичными заключается в том, что конечный пользователь может заменить воду, потерянную в результате выделения газа, через вентиляционные крышки в верхней части батареи. Залитая батарея существует уже очень давно, но остается популярной, поскольку имеет хороший баланс между ценой и производительностью. Гелевая или AGM-батарея, как правило, примерно в два раза дороже за ампер-час, чем залитая батарея. Залитые батареи требуют гораздо большего обслуживания, чем их герметичные свинцово-кислотные аналоги, потому что батареи не являются рекомбинантными, вода теряется через верхнюю часть вентиляционных крышек во время зарядки. Замена этой потерянной воды иногда может быть обременительной задачей, но это необходимо, чтобы получить максимальную отдачу от вашей батареи.
Что такое «герметичная свинцово-кислотная батарея» (VRLA)
Герметичные свинцово-кислотные батареи часто называют «необслуживаемыми» или регулируемыми клапанами. В герметичном свинцово-кислотном аккумуляторе блок герметичен, что означает, что потери воды сведены к минимуму, а также вам не нужно добавлять воду в аккумулятор. Большинство герметичных аккумуляторов VRLA представляют собой рекомбинантный , что, по сути, означает, что вода, потерянная в результате сброса водорода и кислорода в залитом аккумуляторе, является наиболее распространенными типами герметичных свинцово-кислотных аккумуляторов или аккумуляторов SLA, которые мы носим, — это AGM (Absorbed Glass Mat). ) батареи; другой тип батареи GEL.
Аккумуляторы AGM имеют очень тонкий боросиликатный стеклянный мат между пластинами внутри аккумулятора. Маты примерно на 95% заполнены электролитами, а не полностью насыщены. Существенным преимуществом этого типа аккумуляторов является то, что они могут работать практически в любом положении и могут работать даже под водой. Они также никогда не протекут, даже если проколоты.
Гелевые батареи имеют электролит, хранящийся в форме геля; это также не выльется, даже если батареи сломаны, а также предотвращает расслоение, которое может иметь другие типы батарей. Однако гелевые клетки имеют некоторые ограничения; они заряжаются медленнее, чем AGM-аккумулятор сопоставимого размера. Если они перезаряжены, в геле могут образоваться пустоты, которые навсегда уменьшат емкость батареи.
Однако для приложений с глубоким циклом герметичная свинцово-кислотная батарея может быть намного дороже, чем сравнимая залитая свинцово-кислотная батарея. Однако бывают случаи, когда герметичная батарея лучше соответствует вашим потребностям, чем залитая. В частности, морские приложения, где стабильность не всегда является данностью, а вентилируемые помещения трудно найти, часто хорошо приспособлены для герметичной свинцово-кислотной батареи. Еще одним преимуществом аккумуляторов AGM и Gel по сравнению с жидкими типами является низкая скорость саморазряда. Если залитый аккумулятор потеряет около 13% своего заряда за месяц, то гелевый или AGM потеряет 1%-3%.
В чем разница между пусковой батареей и батареей глубокого разряда?
Вообще говоря, существует два разных типа свинцово-кислотных аккумуляторов: пусковые и глубокого цикла. Если стартерная батарея регулярно подвергается глубокому циклированию (разряжается ниже 20-50% от максимальной емкости), она обычно выходит из строя через 30-150 циклов. Тот же пусковой аккумулятор выдержит тысячи циклов, если его просто использовать нормально (разряд 2% — 5%).
- Пусковые батареи обычно предназначены для запуска двигателя внутреннего сгорания (автомобиль, грузовик, лодка и т. д.). В стартовой батарее вы найдете больше свинцовых пластин, более тонких и часто сделанных из свинцовой «губки», похожей на поролоновую губку. Такое расположение означает, что пластины имеют гораздо большую площадь поверхности в растворе, чем батарея глубокого цикла, и позволяют им потреблять большие токи намного быстрее, чем батарея глубокого цикла.
- Аккумулятор глубокого цикла, , с другой стороны, имеет гораздо более толстые пластины, и они твердые, а не губчатые. Эти более толстые пластины имеют меньшую площадь поверхности и, следовательно, меньшую мгновенную мощность, необходимую пусковой батарее. Они предназначены для многократной разрядки до 20% от максимального заряда. Более толстые свинцовые пластины допускают это, поскольку они намного прочнее своих губчатых аналогов.
- Усилители холодного пуска (CCA) — это показатель количества тока, который батарея может отдать в течение 30 секунд при температуре 0 градусов по Фаренгейту, не опускаясь ниже заданного напряжения отсечки (обычно 10,5 вольт). Пусковые усилители батареи могут изменяться в зависимости от температуры. Чем теплее, тем больше пусковых ампер выдает батарея.
Вы можете использовать батарею Deep Cycle в качестве стартовой батареи при условии, что вы принимаете во внимание более низкий CCA батареи Deep Cycle. Как правило, хорошей идеей является увеличение размера батареи примерно на 20%, чтобы обеспечить такое же количество пусковых токов, как у батареи глубокого цикла. Кроме того, скорость саморазряда герметичных аккумуляторов намного меньше, чем у залитых свинцово-кислотных аккумуляторов.
Как долго будет работать мой аккумулятор?
Срок службы батареи во многом зависит от того, как она используется и насколько хорошо за ней ухаживают. Как чрезмерная, так и недостаточная зарядка будут иметь серьезные неблагоприятные последствия для срока службы батареи глубокого цикла. В частности, вы можете серьезно сократить срок службы батареи, если она используется в приложениях с глубоким циклом, для которых она не предназначена. Примером этого было бы, если бы вы использовали автомобильную пусковую батарею в качестве батареи глубокого цикла.
Общие ожидания для аккумуляторов при глубоком цикле (это лишь приблизительные рекомендации):
- Пусковой аккумулятор (автомобильный аккумулятор и т. д.): 3-13 месяцев
- Морская батарея: 1-6 лет
- AGM Глубокий цикл: 4-7 лет
- Гелевая ячейка глубокого цикла: 2–5 лет
- Залитая свинцово-кислотная батарея глубокого цикла (L16-RE и т. д.): 4–8 лет
Главное, что вы можете сделать, чтобы получить максимальную отдачу от своих батарей глубокого цикла, — это поддерживать их в рабочем состоянии. Это означает поддержание их полива на соответствующем уровне, попытки предотвратить их разрядку более чем на 50% от их общей емкости и наличие соответствующих систем зарядки. Зарядка имеет особое значение, потому что как чрезмерная, так и недостаточная зарядка серьезно ограничат срок службы ваших батарей, а также, если ваши батареи не будут использоваться в течение длительного времени, вы должны регулярно проверять их, очищать и полностью заряжать перед хранением. Кроме того, в некоторых случаях может быть хорошей идеей поставить аккумуляторы на поддерживающую зарядку в течение длительных периодов неиспользования.
Циклы работы батареи и срок службы батареи?
Часто ожидаемый срок службы батареи называют «циклами». Цикл батареи — это один полный цикл разрядки и перезарядки. Состояние разрядки аккумулятора часто измеряется глубиной разряда (DOD). Это относится к тому, насколько сильно разряжена батарея, например, батарея, у которой осталось 25% ее емкости, будет считаться с глубиной разряда 75%. Срок службы аккумулятора напрямую зависит от глубины разряда, который он регулярно испытывает. Свинцово-кислотные аккумуляторы — вещь непостоянная. Если вы регулярно подвергаете батарею глубокого цикла 80% глубине разряда, вы получите примерно половину срока службы вашей батареи, чем если бы вы циклировали ее до 50% глубины разряда. Хотя это не означает, что вы не можете снизить глубину разряда до 80%, в целом вам следует попытаться спроектировать свои батареи таким образом, чтобы они позволяли циклически работать при уровне около 50%. И наоборот, существует также верхний предел DOD батареи, обычно батарея, которая регулярно разряжается только до 5% или меньше, не прослужит так долго, как батарея, разряженная до 10% или более. Это связано с тем, что при меньших циклах диоксид свинца может скапливаться вокруг положительных пластин. На более тяжелых разрядах это была бы более ровная пленка.
Что влечет за собой выравнивание моих батарей и когда мне следует это делать?
Уравновешивание свинцово-кислотного аккумулятора — это практика контролируемого перезаряда с целью продления срока службы аккумулятора, восстановления потерянной емкости и повышения эффективности аккумулятора. Аккумуляторы требуют выравнивания, потому что по мере циклирования аккумулятора (разрядка и перезарядка) небольшое количество сульфата свинца остается на свинцовых пластинах. При использовании трехступенчатой загрузки степень сульфатации снижается, но не устраняется полностью. Если этот сульфат оставить на свинцовых пластинах, он будет кристаллизоваться, как только на свинцовых пластинах накопится достаточное количество этих кристаллов, они могут привести к снижению емкости и снижению количества энергии, которую может производить батарея. Кроме того, в течение срока службы батареи раствор электролита может расслаиваться, образуя слои внутри батареи. Это может привести к тому, что кислота в верхней части ячейки будет более разбавленной, чем кислота в нижней части. Выравнивающий заряд — это, по сути, контролируемый перезаряд батарей, который позволяет сульфату на свинцовых пластинах рекомбинировать в серную кислоту, а также освобождает любой кристаллизованный сульфат на пластинах, который затем падает на дно батареи. Всегда рекомендуется не заправлять аккумуляторы до выравнивания, электролит во время выравнивания расширится, и если аккумуляторы будут переполнены, они могут переполниться. Жидкости должно быть достаточно, чтобы покрыть тарелки и не более того.
Ниже приведена таблица с веб-сайта аккумуляторов Trojan с подробным описанием рекомендуемых уровней заряда и продолжительности заряда:
| Рекомендуемые настройки напряжения зарядного устройства для аккумуляторов Trojan: | |||||
| Напряжение системы | |||||
| Настройка напряжения зарядного устройства | 6В | 12 В | 24 В | 36В | 48В |
| Ежедневная оплата | 7,4 | 14,8 | 29,6 | 44,4 | 59,2 |
| Поплавок | 6,6 | 13,2 | 26,4 | 39,6 | 52,8 |
| Выравнивание | 7,8 | 15,5 | 31,0 | 46,5 | 62,0 |
Важные моменты, на которые следует обратить внимание перед выравниванием аккумуляторов:
- Любые нагрузки постоянного тока на аккумуляторах должны быть отключены, поскольку напряжение, превышающее нормальное значение, возникающее во время выравнивания, может привести к повреждению всего, что подключено.
- Оставьте крышки на элементах, эти крышки вентилируются и предотвратят разбрызгивание электролита на верхнюю часть батареи. Иногда также разумной мерой предосторожности может быть наложение бумажного полотенца поверх батарей.
- Если аккумулятор начинает «плеваться» кислотой, немедленно прекратите процесс зарядки
- Аккумуляторы должны быть полностью заряжены и иметь комнатную температуру перед выравниванием
Шаги выравнивания:
- Убедитесь, что батареи полностью заряжены, имеют одинаковую температуру и залиты кислотой.
- Снимите любые нагрузки с аккумуляторов
- Подключите зарядное устройство
- Настройте зарядное устройство на правильное напряжение
- Начните заряжать аккумуляторы
- Батареи должны начать выделять газы и пузыриться
- Измеряйте удельный вес каждый час или около того
- Когда значения силы тяжести больше не растут на стадии газации, выравнивание завершено
Как часто мне следует перезаряжать батареи (и нужно ли вообще)?
Залитые батареи необходимо периодически поливать водой, чтобы сохранить их производительность и увеличить срок службы. Когда происходят химические реакции, часть воды теряется в виде газа из вентиляционных крышек. Это означает, что кислота в аккумуляторе в конечном итоге опустится ниже уровня свинцовых пластин. К счастью, поскольку теряется только вода (водород и кислород), все, что должно вернуться, — это чистая вода.
Таблица заполнения батареи Trojan
Частота, с которой вам нужно доливать воду в батареи, зависит от температуры и частоты циклов (зарядки и разрядки) батарей. Более частые циклы или более высокие температуры будут означать более частый полив. Как правило, сначала рекомендуется заряжать аккумуляторы каждый месяц или около того, пока вы не поймете, насколько мало потребляют ваши аккумуляторы. При заправке батарей всегда лучше использовать дистиллированную или деионизированную воду. Обычная водопроводная вода может содержать минералы и химические вещества, которые могут уменьшить емкость аккумулятора и увеличить скорость его саморазряда. Если ваши аккумуляторы интенсивно используются или находятся в крайне неудобном положении, возможно, вам будет полезно изучить систему полива для ваших аккумуляторов. Они защелкиваются над вентиляционными отверстиями на аккумуляторе, соединенными шлангом. Когда вам нужно наполнить аккумулятор, вы просто подключаете подачу воды, и весь процесс выполняется за несколько минут без риска проливания. Это намного лучше по времени и одежде, чем обычный метод.
Что такое удельный вес и как его проверить?
Удельный вес используется для проверки состояния заряда батареи, по сути, это отношение веса раствора к весу равного объема воды. Проверка удельного веса ячейки выполняется с помощью ареометра, лучшие из них автоматически компенсируют температуру. Поскольку отношение воды к серной кислоте внутри батареи изменяется в зависимости от активности, плотность электролита также изменяется, это то, что измеряет ареометр. Еще один тест, который следует выполнять вместе с тестами на удельный вес, — это проверка напряжения холостого хода вашей батареи. См. «Как измерить удельный вес» для получения четких инструкций
Зарядка аккумулятора
При зарядке свинцово-кислотного аккумулятора зарядка происходит в 3 этапа. Объемное, абсорбционное и плавающее, поэтому некоторые зарядные устройства называются трехступенчатыми.
Массовая зарядка:
Это первый этап трехэтапной зарядки аккумулятора. Зарядное устройство посылает ток к элементам с максимальным безопасным напряжением, которое они могут выдержать. На нем нет правильного напряжения, но обычно оно колеблется от 10,5 до 15 или около того вольт. На этом этапе батарея заряжается примерно до 80% до 90% его мощности.
Поглощение Зарядка:
Во время этой второй стадии цикла зарядки напряжение остается постоянным, а затем постепенно снижается по мере увеличения внутреннего сопротивления батареи по мере ее зарядки. На этом этапе зарядное устройство обычно выдает максимально возможное напряжение, которое обычно составляет от 14,2 до 15,5 вольт.
Плавающая зарядка:
После того, как батарея достигает своего полного заряда во время фазы поглощения заряда, зарядное напряжение падает примерно до 12,8–13,2 В, чтобы уменьшить выделение газов и продлить срок службы батареи. Этот этап также иногда называют «обслуживающей зарядкой», которую оставляют включенной на все время, пока батарея не используется, чтобы убедиться, что батарея полностью заряжена и способна функционировать на полную мощность, когда это необходимо.
Зарядные устройства:
Не все зарядные устройства одинаковы; существует огромная разница между тем, что качественное трехступенчатое зарядное устройство сделает для вашей батареи, и тем, что дешевое зарядное устройство сделает с вашей батареей при неправильном использовании. Лучшие зарядные устройства являются трехступенчатыми и имеют различные функции безопасности, например, не позволяют току течь, пока они не обнаружат, что батарея подключена и подключена правильно. Кроме того, они могут охлаждаться вентилятором и иметь такие функции, как автоматическая коррекция температуры, защита от короткого замыкания и т. д. Другой тип зарядного устройства, как правило, не имеет встроенных функций безопасности, упомянутых выше, и не будет автоматически отключаться или снижать напряжение после того, как аккумулятор прошел стадию объемного заряда. Это позволяет нанести значительный ущерб аккумулятору, вплоть до критического отказа, если такое зарядное устройство оставить без присмотра. Перед зарядкой аккумуляторов глубокого разряда обязательно прочтите руководство и соблюдайте меры предосторожности. Вы можете получить довольно хорошее представление о том, насколько заряжены ваши батареи, регулярно проверяя напряжение:
| Состояние заряда | Аккумулятор 12 В | Вольт на ячейку |
| 100% | 12,7 | 2,12 |
| 90% | 12,5 | 2,08 |
| 80% | 12,42 | 2,07 |
| 70% | 12,32 | 2,05 |
| 60% | 12.20 | 2,03 |
| 50% | 12. 06 | 2,01 |
| 40% | 11,9 | 1,98 |
| 30% | 11,75 | 1,96 |
| 20% | 11,58 | 1,93 |
| 10% | 11.31 | 1,89 |
| 0 | 10,5 | 1,75 |
Чтобы получить более конкретные показания о состоянии заряда, вам необходимо измерить удельный вес.
Что такое «ампер-час» и какая емкость мне нужна?
Емкость батареи указана в ампер-часах. Это мера того, сколько силы тока может потребляться от полностью заряженной батареи с течением времени, пока она не разрядится (для 12-вольтовой батареи это когда она достигает 10,5 В). Затем амперы умножаются на количество времени, необходимое для получения рейтинга Ah. Например, если у вас есть устройство, потребляющее 25 ампер, и вы использовали его в течение 30 минут, то израсходованные ампер-часы будут равны 25 (ампер) x 0,5 (час) = 12,5 ампер-час. Стандартный и наиболее широко принятый расчетный период для аккумуляторов глубокого разряда составляет 20 часов. Это означает, что батарея была разряжена до 10,5 вольт в течение 20 часов при измерении общего количества ампер-часов, которое она обеспечивает. Однако иногда период времени может отличаться, в некоторых случаях знание 6-часового амперного рейтинга может быть более полезным, а в других может использоваться 100-часовой номинальный ток. Из-за так называемого эффекта Пейкерта батарея дает больше ампер-часов, когда она разряжается в течение более длительного периода времени. Например, номинальная емкость Trojan T105-RE составляет 225 при 20 часах и 250 при 100 часах.
Как температура влияет на мои батареи?
Емкость и ожидаемый срок службы свинцово-кислотной батареи зависят от температуры, в которой она работает. Емкость батареи увеличивается при более высоких температурах, хотя срок службы батареи уменьшается. Кроме того, при более низких температурах батарея будет иметь меньшую емкость, но прослужит дольше. При морозе емкость батареи примерно на 20% ниже, при 122 градусах F емкость батареи примерно на 12% выше. Напряжение зарядки батареи также будет варьироваться от 2,74 В на элемент (16,4 для 12-вольтовой батареи) при -40°С до 2,3 В на элемент (13,8 для 12-вольтовой батареи) при 50°С. Некоторые контроллеры заряда имеют встроенную коррекцию температуры.
Страдает ли мой аккумулятор глубокого разряда эффектом памяти?
Свинцово-кислотные аккумуляторы не имеют памяти, фактически полная разрядка свинцово-кислотных аккумуляторов приведет к резкому сокращению срока службы аккумулятора.
Глоссарий терминов
A
Кислота
В производстве свинцово-кислотных аккумуляторных батарей «кислота» означает «серную кислоту» и используется для описания электролита или жидкости в элементе.Активация
Способ приведения в действие сухого заряженного элемента путем введения электролита.Активные материалы
Материалы в батарее, которые вступают в химическую реакцию с образованием электрической энергии. В свинцово-кислотном аккумуляторе активными материалами являются диоксид свинца (положительный) и губчатый свинец (отрицательный).AGM (мат из впитывающего стекла)
Тип нетканого сепараторного материала, почти полностью состоящего из стеклянных микроволокон, который поглощает и удерживает электролит, не оставляя свободного электролита в ячейке. Батареи VRLA, изготовленные из этого материала, часто называют батареями «AGM».Окисленный воздухом
Заряженная отрицательная пластина, извлеченная из электролита и разряженная в воздушной атмосфере с выделением тепла. Пластины, обработанные таким образом, должны быть перезаряжены, прежде чем они смогут производить какую-либо полезную электрическую энергию.Сплав
Комбинация двух или более металлов в виде смеси, раствора или соединения. См. также «СВИНЦОВЫЙ СУРЬМУЩИЙ СПЛАВ», «СВИНЦОВЫЙ СПЛАВ КАЛЬЦИЯ».Переменный ток
Электрический пульсирующий ток, направление потока которого быстро меняется, так что клемма быстро становится положительной, а затем отрицательной.Температура окружающей среды
Температура окружающей охлаждающей среды, такой как газ или жидкость, которая вступает в контакт с нагретыми частями аппарата, обычно относится к комнатной температуре или температуре воздуха.Амперметр
Прибор для измерения электрического тока. См. также «АМПЕР-ЧАСОВОЙ СЧЕТЧИК».Сила тока
Допустимая нагрузка по току в амперах.
Ампер
Практическая единица электрического тока, эквивалентная установившемуся току, создаваемому одним вольтом, приложенным к сопротивлению один ом. Это одна десятая часть абампера.Ампер-час
Мера объема электричества, равная одному амперу за один час или 3600 кулонам. Он используется для выражения емкости батареи и регистрируется счетчиком ампер-часов или получается путем умножения силы тока в амперах на время, в течение которого ток поддерживается.Емкость в ампер-часах
Количество ампер-часов, которое может быть отдано при заданных условиях температуры, скорости разряда и конечного напряжения.Эффективность в ампер-часах
Электрохимическая эффективность, выраженная как отношение выходного ампер-часа к входному ампер-часу, необходимому для перезарядки.Амперметр
Прибор, который регистрирует количество электричества в ампер-часах.Свинцово-сурьмяный сплав
Свинцово-сурьмянистый сплав является наиболее распространенным сплавом, используемым в отливках аккумуляторов. Процентное содержание сурьмы варьируется от ½ процента до 12 процентов. Другие вещества также включаются в небольших количествах либо в виде определенного количества неизбежных примесей, либо по замыслу, для улучшения отливок или улучшения свойств отлитой детали.Сборка
1. Процесс объединения различных частей элементов и батарей в готовый продукт. 2. Любое конкретное расположение элементов, разъемов и клемм для формирования батареи, подходящей для желаемого применения.Автомобильный аккумулятор
(SLI) Батарея из 3 или 6 элементов, используемая для запуска, освещения и зажигания автомобилей, грузовиков, автобусов и т. д.Среднее напряжение
Среднее значение напряжения в период заряда или разряда.B
Сульфат бария
Неорганический компонент во многих составах расширителей.Аккумулятор (хранение)
Аккумуляторная батарея представляет собой соединенную группу из двух или более аккумуляторных ячеек (обычное использование позволяет применять этот термин к отдельной ячейке, используемой независимо). Батареи иногда называют «аккумуляторами», поскольку электрическая энергия накапливается в результате химической реакции.Байонетное отверстие
Термин, первоначально применявшийся к конструкции вентиляционной пробки на четверть оборота, нижняя часть которой напоминает штык как по внешнему виду, так и по устройству блокировки.Ускоренная зарядка
Частичный заряд аккумуляторной батареи, как правило, с высокой скоростью в течение короткого периода времени. Применяется в тягловой силовой службе, когда емкости аккумулятора недостаточно для работы в течение полного рабочего дня.Чехол
Пластмассовый элемент, используемый в основании пластины, особенно обернутой пластины, для фиксации и изоляции.Мост
Структура ребер или элементов, которая отформована или вырезана, чтобы соответствовать дну банки или контейнера без ребер, чтобы обеспечить пространство для осадка под элементом, тем самым предотвращая короткие замыкания.Сжигание
Сварка двух или более деталей из свинца или свинцового сплава, таких как пластины, ленты или соединители, с помощью тепла и, в некоторых случаях, дополнительного металла, который подается с помощью стержня, называемого горящей полосой.Горящий центр
Межцентровое расстояние между соседними пластинами одной полярности.Горящая палочка
Палочка из свинца или свинцового сплава удобного размера, используемая в качестве связующего металла при сжигании свинца.Кнопка
Готовая область в форме пуговицы, полученная на верхней поверхности разъема или клеммы в результате операции последующего прожига.C
Кадмий (Cd)
Металлический элемент с высокой устойчивостью к коррозии, используемый в качестве защитного покрытия на некоторых стальных деталях и фитингах.Кадмиевый электрод
Третий электрод, используемый для отдельных измерений электродного потенциала положительной и отрицательной групп пластин.Свинцово-кальциевый сплав
Сплав на основе свинца, который в некоторых случаях может использоваться для деталей аккумуляторов вместо сплавов свинца на основе сурьмы. Чаще всего используется в стационарных камерах.Вместимость
См. «МОЩНОСТЬ В АМПЕР-ЧАСАХ»Технический углерод
Мелкодисперсный углерод, получаемый путем сжигания газообразного углеводорода в контролируемых условиях, который используется в качестве ингредиента в отрицательных расширителях.Оборудование для сжигания углерода
Металлический стержень и изолированная ручка, крепящаяся к остроконечному углеродному стержню; используется для сжигания свинца в местах обслуживания, где обычное газовое пламенное оборудование недоступно.Бутыль
Большой цилиндрический контейнер или бутыль из пластика или стекла, используемые для перевозки кислоты.Литой
Для придания расплавленному веществу определенной формы путем заливки или нагнетания жидкого материала в форму и предоставления ему возможности затвердеть (заморозиться).Литье
Металлический предмет, такой как одна или несколько решеток, полос или соединителей, которые изготавливаются путем заливки расплавленного металла в форму и его затвердевания.Ячейка (хранение)
Аккумуляторная (вторичная) ячейка представляет собой электролитическую ячейку за счет выработки электрической энергии, в которой ячейка после разрядки может быть восстановлена до заряженного состояния электрическим током, протекающим в направлении, противоположном протеканию тока, когда клеточные разряды.Зачислено
Состояние аккумуляторной батареи, когда она максимально способна отдавать ток. Положительная пластина содержит максимальное количество перекиси свинца и минимальное количество губчатого свинца и сульфата, а электролит будет иметь максимальную удельную плотность.Заряженный и сухой
Аккумулятор в сборе с сухими заряженными пластинами и без электролита.Заряженный и влажный
Полностью заряженная батарея, содержащая электролит и готовая к подаче тока.Зарядка
Процесс преобразования электрической энергии в накопленную химическую энергию. В свинцово-кислотной системе зарядка превращает сульфат свинца в пластинах в пероксид свинца или свинец.Зарядная вилка
Штыревая часть быстроразъемного разъема, содержащая как положительные, так и отрицательные выводы.Скорость зарядки
Ток, выраженный в амперах, при котором заряжается аккумулятор.Зарядное гнездо
Гнездовая половина быстроразъемного разъема содержит как положительные, так и отрицательные выводы.Цепь
Система электрических компонентов, через которые должен протекать электрический ток. Непрерывный путь электрического тока.Цепь (параллельная)
Цепь, которая обеспечивает более одного пути для протекания тока. При параллельном расположении батарей (обычно одинакового напряжения и емкости) все положительные клеммы подключены к проводнику, а все отрицательные клеммы подключены к другому проводнику. Если две 12-вольтовые батареи емкостью 50 ампер-часов каждая соединены параллельно, напряжение цепи составит 12 вольт, а ампер-часовая емкость комбинации составит 100 ампер-часов.Цепь (Серия)
Цепь, имеющая только один путь для протекания тока. Батареи, расположенные последовательно, соединяют минусом первой с плюсом второй, минусом второй с плюсом третьей и т. д. Если последовательно соединить две 12-вольтовые батареи емкостью 50 ампер-часов каждая, напряжение цепи равно сумме двух напряжений аккумуляторов, или 24 вольта, а емкость комбинации в ампер-часах составляет 50 ампер-часов.Рейтинг холодного пуска
Номинал холодного пуска относится к количеству ампер, которое свинцово-кислотная батарея при температуре 0 ° F (-17,8 ° C) может обеспечить в течение 30 секунд и при поддержании не менее 7,2 вольта (1,2 вольта на элемент). Это обычно называют CCA (усилители холодного пуска).Соединение
Асфальтовый, похожий на смолу материал, используемый в качестве герметика между крышкой и банкой.Проводимость
Способность передавать ток в цепи или батарее.Постоянный потенциальный заряд
См. «ЗАРЯД ПОСТОЯННЫМ НАПРЯЖЕНИЕМ».Заряд постоянным напряжением
Заряд аккумуляторной батареи постоянным напряжением — это заряд, при котором напряжение на клеммах батареи поддерживается на постоянном уровне.Заряд постоянным током
Заряд, в котором ток поддерживается на постоянном уровне. (Для некоторых типов свинцово-кислотных аккумуляторов это может включать две скорости, называемые начальной и конечной скоростью. )Контейнер
Корпус для одной или нескольких ячеек, обычно называемый «банкой».Коррозия
Химическая или электрохимическая реакция между материалом, обычно металлом, и окружающей средой, вызывающая ухудшение материала и его свойств. Положительные свинцовые сетки в аккумуляторе постепенно подвергаются коррозии в процессе эксплуатации, что часто приводит к выходу аккумулятора из строя. Клеммы аккумулятора подвержены коррозии, если они не обслуживаются должным образом.Крышка
Крышка или крышка закрытой камеры, обычно изготовленная из того же материала, что и банка или контейнер, через которую проходят стойки и вентиляционная пробка.Вставки крышки
Кольца из свинца или свинцового сплава, отлитые или герметизированные в крышке ячейки, к которым прижигаются штифты элемента, создавая тем самым эффективное уплотнение, стойкое к кислотостойкому уплотнению.Утечка
Движение электролита вверх по поверхности электродов или других частей элемента выше уровня основного объема электролита.Отверждение
Процесс химической конверсии, который превращает оксиды свинца и серную кислоту в смеси четырехосновного сульфата свинца, других основных сульфатов свинца, основных карбонатов свинца и т. д., которые, следовательно, образуют желаемые структуры Pb или PbO² на отрицательных или положительных пластинах во время формирования.Текущий
Временная скорость потока электричества, обычно выражаемая в амперах, подобно потоку воды.Напряжение отключения
См. «КОНЕЧНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ».Резка (кислоты)
Разведение более концентрированного раствора серной кислоты до меньшей концентрации.Цикл
Разряд и его последующая перезарядка.Велосипедная служба
Тип работы батареи, при котором батарея сознательно подвергается последовательным циклам зарядки и разрядки, т.е. служба движущей силы.D
Мертвая верхняя часть
Система герметизации межэлементных соединителей компаундами, такими как эпоксидная смола или полиуретан, для предотвращения случайного замыкания между ячейками из-за внешних источников.Глубокий разряд
Снятие до 80% номинальной емкости элемента или аккумулятора.Диэлектрические испытания
Электрические испытания некоторых банок, контейнеров и других изоляционных материалов для определения их электрической прочности на пробой.Пусковая батарея дизельного двигателя
Аккумуляторы, которые используются для запуска дизельных двигателей. Эта функция аналогична применению бензинового двигателя, за исключением того, что предъявляются более высокие требования к мощности проворачивания, а зажигание осуществляется за счет тепла двигателя без дополнительной потребности в электрическом токе.Постоянный ток (DC)
Однонаправленный ток, при котором изменения значения либо равны нулю, либо настолько малы, что ими можно пренебречь.Выпуск
Преобразование химической энергии батареи в электрическую энергию.Скорость разряда
Аккумуляторы, разряженные в течение времени от 3 до 8 часов, считаются нормально разряженными.Выписан
Состояние аккумуляторной батареи, когда в результате подачи тока пластины сульфатируются, электролит вырабатывается, а разность потенциалов между выводами мала или отсутствует.Сухая зарядка
Производственный процесс, при котором заряженные пластины промывают от кислоты, а затем сушат.E
Эффективность
Аккумуляторы, разряженные в течение времени от 3 до 8 часов, считаются нормально разряженными.Электролиз
Электрохимическая реакция, которая вызывает разложение соединения, жидкого или расплавленного в растворе.Электролит
Любое вещество, которое диссоциирует на два или более ионов при растворении в воде. Растворы электролита проводят электричество и разлагаются им. В аккумуляторной промышленности под словом «электролит» подразумевается разбавленный раствор серной кислоты.Электродвижущая сила (ЭДС)
Электрическое давление или потенциал, выраженный в вольтах.Электронный тестер
Электронное устройство, которое оценивает состояние батареи посредством омических измерений, таких как сопротивление или проводимость, обычно без больших токовых нагрузок.Элемент
Сборка группы положительных пластин, группы отрицательных пластин и сепараторов.Конец гравитации
Удельный вес клетки в конце установленного (обычно через 6–8 часов) разряда.Плотность энергии
Отношение содержания энергии батареи в ватт-часах к весу или объему батареи.Конверт
См. «ПЕРФОРИРОВАННЫЙ ФИКСАТОР».Выравнивающий заряд
Продолжительный заряд, который подается на аккумуляторную батарею для обеспечения полного восстановления активных материалов во всех пластинах в ячейках.Расширитель
Добавляющий агент органический или неорганический или их смесь для смешивания с другими ингредиентами негативной пасты. Назначение расширителей состоит в том, чтобы задержать усадку и затвердевание губчатого свинца готовой пластины, тем самым увеличивая отрицательную емкость пластины.Ф
Феррорезонансное зарядное устройство
Источник постоянного напряжения, содержащий специальную комбинацию трансформатор-конденсатор, которая изменяет рабочие характеристики при изменении потребляемого тока, так что выходное напряжение остается постоянным.Гравитация заполнения
Удельный вес кислоты, используемой при заливке аккумуляторов.Конечное напряжение
Напряжение отключения батареи; заданное напряжение достигается, когда разряд считается полным.Коэффициент отделки
Скорость заряда, выраженная в амперах, до которой зарядный ток для некоторых типов свинцовых аккумуляторов уменьшается ближе к концу заряда, чтобы предотвратить чрезмерное выделение газов и повышение температуры.Разряд с фиксированным сопротивлением
Разряд, при котором элемент или батарея разряжаются через фиксированную резистивную нагрузку. Ток может падать по мере уменьшения напряжения на клеммах.Пылающий
Метод, используемый для улучшения поверхности литой детали из свинца или свинцового сплава или обрезанного герметика для аккумуляторной батареи, при котором пламя проходит над поверхностью, вызывая плавление материала и его плавное стекание.Плоская пластина
Общий термин, относящийся к вклеенным пластинам.Плавающая зарядка
Применение подзарядки с очень низкой скоростью и достигается подключением к шине, напряжение которой немного выше, чем напряжение холостого хода батареи.Заподлицо
Чрезмерный полив приводит к вымыванию кислоты.Поводки
Любой кабель с фиксированными клеммами, в котором конец кабеля с клеммой или вилкой не поддерживается и может свободно свисать сбоку от батареи.Подножка
Часть(и) решетки, выступающая из нижнего края, используемая для поддержки группы пластин.Формирование или формирование заряда
Начальный процесс зарядки, во время которого необработанная паста внутри пластин электрохимически преобразуется в заряженный активный материал, при этом на положительных пластинах образуется пероксид свинца, а на отрицательных пластинах — губчатый свинец.Сформированный
Плиты, которые подверглись формированию, известны под этим термином.Освежающий заряд
Заряд, придаваемый батареям при хранении, для возмещения постоянных потерь и обеспечения того, чтобы каждая пластина в каждой ячейке периодически доводилась до полного состояния заряда.Полная зарядка Гравитация
Удельный вес электролита, когда элементы полностью заряжены и правильно выровнены.G
Вентиляционное отверстие
Вентиляционные отверстия обычно для трех соседних ячеек, соединенных общим коллектором. Обычно используется на SLl.Газирование
Выделение газов от одного или нескольких электродов во время электролиза.Загущенный электролит
Электролит, иммобилизованный добавлением порошка кремнезема или других гелеобразователей.Стекломат
Ткань, изготовленная из стекловолокна с полимерным связующим, таким как стирол, акрил, фурфурол или крахмал, который используется для удержания положительного активного материала.Гравитация
Относится к удельному весу.Падение гравитации
Количество точек уменьшения или падения удельного веса электролита при разряде элемента.Сетка
Металлический каркас, используемый в аккумуляторной ячейке или батарее для проведения электрического тока и поддержки активного материала.Заземление
Опорный потенциал цепи. В автомобилестроении результат прикрепления одного кабеля аккумуляторной батареи к кузову или раме транспортного средства, который используется в качестве пути для замыкания цепи вместо прямого провода от компонента. Сегодня более 99% автомобильных и LTV приложений используют отрицательную клемму аккумулятора в качестве земли.Группа
Одна или несколько пластин одного типа (положительных или отрицательных), приваренных к стойке и ремню.H
h3SO4
Химический символ серной кислоты.Ручная подставка
Литейная форма с ручным управлением, в которую вручную заливается свинец или сплав.Высокая скорость
Во время зарядки любая скорость выше обычной скорости завершения.Гидратация (свинец)
Реакция между водой и свинцом или соединениями свинца. Свинец не вступает в реакцию с сильными растворами серной кислоты, но более низкие плотности, чем в разряженных элементах, могут вызвать гидратацию. Гидратация наблюдается в виде белого налета на обеих группах пластин и сепараторах в ячейке.Ареометр
Устройство, используемое для определения плотности или удельного веса растворов электролитов.Гидросет
Процесс отверждения отрицательных и положительных пластин, при котором свободный свинец в пасте окисляется, а общее количество свободного свинца снижается до нескольких процентов.I
Индикатор
Устройства, используемые для отображения состояния заряда батареи или уровня воды в ней.Начальное напряжение
Напряжение замкнутой цепи в начале разряда. Обычно его измеряют после того, как ток протекал в течение периода времени, достаточного для того, чтобы скорость изменения напряжения стала практически постоянной.Вставка
Злоупотребление свинцом или свинцовым сплавом, формованным или запечатанным в крышках ячеек, образующих отверстие для штифта, и к которому штифт прижигается для создания устойчивого к ползучести уплотнения между крышкой и штифтом.Межэлементный соединитель
Проводник, изготовленный из свинца, свинцового сплава или меди с покрытием из свинца, который используется для соединения с аккумуляторными элементами.Внутреннее сопротивление
Внутреннее сопротивление элемента или батареи протеканию электрического тока и измеряется отношением изменения напряжения на зажимах элемента или батареи, соответствующим заданному изменению тока за короткие промежутки времени.J
Баночка
Контейнер, изготовленный методом литья под давлением, ротационного формования или термоформования.Ясовая формация
Формование пластин в ячейковой банке или контейнере после их сборки.Перемычка
Короткий отрезок проводника, используемый для соединения или вырезания части электрической цепи.К
Киловольт (кВ)
Одна тысяча вольт.Киловатт (кВт)
Одна тысяча ватт.Киловатт-часы (кВтч)
Мера энергии или выполненной работы, равная 1000 ватт-часов.L
Свинец (Pb)
Химический элемент, используемый в свинцово-кислотных батареях (с серной кислотой и другими материалами).Сжигание свинца
Сварка деталей из свинца или свинцового сплава.Гидрат свинца
Белое соединение свинца неопределенного состава, образованное реакцией очень разбавленного электролита или воды на металлический свинец или свинцовые сплавы.Оксид свинца
Общий термин, используемый для описания любого мелкодисперсного оксида свинца, используемого для производства пасты для аккумуляторных батарей.Пероксид свинца
Коричневый оксид свинца, который является активным материалом в полностью сформированной положительной пластине.Свинцовое покрытие
Металлическая деталь, на поверхность которой нанесен тонкий защитный слой металлического свинца.Свинцовая губка (Pb)
Главный компонент активного материала полностью заряженной отрицательной пластины.Сульфат свинца (PbS04)
Соединение, образующееся в результате химического действия серной кислоты на оксиды свинца или самого металлического свинца.Индикатор уровня
Поплавок, установленный в поплавковой трубке, или аналогичный индикатор уровня электролита.Линии уровня
Горизонтальные линии, отлитые и/или нарисованные возле верхней части аккумуляторных батарей, которые указывают минимальный и максимальный уровень электролита.Жизнь
Количество лет удовлетворительной работы в поплавковом режиме или количество циклов заряда-разряда при работе от движущей силы.Подъемная проушина
Расширение боковых стенок батарейного лотка, снабженное отверстием или прорезью, с помощью которых можно поднять аккумулятор.Литарг (PbO)
Желтовато-красный оксид свинца (моноксид), иногда используемый для изготовления активного вещества.Нагрузочный тестер
Прибор, который потребляет ток (разряжает) от батареи с помощью электрической нагрузки при измерении напряжения. Он определяет способность батареи работать в реальных условиях разрядки.Локальное действие
Потеря химической энергии, пригодной для использования в ином случае, из-за токов, протекающих внутри элемента батареи, независимо от ее подключения к внешней цепи.Потеря заряда
Потеря емкости, происходящая в ячейке или батарее, находящихся в разомкнутой цепи в результате местного воздействия.Проушина
Часть сетки, используемая для поддержки группы пластин, обычно вдоль верхнего края сетки, как «подвесной выступ». Также язычок на сетке используется для соединения пластины с планкой и другими пластинами.M
Машинное литье
Полностью или полуавтоматическая операция литья сетки или мелких деталей.Необслуживаемая батарея
Аккумулятор, который не требует добавления воды, ускоренного заряда и т. д. Обычно для этого требуется сетчатый сплав без содержания сурьмы или с низким содержанием сурьмы, конструкция с герметичными элементами или вентиляция с низкими потерями.Ручная выгрузка
Испытание емкости, при котором подключение и отключение аккумулятора и тестовой нагрузки выполняется оператором, а отключение производится после того, как все элементы достигнут заданного конечного напряжения. При нагрузках с фиксированным сопротивлением используются бустерные элементы, чтобы поддерживать скорость разряда на достаточно постоянном уровне, поскольку напряжение испытательных элементов довольно быстро падает вблизи конечного напряжения. Ручные разряды с электронной нагрузкой обычно не требуют бустерных элементов.Морская батарея
Аккумуляторная батарея, предназначенная для установки на борту судна для обеспечения энергией запуска и работы оборудования аварийного освещения, сигнализации и связи.Микропористый сепаратор
Либо шпон, либо желобковый сепаратор из любого материала, в котором поры многочисленны и микроскопически малы.Милливольт (МВ)
Одна тысячная часть вольта.Батарея шахтного локомотива
Аккумуляторная батарея, предназначенная для работы шахтного локомотива, трамвая, челночных вагонов и туннельного тягового оборудования.Модифицированная зарядка постоянным напряжением
Заряд, при котором напряжение зарядной цепи поддерживается практически постоянным; но в цепь батареи вставлено постоянное сопротивление, создающее характеристику возрастания напряжения на клеммах батареи по мере заряда.Форма
Чугунная или стальная форма, содержащая полость, в которую вводят расплавленный металл для получения отливки определенной формы и контура.Формовочное покрытие
Препарат, наносимый на металлические формы в виде спрея, который действует как смазка для форм и как изолятор, препятствующий быстрому переносу тепла.Спрей для форм
См. «ПОКРЫТИЕ ФОРМЫ».Мох
Дендритные кристаллы свинца (Pb), которые иногда растут на участках с высокой плотностью тока отрицательных пластин, напр. вдоль краев, у ножек или у выступов пластин. Это может вызвать короткое замыкание внутри ячейки.Моховой щит
Перфорированный лист из пластика или твердой резины, который изолирует зазоры между отрицательными пластинами и положительной полосой, а также между положительными пластинами и отрицательной полосой.Батарея Motive Power
Аккумуляторная батарея для обслуживания циклов, предназначенная для обеспечения энергией, необходимой для приведения в движение и эксплуатации промышленных грузовиков, уличных транспортных средств и шахтных локомотивов.N
Отрицательные пластины
Отрицательная пластина аккумуляторной батареи состоит из сетки и активного материала, к которому течет ток из внешней цепи при разрядке батареи.Минусовая клемма
Отрицательная клемма батареи — это клемма, к которой ток течет (как это обычно считается) во внешней цепи от положительной клеммы.О
ОМ
Единица электрического сопротивления.Закон Ома
Выражает соотношение между вольтами (В) и амперами (I) в электрической цепи с сопротивлением (R). Его можно выразить следующим образом: V = IR [Вольт (В) = Ампер (I) x Ом (R)]. Если любые два из трех значений известны, третье значение можно рассчитать с помощью приведенного выше уравнения.Формация One Shot
Ясообразование в условиях, когда удельный вес в конце формирования равен рабочему удельному весу.Разомкнутая цепь
Состояние батареи, когда она не подключена ни к источнику зарядки, ни к цепи нагрузки.Напряжение холостого хода
Напряжение на его клеммах, когда не протекает заметный ток.Органический расширитель
Состав расширителя, который обычно содержит сульфат бария и органическое соединение типа лигнина, наряду с небольшими количествами других материалов.Оксид (свинца)
Соединение свинца и кислорода в одной из нескольких пропорций, например серый оксид, глет, красный свинцовый сурик или перекись свинца, используемое для приготовления аккумуляторной пасты.P
Панель
Отливка, состоящая из двух или более сеток, изготовленных одновременно в одной форме.Параллельная сборка
Расположение элементов внутри батареи, при котором две или более ячеек соединены через общий вывод, так что любой ток распределяется между соединенными ячейками.Параллельное соединение
См. «ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ СБОРКА».Перегородка
Внутренняя перегородка в лотке или контейнере.Паста
Смесь оксида свинца с водой, серной кислотой и иногда другими ингредиентами.Консистенция пасты
Термин, используемый для обозначения всех физических характеристик плотности, пластичности и текстуры пасты.Склеивание
Операция сборки батареи, при которой паста наносится на решетки вручную или с помощью машины.Пб
Химический символ свинца.ПбО
Химический символ глета.PbO2
Химический символ перекиси свинца (двуокиси).Пеллет
Часть наклеенного материала, содержащаяся в секции сетки, обрамленной соседними горизонтальными и вертикальными элементами, за исключением образующих стержней.Перфорированный фиксатор
Тонкий лист перфорированного пластика, установленный так, чтобы покрыть каждую сторону положительной пластины, чтобы предотвратить потерю активного материала. Обычно он используется в сочетании с одним или несколькими слоями стеклянного изоляционного материала.Пероксид
См. «ПЕРОКСИД СВИНЦА».Свинья
Литой брусок из свинца или свинцового сплава.свинец
Высокоочищенный нелегированный свинец.Пилотная ячейка
Выбранный элемент аккумуляторной батареи, температура, напряжение и удельный вес которого, как предполагается, указывают на состояние всей батареи.Пластина
Вставленная сетка, сформированная или несформированная.Центры пластин
Расстояние между осевыми линиями соседних пластин противоположной полярности в ячейке. Таким образом, центр пластины составляет половину размера центра ремешка, на котором сжигаются пластины одинаковой полярности.Полярность
Электрическое состояние, определяющее направление, в котором имеет тенденцию течь ток. Обычно говорят, что разрядный ток течет от положительного электрода через внешнюю цепь.Поляризация
Изменение напряжения на клеммах элемента или батареи при протекании заданного тока, равное разнице между фактическим и равновесным (постоянное состояние разомкнутой цепи) потенциалами пластин без учета падения IR.Пористость
Отношение пустот (пустот) в материале к объему его массы.Положительные пластины
Положительная пластина аккумуляторной батареи состоит из сетки и активного материала, от которого протекает ток во внешнюю цепь при разрядке батареи.Положительная клемма
Клемма, от которой ток течет (как обычно считается) через внешнюю цепь к отрицательной клемме, когда ячейка разряжается.Сообщение
Клемма или другой проводник, который соединяет планку группы пластин с внешней стороной ячейки.Строитель почты
Форма в форме кольца, используемая для ремонта поврежденных столбов батареи.Потенциал
См. «НАПРЯЖЕНИЕ».Основная батарея
Аккумулятор, который может хранить и отдавать электрическую энергию, но не может быть перезаряжен. Свинцово-кислотный аккумулятор НЕ является основным аккумулятором.Чистый свинец
См. «СВИНЬЯ».Р
Тариф
См. «НАЧАЛЬНАЯ ЧАСТЬ» и «КОНЕЧНАЯ ЧАСТОТА»Номинальная мощность
Ампер-часы разряда, которые можно снять с полностью заряженного вторичного элемента или батареи при определенной постоянной скорости разряда, при заданной температуре разряда и заданном напряжении отсечки.Сырая пластина
Неформованная плита.Выпрямитель
Выпрямитель — это устройство, которое преобразует переменный ток (AC) в однонаправленный ток (DC) благодаря характеристике, допускающей заметный протекание тока только в одном направлении.Красный свинец (Pb304)
Красный оксид свинца, используемый для изготовления активного материала.Рейтинг резервной емкости
Время в минутах, в течение которого новая, полностью заряженная батарея будет обеспечивать силу тока 25 ампер при температуре 27°C (80°F) и поддерживать напряжение на клеммах, равное или превышающее 1,75 вольт на элемент. Этот рейтинг представляет собой время, в течение которого батарея будет продолжать работать с основными аксессуарами, если генератор переменного тока или генератор транспортного средства выйдет из строя.Сопротивление
Сопротивление, которое проводник оказывает прохождению электрического тока, обычно выражается в омах.Резистор
Устройство, используемое для введения сопротивления в электрическую цепь.Фиксатор
Лист стекломата, перфорированной резины или резины с прорезями или другого подходящего материала, установленный на каждой стороне положительных пластин в ячейках определенных типов, для предотвращения потери активного материала.Реверс
Изменение нормальной полярности элемента или батареи.Ребро
Вертикаль или почти вертикальный выступ желобчатого разделителя или распорки.Выбег
Небольшая часть металла, упавшая на пластину, группу или элемент в процессе горения. Это может привести к короткому замыканию.S
Уплотнение
Производственная операция по приклеиванию крышек к банкам с помощью цемента, герметика или термического сплавления.Герметик
Асфальтобетонная смесь нескольких видов, различающихся теплостойкостью, адгезией и устойчивостью к сдвигу. Он используется для герметизации крышек ячеек на банках или контейнерах. См. «СОЕДИНЕНИЕ».Дополнительная батарея
Батарея, которая может накапливать и отдавать электрическую энергию и может заряжаться за счет пропускания через нее постоянного тока в направлении, противоположном направлению разряда. Свинцово-кислотная батарея является вторичной батареей.Вторичный вывод
Восстановленный свинец в отличие от первичного.Осадок
Свинцовый шлам или активный материал, сбрасываемый пластинами и находящийся на дне ячеек.Осадочное пространство
Часть сосуда или отсека контейнера под элементом, предназначенная для размещения определенного количества осадка от износа пластин без короткого замыкания.Саморазряд
Потеря заряда из-за местного действия.Сепаратор
Устройство, используемое в аккумуляторной батарее для предотвращения металлического контакта между пластинами противоположной полярности внутри элемента, но обеспечивающее прохождение электролита.Защита сепаратора
См. «МОХОВОЙ ЩИТ».Срок службы
См. «ЖИЗНЬ».Линька
Потеря активного материала с пластин.Короткое замыкание
Непреднамеренный обход тока в электрическом устройстве или проводке. Вне батареи короткое замыкание возникает, когда между двумя клеммами батареи образуется токопроводящая дорожка. Внутри батареи короткое замыкание ячейки является результатом контакта между положительной и отрицательной пластинами и приводит к разрядке ячейки и делает батарею бесполезной.Аккумулятор SLI
Аккумуляторная батарея для использования в автомобилях при запуске, освещении и зажигании.Щепка, Щепка
Чрезвычайно тонкие параллельные стеклянные волокна используются рядом с положительными пластинами в держателях для замедления осыпания.Плавка
Процесс, при котором основная часть свинца и сурьмы извлекается из старых аккумуляторов и отходов производства аккумуляторов.Замачивание
Процесс, при котором определенные типы пластин пропитываются серной кислотой после склеивания. Замачивание обеспечивает защитную поверхность, а также поступление сульфата, полезного для формирования банок и резервуаров.Кальцинированная сода
Карбонат натрия (Na2CO3) используется для нейтрализации сточных вод, содержащих серную кислоту, или разливов кислоты.Отслаивание
Осыпание активного материала, обычно положительное, во время формирования из-за неполного или неправильного отверждения пластины.Удельный вес (Sp. Gr. или SG)
Мера концентрации электролита в аккумуляторе. Это измерение основано на сравнении плотности электролита с плотностью воды и обычно определяется с помощью ареометра (см. «АРЕРОМЕТР»). По определению удельный вес воды равен 1,00, а удельный вес сернокислотного электролита в типичной полностью заряженной батарее составляет 1,265-1,285. Измерения удельного веса обычно используются для определения того, полностью ли заряжена батарея или в ней есть неисправный элемент.Позвоночник
Литой проводник из сплава ПБ, используемый для трубчатых положительных пластин.Губчатый свинец (Pb)
Основной материал полностью заряженной отрицательной пластины. Это пористая масса кристаллов свинца.Штабелирование
Операция сборки ячеек, при которой пластины и сепараторы поочередно укладываются в ящик для сжигания перед заливкой или прижиганием ремней и стоек.Приспособление для штабелирования или приспособление для штабелирования
Приспособление или устройство, используемое для укладки и сжигания элементов.Постоянные убытки
Потеря заряда неработающим элементом или батареей в результате местного воздействия.Начальная скорость
Число ампер, при котором можно начать зарядку аккумуляторной батареи без газообразования или пузырения электролита или температуры элемента выше 110°F (43°C).Состояние заряда
Количество электрохимической энергии, оставшейся в ячейке или батарее.Стационарная батарея
Аккумуляторная батарея, предназначенная для службы в стационарном положении.Ремень
Сборный или отлитый кусок свинца или свинцового сплава, используемый для соединения пластин в группы и для соединения групп со стойками.Центр ремня
Расстояние между центрами соседних пластин в группе.Стратификация
Применительно к электролиту это слои высокоплотной кислоты в нижних частях элемента, где они не связаны с обычной циркуляцией электролита и, следовательно, бесполезны.Сульфат
Термин, используемый для описания любой пластины или ячейки, активные материалы которых содержат значительное количество сульфата свинца.Сульфатирование
Образование сульфата свинца на пластине или элементе в результате разряда, саморазряда или травления.Серная кислота (h3SO4)
Основное кислотное соединение серы. Серная кислота высокой чистоты в разбавленном виде является электролитом свинцово-кислотных аккумуляторов.T
Температурная коррекция
В аккумуляторных батареях удельный вес и зарядное напряжение обратно пропорциональны температуре, а напряжение холостого хода напрямую (хотя и незначительно) зависит от температуры.Соединительный кабель
Отрезок изолированного кабеля, один конец которого подключается к клемме аккумулятора, а другой конец оснащен подходящим устройством (вилкой, розеткой, наконечником и т. д.) для подключения к внешней цепи.Клеммы
Точки, в которых подключается внешняя цепь.Лужение
Процесс покрытия металлической поверхности тонким слоем расплавленного олова или сплава олова.Лоток
Стальной корпус для силовых ячеек.Деревья
Прорастание свинцового дендрита или нити через отверстие, трещину или большую пору сепаратора, в результате чего происходит короткое замыкание клетки.Капельный заряд
Непрерывный заряд с низкой скоростью, приблизительно равный внутренним потерям и подходящий для поддержания батареи в полностью заряженном состоянии.Трубчатая пластина
Положительная пластина аккумулятора изготовлена из литого стержня и пористых трубок, заполненных пастой или сухим оксидом.ТВР
Реле напряжения с температурной компенсацией, используемое в зарядном оборудовании.Двухставочная зарядка
Автоматически контролируемая процедура зарядки постоянным током или модифицированным постоянным потенциалом. Заряд начинается с довольно высокой скорости и автоматически снижается до более низкой скорости, когда напряжение счетчика поднимается до заданного уровня.U
Неактивированный Срок хранения
Период времени до того, как емкость сухого заряженного элемента упадет ниже заданной.Незаряженный
Термин, используемый для описания состояния батареи, собранной из формованных пластин, но еще не получившей начальный заряд. Этот тип батареи классифицируется как незаряженный и влажный или незаряженный и сухой.Незаряженный и сухой
Состояние, в котором батарея или элемент могут быть отправлены покупателю. Это свидетельствует о том, что батарея собрана с формованными пластинами и сухими сепараторами без электролита. Требуется заполнение и заряд.Незаряженный и влажный
Состояние, в котором батарея или элемент могут быть отправлены покупателю. Принято BCI и указывает, что батарея собрана из формованных пластин и сепараторов из сырой или влажной древесины, без электролита. Требуется заправка и длительная зарядка.Неформованная
Термин, используемый для описания любой пластины, которая не была сформирована электролитическим способом; он может быть сухим или влажным, отвержденным или неотвержденным, пропитанным или непропитанным.Полезная кислота
Объем кислоты над нижними краями пластин, принимающий участие в реакциях разряда, происходящих внутри ячейки.В
Вакуумный наполнитель для ячеек
Устройство, используемое для заполнения элементов в зарядной комнате, в котором вакуум используется для отвода воздуха, вытесненного заполняющим электролитом.Вентиляционное отверстие
Отверстие, предназначенное для выхода газа из ячейки или формы.Вентиляционный узел
Вентиляционное устройство ячейки, состоящее из керамического вентиляционного камня и наполнительной воронки, собранных на резьбовом или четвертьоборотном байонетном основании.Вентиляционная перегородка
Тонкий диск, расположенный в вентиляционной крышке или заглушке, отводит брызги обратно в ячейку.Крышка вентиляционного отверстия
См. «ВЕНТИЛЯЦИОННАЯ ПРОБКА».Вентиляционная пробка
Деталь или набор деталей, используемых для герметизации вентиляционного отверстия и заливного колодца крышки ячейки, за исключением небольшого отверстия в самой пробке, через которое выходит газ. Вентиляционные заглушки обычно удерживаются на месте либо резьбой, либо защелкой на четверть оборота (байонетные вентиляционные заглушки), либо защелкивающейся посадкой.Вентиляционный колодец
Отверстие или отверстия в крышке элемента, через которые выходит газ, заливаются жидкости или проверяется электролит. Вентиляционная заглушка или вентиляционный узел вставляется в вентиляционный колодец.Вертикали
Вертикальные стержни элементов или элементов в сетке вставленных пластин.Вольт
Практическая единица измерения электродвижущей силы или разности потенциалов, необходимая для пропускания тока в один ампер через сопротивление в один ом.Вольт-эффективность
Отношение среднего напряжения элемента или аккумулятора при разряде к среднему напряжению при его последующей перезарядке.Напряжение
Разность потенциалов между клеммами элемента или батареи или любыми двумя точками электрического тока.Падение напряжения
Чистая разность электрического потенциала (напряжения) при измерении сопротивления или импеданса (Ом). Его связь с током описывается законом Ома.Диапазон напряжения
Разница между максимальным и минимальным напряжением элементов, которые существуют в батарее или цепочке элементов, когда все элементы заряжаются или разряжаются.Вольтметр
Прибор для измерения напряжения.ВРЛА
Свинцово-кислотный аккумулятор с регулируемым клапаном. AGM и Gel — это два типа аккумуляторов VRLA. Эти аккумуляторы не имеют «свободного» жидкого электролита и в ячейке работают по циклу рекомбинации кислорода, который призван минимизировать потери воды. Аккумуляторы VRLA оснащены клапанами с односторонним сбросом давления. Эти клапаны низкого давления препятствуют попаданию воздуха в ячейку, но при необходимости позволяют газам выходить из ячейки. Давление, поддерживаемое в батарее, хотя и очень небольшое, требуется для облегчения реакции рекомбинации кислорода, которая превращает кислород, образующийся на положительных пластинах, обратно в воду.Вт
Полив
Добавление воды в электролит батареи для возмещения потерь, вызванных электролизом и испарением.Вт
Мера электрической мощности. Произведение ампер на вольт.Ватт-час
Мера энергии или выполненной работы, являющаяся произведением скорости работы в ваттах и времени в часах или произведением ампер-часов на среднее напряжение.Мощность в ватт-часах
Количество ватт-часов, которое может быть отдано при определенных условиях в отношении температуры разряда и конечного напряжения.Мощность в ваттах
Энергоэффективность выражается как отношение ватт-часов на выходе к ватт-часам перезарядки.Ваттметр
Электродвигатель, который измеряет и регистрирует электрическую энергию в ватт-часах (или киловатт-часах).Срок годности во влажном состоянии
Период времени, в течение которого влажный вторичный элемент может храниться до того, как его емкость упадет до такой степени, что элемент нельзя будет легко перезарядить.