Что такое емкость аккумуляторов зависит от температуры

Температура

Как влияет температура на аккумулятор?

Литиевые аккумуляторы при низкой температуре теряют ёмкость, а при высокой быстрее изнашиваются. Как избежать неприятностей, связанных с экстремальными температурами для аккумулятора?

Наверняка каждый сталкивался с эффектом падения ёмкости аккумулятора в холодную погоду — при минусовых температурах полного заряда аккумулятора может не хватить даже на 1 звонок. Куда исчезает ёмкость? Разве электричество может замерзнуть? Ведь линии электропередач не замерзают? Не замерзают и гирлянды на городской ёлке даже при очень сильном морозе.

Ответ на этот вопрос простой: электрический ток в проводниках создается потоком электронов. Электроны направленно перемещаются по кристаллической решетке металлов под действием напряжения причем чем ниже температура, тем ниже сопротивление. При сверхнизких температурах наблюдается даже явление сверхпроводимости. Ток в аккумуляторах создается потоком ионов, размер которых сравним с размером молекул электродных материалов и электролита. При этом, если электрическое поле распространяется со скоростью света, то электроны дрейфуют со скоростью 1-3 мм в секунду, ионы еще медленнее «плывут» в электролите. При отрицательной температуре вязкость электролита увеличивается, что не только замедляет скорость движения ионов, но даже приводит к тому, что часть ионов так и не доплывает с одного электрода до другого, «замерзая» по дороге. Характерно, что при повышении температуры потерянный заряд восстанавливается.

При повышении температуры уменьшают­ся вязкость растворителя и толщина сольватных оболочек ионов, а также снижается межионное взаимодействие. Все это приводит к уве­личению подвижности ионов.

Нормальная температура

Высокая температура

Внимание:

Низкая температура

Также не получится эффективно зарядить аккумулятор при отрицательной температуре. Батарея не воспримет заряд и даже после продолжительного процесса заряда остается незаряженной. Использование внешних аккумуляторов на морозе тоже не решит проблему. Power bank сам быстро разрядится, не зарядив штатный аккумулятор вашего гаджета.

Внимание:

Часто задаваемые вопросы:

Как влияет температура на аккумулятор?

• Температура работы аккумулятора в наилучшем режиме 20±5oC.
• В иных интервалах ухудшаются характеристики аккумулятора.
• Важно не допускать режимов небезопасных для работы аккумулятора.

Аккумулятор греется при заряде.

• Аккумулятор может нагреваться от самого мобильного устройства, если в процессе заряда происходит интенсивное потребление энергии. Например, просмотр видео файлов. Необходимо прекратить использование устройства и понаблюдать за изменением температуры.
• Аккумулятор может нагреваться при быстром заряде мощным зарядным устройством с зарядным током более 100% ёмкости аккумулятора. Необходимо использовать стандартное зарядное устройство с зарядными токами от 50% до 100% ёмкости аккумулятора.
• Если при заряде стандартным зарядным устройством температура аккумулятора больше 60оС (обжигает руку), то это признак внутреннего дефекта. Нужно прекратить использование аккумулятора и заменить его на новый.

Аккумулятор греется во время разговора.

• Исправный аккумулятор практически не нагревается в режиме разговора. Могут нагреваться электронные компоненты телефона, так как во время использования устройства происходит сильное потребление электроэнергии, особенно в нагруженных режимах.
• Для понижения сопротивления контактов аккумуляторов и телефона рекомендуется иногда очищать их спиртом.
• Если корпус телефона разогревается более 60оС(обжигает руку), необходимо обратиться в сервисный центр и проверить потребление тока.

Источник

Эксплуатация свинцово-кислотных аккумуляторных батарей при отрицательных температурах

Условия эксплуатации свинцово-кислотных аккумуляторных батарей будь то в составе резервных источников питания, применяемых в системах автоматики и телемеханики на видах транспорта, телекоммуникационного оборудования и оборудования связи, охранных и пожарных систем безопасности и других устройств предусматривают различное их размещение и монтаж непосредственно на самих объектах эксплуатации. Если свинцово-кислотные аккумуляторные батареи расположены внутри помещений в специально оборудованных аккумуляторных комнатах с системами отопления, вентиляции и кондиционирования, то условия их работы, как правило, мало чем отличаются от тех, которые предписаны заводом-изготовителем. Условия эксплуатации батарей в наружных шкафах, где практически нет разницы с температурой внешней среды, заслуживают отдельного внимания. В этом случае не всегда выполняются требования к режиму заряда аккумуляторов, они часто эксплуатируются при низких и даже отрицательных температурах. Это, в свою очередь, ограничивает не только доступную разрядную емкость аккумуляторных батарей, но и зачастую ведет к постоянному недозаряду последних.

Все технические характеристики свинцово-кислотных аккумуляторов, включая проектируемый срок службы, определены для эталонной температуры 20° (как правило, для европейских производителей) или 25°С (преимущественно для производителей Юго-Востока Азии) в зависимости от серии батарей и производителей. Поддерживать эту температуру в течение всего срока службы очень сложно, поэтому рекомендуемая температура эксплуатации без использования поправочного температурного коэффициента варьируется в пределах 10-30°С. Для многих типов аккумуляторов в этом диапазоне не требуется регулирование напряжения заряда с применением температурного коэффициента.

Зависимость емкости аккумулятора от температуры

Как уже отмечалось выше, условия работы батареи в наружных шкафах существенно отличаются от рекомендуемых производителем. В зимний период в зависимости от региона температура в них может опускаться ниже -50°С. Поэтому при этих условиях заряд аккумуляторных батарей, как правило, производят повышенным напряжением из расчета на 0,003 В/°С, отличной от рекомендованной заводом-изготовителем.

При эксплуатации свинцово-кислотных аккумуляторов при пониженной температуре ограничивается их допустимая разрядная емкость.Для свинцово-кислотных аккумуляторных батарей герметизированного исполнения («AGM» и «GEL») примерные данные зависимости емкости в процентном соотношении от температуры окружающей среды представлены в таблице.

Примерный график зависимости отдаваемой емкости (Сразр.) в процентном соотношении к номинальной емкости от температуры (°С) представлен на Рис. 1. Если исходить из того, что 100% емкость батареи соответствует температуре 25°С, то из графика видно, что с понижением температуры отличной от 25°С отдаваемая емкость аккумуляторных батарей падает, а с повышением, наоборот, возрастает.

Такое поведение свинцово-кислотного аккумулятора объясняется обратной зависимостью его внутреннего сопротивления от температуры. Величина сопротивления возрастает, прежде всего, за счет ухудшения проводимости электролита, а также по мере разряда аккумулятора. Это связано с тем, что при отрицательных температурах снижается скорость диффузии ионов электролита (и его концентрации в порах активной массы), проводимость самой активной массы и сепаратора. При этом уменьшается электропроводность в целом.С увеличением внутреннего сопротивления усиливается поляризация и создаются условия для образования мелкокристаллических плотных осадков сульфата свинца, вызывающих пассивирование отрицательного электрода.

Если вспомнить Закон Ома для полной цепи (I= ε/R+r), который устанавливает связь между силой тока, электродвижущей силой (ЭДС) и внешним и внутренним сопротивлением в цепи, то видно, что чем выше внутреннее сопротивление (особенно электролита), а оно повышается с понижением температуры, тем меньше отдаваемый аккумуляторной батареей ток, а соответственно и емкость самой батареи.

Динамика снижения напряжения аккумулятора при разряде зависит от изменения ЭДС элемента, динамики роста его внутреннего сопротивления, а также величины тока разряда. Иными словами, чем ниже температура аккумулятора и больше ток разряда, тем быстрее упадет напряжение на его выводах и, соответственно, меньше окажется снятая емкость. Возникает эффект так называемой «кажущейся» потери емкости, когда запас непрореагировавших активных веществ еще достаточен, а разряд приходится прекращать из-за недопустимого снижения напряжения на выводах батареи.

Точка замерзания электролита

С понижением температуры увеличивается вязкость электролита, что затрудняет его проникновение в поры глубоких слоев активной массы пластин. При этом поверхностные слои активной массы быстрее преобразуются в PbS04 и кристаллы PbS04 закрывают поры активной массы, а поэтому химическая энергия, запасенная в глубоких слоях активной массы пластин, полностью не используется и разрядная емкость батареи понижается. При понижении температуры электролита ниже +25 °С емкость аккумуляторной батареи при ее разряде силой тока, соответствующей 0,05Сном., уменьшается на 1% на каждый градус понижения температуры, а при большей силе разрядного тока — на большую величину.

Более того, работа аккумуляторной батареи при низких отрицательных температурах связана с опасностью замерзания электролита. Электролит свинцово-кислотного аккумулятора представляет собой водный раствор серной кислоты и непосредственно участвует в токообразующих реакциях. Из-за того, что при разряде расходуются молекулы серной кислоты и образуются молекулы воды, плотность электролита постепенно снижается.

Оценивая работоспособность аккумулятора при отрицательных температурах, необходимо учитывать не только номинальную (начальную) плотность его электролита, но и плотность в конце разряда при снятии расчетной емкости.

Начальная плотность электролита полностью заряженного аккумулятора зависит от его конструкции и технологии производства. Например, аккумуляторы со свободным электролитом в зависимости от модели могут иметь номинальную начальную плотность: 1,22; 1,24; 1,26 кг/л. Температуры замерзания электролита этих полностью заряженных батарей составляют: -32; -42 и -54°С, то есть аккумулятор с электролитом плотностью 1,24 кг/л нельзя разряжать при температуре ниже -40°С

-45°С из-за угрозы его замерзания. Поэтому эксплуатация батареи при температуре ниже точки замерзания электролита полностью заряженного аккумулятора недопустима.

Область замерзания электролита примерно одинакова для всех типов свинцово-кислотных аккумуляторных батарей. Усредненный график зависимости температуры замерзания электролита от плотности электролита представлен на рис. 2.

Кроме этого, в зависимости от температуры следует ограничивать глубину ее разряда. Чем ниже температура эксплуатации, тем меньше допустимая глубина разряда. Поэтому при отрицательной температуре приходится использовать аккумуляторы с повышенной номинальной емкостью.

Таким образом, если предполагается эксплуатировать свинцово-кислотные аккумуляторы при пониженной температуре, то при расчете и выборе батареи необходимо предусмотреть запас по емкости.

Ограничение отбора емкости батареи при отрицательной температуре — это принудительная остановка разряда или снятие с аккумуляторов определенного количества электричества. Более экономичное и технологичное решение — использование подогреваемых батарейных шкафов, особенно в регионах с холодным климатом. В идеальных условиях температура в них не должна опускаться ниже 5°С. Это предотвратило бы опасность замерзания электролита и ограничило коэффициент запаса номинальной емкости относительно разрядной. Но даже поддержание температуры в шкафу в пределах оптимальной существенно облегчит выбор батареи и сделает ее работу более предсказуемой.

Оставьте свои контактные данные, и наши специалисты свяжутся с вами, для консультации или оформления заказа

Источник

Ёмкость и срок службы аккумуляторов в зависимости от температуры

Место монтажа АКБ должно быть оптимально по температуре для максимальной ёмкости и срока службы.

Рабочий диапазон температуры окружающей среды большинства инверторов и ИБП находится в границах от 0 до 40°С и такие условия обеспечить, как правило, не составляет труда. Совсем иная ситуация в отношении аккумуляторных батарей. Давайте обратимся к документации.

Рабочий диапазон температур большинства AGM аккумуляторов:

• Разряд: от -20°С до +60°С
• Заряд: от 0°С до +60°С
• Хранение: от -20°С до +60°С

С первого знакомства с этими данными может показаться, что никаких проблем с эксплуатацией нет, но обратим внимание на график падения ёмкости при снижения температуры:

Ёмкость при различных температурах

Из графика видно, что при 10-ти часовом разряде номинальная ёмкость достигается при температуре 20-25°С. Снижение температуры приводит к потере ёмкости: при 0°С мы имеем порядка 85% ёмкости (тормозится химическая реакция). Повышение температуры ведет к увеличению ёмкости + 40°С – 105%.

Однако следует иметь ввиду, что с ростом температуры падает срок жизни АКБ из-за ускорения процессов сульфатации свинцовых пластин.

Срок службы АКБ в зависимости от температуры

При температуре окружающей среды в 30°С срок жизни падает на 30%. И далее, мы наблюдаем линейное падение срока службы с повышением температуры.

Таким образом, выбирая помещение для размещения аккумуляторного банка следует уделить особое внимание температурным режимам.

Источник

Емкость аккумуляторной батареи.

Емкость аккумуляторов— это количество электрической энергии, которое может отдать полностью заряженный аккумулятор при определенном режиме разряда и температуре от начального до конечного напряжения. Единицей СИ для электрического заряда является кулон (1Кл), но на практике емкость обычно выражается в ампер-часах (Ач).

Емкость измеряют в ампер-часах и определяют по формуле:

I p– сила разрядного тока, А;

tp– время разряда, Ч.

Номинальная емкость— емкость, которую должен отдать новый полностью заряженный аккумулятор в нормальных условиях разряда, указанных в стандарте на этот аккумулятор. При этом напряжение не должно упасть ниже определенной величины.

Так как емкость зависит от разрядного тока и конечного разрядного напряжения, в условном обозначении аккумуляторов указывается емкость, соответствующая определенному режиму разряда. Для стартерных аккумуляторов за номинальную принимается емкость при 20-часовом, стационарных при 10-часовом, тяговых при 5-часовом режимах разряда.

Пример оценки ёмкости батареи 20-ти часовым режимом разряда током 0.05 С20 (током, равным 5% от номинальной ёмкости). Если ёмкость батареи 55Ач, то разряжая ее током 2.75А, она полностью разрядится за 20 часов. Аналогично для батарей ёмкостью 60Ач полный 20-ти часовой разряд произойдет при чуть большем токе разряда — 3А.

Отдача по емкости — отношение количества электричества, полученного от аккумулятора при разряде, к количеству электричества, необходимого для заряда аккумулятора до первоначального состояния при определенных условиях.

Она зависит от полноты заряда. Часть же заряда теряется на газообразование, это уменьшает коэффициент отдачи.

Емкость остаточная– величина, соответствующая количеству электричества, которое может отдать частично разряженный аккумулятор при установленном режиме разряда до конечного напряжения .

Резервная ёмкость аккумуляторной батареи— время, в течение которого батарея сможет обеспечить работу потребителей в аварийном режиме. Величина резервной ёмкости, выраженная в минутах, последнее время все чаще проставляется изготовителями стартерных аккумуляторных батарей после значения тока холодного старта.

Емкость зарядная— количество электричества, сообщаемое аккумулятору во время заряда . Зарядная емкость акб всегда больше разрядной из-за потерь энергии на побочные реакции и процессы.

При постоянном токе заряда l зарядная емкость С= I _* t, где t — время заряда.

Измерение емкости ведется до падения напряженияхотя бы одного элемента аккумуляторной батареи до величины, регламентированной для конкретного режима разряда.

В течение срока службы емкость акб изменяется. В начале срока службы она возрастает, так как происходит разработка активной массы пластин. В процессе эксплуатации емкость некоторое время держится стабильной, а затем начинает постепенно уменьшаться из-за устаревания активной массы пластин.

Емкость батареи зависит от количества активного материала и конструкции электродов, количества и концентрации электролита, величины тока разряда, температуры электролита, степени изношенности аккумулятора, наличия посторонних примесей в электролите и других факторов.

При увеличении тока разряда емкость батареи уменьшается. АКБ при форсированных режимах разряда отдают емкость меньше, чем при разряде более длительными режимами (небольшой величиной тока). Поэтому на аккумуляторах могут быть обозначения при 3,5,6,10,20 и 100 часах разряда. При этом емкости одной и той же батареи будут совершенно разные. Наименьшая будет при 3-х часовом разряде, наибольшая при 100 часовом.

С повышением температуры электролита емкость растет, но при излишне высоких температурах уменьшается срок их службы .Это происходит потому что, при повышении температуры электролит легче проникает в поры активной массы, так как уменьшается его вязкость и увеличивается внутреннее сопротивление.Поэтому в реакции разряда принимает участие больше активной массы, чем при заряде, производившемся при более низкой температуре.

При низкихже температурах емкость и полезное действиеАКБбыстро уменьшается.

Если увеличить концентрацию ( плотность электролита ), то емкость также увеличится, но аккумулятор быстро выйдет из строя из-за разрыхления активной массы батареи.

Источник