Лучшие аккумуляторы глубокой разрядки

Что такое аккумулятор глубокого разряда и где он используется?

Существуют сферы хозяйственной деятельности, где требуются аккумуляторы глубокого разряда. Они могут работать в качестве отдельной единицы или в составе какого-нибудь устройства. Тип этих аккумуляторных батарей может быть разный, но все они рассчитаны на постоянный довольно глубокий разряд и последующий разряд. Поэтому их также называют устройствами deep cycle, что можно перевести, как глубокое циклирование. В этой статье мы рассмотрим разновидности АКБ глубокого разряда, сферы их применения, а также некоторые примеры таких батарей.

Особенности

Как понятно из названия, эти аккумуляторы должны быть приспособлены под глубокий разряд. Глубоким циклированием можно считать постоянный разряд до 15─20 процентов от номинальной ёмкости и последующий заряд. Ниже этого значения аккумуляторы вообще разряжать не рекомендуется, поскольку это приводит к существенному сокращению срока службы. Об особенностях разряда разных типов аккумуляторов будет сказано ниже.

Но, к примеру, для стартерных Pb батарей глубокое циклирование смерти подобно. Если пару раз глубоко разрядить современный кальциевый аккумулятор, то он потеряет большую часть своей ёмкости и станет непригоден для использования на авто.

Ещё одной важной особенностью аккумуляторов глубокого разряда является то, что в процессе разряда они до последнего момента должны обеспечивать заявленный разрядный ток и держать напряжение в определённом интервале. К примеру, для литиевого аккумуляторного элемента оно не должно опускаться ниже 3,1─3,2 вольта. Не должно быть такой ситуации, когда при уменьшении заряда валятся электрические характеристики АКБ.
Вернуться к содержанию

Разновидности

Теперь о видах аккумуляторных батарей, которые могут быть использованы для глубокого разряда.

• Некоторые разновидности свинцово-кислотных.
• Щелочные.
• Li-Ion.
• Прочие.

Свинцово-кислотные АКБ

Автомобильные стартерные батареи с жидким электролитом, как уже было сказано, очень чувствительны к глубокому разряду и не могут работать в условиях глубокого циклирования. Существует такая разновидность Pb моделей, как EFB аккумуляторы. Ряд производителей автомобилей советуют ставить их на свои модели с системами Старт-Стоп. EFB расшифровывается, как Enhanced Flooded Batteries (Усовершенствованные аккумуляторные батареи с жидким электролитом).

Для работы в условиях глубокого циклирования подходят свинцово-кислотные модели панцирного типа. Их название пошло от панцирной сетки, которую производители добавляют в конструкцию плюсового электрода. Целью этого является укрепление обмазки электрода и препятствование образованию крупных кристаллов свинца во время заряда.

Среди преимуществ Pb аккумуляторов можно назвать их доступную стоимость, отработанную технологию, высокий разрядный ток и налаженную переработку. К недостаткам следует отнести низкую энергетическую плотность, расход воды из электролита (для WET), чувствительность к глубокому разряду.
Вернуться к содержанию

Аккумуляторы AGM также относятся к семейству свинцово-кислотных. В электрохимических процессах принципиального отличия нет, но вместо жидкого электролита в AGM стекловолокно им пропитанное. Есть также близкая разновидность – GEL. Там электролит находится в виде геля (серная кислота переводится в гелевое состояние с помощью соединений кремния). Батареи AGM, как и EFB, рекомендуются для использования на автомобилях Старт-Стоп. Но они вполне успешно могут работать там, где требуется глубокий разряд.

Однако длительность их эксплуатации будет зависеть от глубины разряда. При постоянном чрезмерном разряде (ниже 20% от номинала) их срок службы значительно сокращается. Поэтому многие производители указывают большой разброс, от 500 до 1200 циклов заряд-разряд.

В отношении GEL справедливо всё вышесказанное, а различия заключаются лишь в сферах применения.
Вернуться к содержанию

Литиевые

Чаще всего в роли АКБ глубокого разряда из литиевых встречаются LiFePO₄. Они используются в качестве тяговых батарей в различном электротранспорте. Хотя для любых литиевых аккумуляторов глубокое циклирование не является чем-то аномальным. Для них разряд до 15─20% и последующий заряд является нормой. Так работают Li─Ion батареи в смартфонах, планшетах, ноутбуках и прочих устройствах. Но чрезмерный разряд им противопоказан. Поэтому большинство литиевых аккумуляторов работают под управлением контроллеров (BMS плат), не допускающих разряда ниже определённого напряжения.

Щелочные

Щелочные аккумуляторы получили широкое распространение в складской технике на электрической тяге, железнодорожном транспорте, производстве и т. п. Им глубокий разряд не наносит ущерба, и они могут использоваться в таких условиях весь жизненный цикл. Выпускаются модели Ni─Cd и Ni─MH.

Щелочные АКБ отлично подходят для работы в подобных условиях. Они не только легко переносят глубокий разряд, но ещё и могут без ущерба довольно долго находиться в разряженном состоянии.

Прочие

В этой категории можно упомянуть лишь некоторые концепты и перспективные разработки. Каких-то других типов АКБ глубокого разряда, которые бы выпускались серийно кроме перечисленных выше, нет. Есть только опытные разработки. В основном они имеют основу их тех же типов батарей, но ведутся эксперименты с материалами электродов, составом электролита и т. п.
Вернуться к содержанию

Где используются?

Область применения таких аккумуляторов очень широкая. Достаточно сказать, что литиевые АКБ, работающие в режиме глубокого циклирования, встречаются в различной бытовой технике и потребительской электронике. К примеру, работа смартфона, ноутбука, фотоаппарата и другой электронной техники состоит из постоянных зарядов и разрядов. В последнее время литиевые аккумуляторы востребованы в автомобилестроении. Они применяются в постоянно возрастающем количестве электромобилей.

Щелочные аккумуляторы, работающие в режиме глубокого разряда, используются в железнодорожном транспорте, на производстве, в сфере телекоммуникаций и т. п. Большое количество АКБ щелочного типа используется в современной складской технике. Это всевозможные погрузчики, подъёмники и т. д.

Транспорт на электрической тяге, который работает в производственных и складских помещениях, гораздо удобнее по сравнению с дизельной или бензиновой техникой.

Источник

Особенности тяговых аккумуляторов глубокого разряда

Электрический аккумулятор (далее «аккумулятор», лат. accumulator, что означает собиратель, стяжатель, накопитель) – устройство для периодического накопления электрической энергии от химической реакции, и передачи её устройству-потребителю. Работоспособность аккумулятора восстанавливается электрическим током, противоположным току разряда. Аккумуляторы, соединённые последовательно, образуют аккумуляторную батарею (АКБ).

Первый аккумулятор создан немецким химиком И.В. Риттером (1776 – 1810). 21 век впечатляет разнообразием этих устройств, от миниатюрных батарей к бытовым устройствам до гигантских хранилищ энергии. Так, компания Tesla построила в Калифорнии хранилище на 80 МВт*часов, которое обеспечивает 4-часовой запас электроэнергии для 15 тысяч домов и готова построить в Австралии хранилище на 100 МВт*часов.

Общая информация

1. Свинцово-кислотная АКБ, в котором свинцовые пластины погружены в кислотный электролит. Отличаются большим весом и плохой переносимостью глубокого разряда.
2. АКБ с впитывающим стекломатом (AGM). Для стабилизации циклов заряда – разряда в АКБ установлен стекловолоконный сепаратор, который впитывает электролит. В результате аккумулятор не теряет производительности после нескольких сотен циклов заряда-разряда. Герметичен, виброустойчив, не требует обслуживания, чувствителен к перенапряжению.
3. Гелевая АКБ ( GEL ), в которой электролит загущён до уровня геля. Устойчив к механическим воздействиям и вибрации, выдерживает глубокий разряд и воздействие крайних температур (-30 – +60 С). Из кислотных АКБ способен обеспечить наибольшее количество циклов заряда – разряда и наименьший саморазряд. Главным недостатком АКБ типов 1 – 3 является большой вес. Важным достоинством этих устройств является относительно низкая цена по сравнению с Li-ion АКБ.
4. Литий-ионная (Li-ion) АКБ. Переносчиком заряда является ион лития, несущий положительный заряд и способный проникать в кристаллическую решетку реагента. Литиевая АКБ герметична, виброустойчива, имеет относительно малый вес и низкий уровень саморазряда (5 – 10%/год), способна работать при температурах от -30 до +60 С.

В зависимости от веществ, используемых в химической реакции, АКБ подразделяются на типы, которых сейчас насчитывается более 30.

Основные характеристики:

• Ёмкость (А*час) – максимальное количество энергии, способное сохранить в батарее.
• Саморазряд – величина уменьшения ёмкости АКБ после полной зарядки без нагрузки. Уменьшение происходит по экспоненте.
• Вольт-амперные характеристики.
• Диапазон рабочих температур.
• Габариты.
• Вес.

Тяговые аккумуляторы

Исходя из назначения, АКБ подразделяют на стартерные и тяговые. Стартерные АКБ применяются для ускоренного запуска двигателей и не рассчитаны на частые циклы разряда – заряда. Тяговые АКБ способны поддерживать длительную подачу постоянного высокого тока, имеют очень толстые пластины и стенки корпуса. Их применяют с теми устройствами, которым нужно долгое и постоянное электропитание: трейлеры, катера, яхты, электромобили, лодки, напольные транспортные средства, поломоечные машины, электроколяски, инвалидные кресла, альтернативные источники энергии, источники бесперебойного питания.

Основные характеристики большинства тяговых АКБ:

1. Напряжение – 2, 4, 8, 12, 24 вольт.
2. Ёмкость – 30 – 300 А*час.
3. Температурный диапазон – -30 – +60 C .

Достоинства тяговых АКБ:

• возможность противостоять окислительным процессам;
• повышенное число циклов разряда и заряда;
• допускают глубокий разряд;
• долгий срок службы.

Недостатком тяговых аккумуляторов глубокого разряда является их стоимость, которая в разы больше стоимости стартерных аккумуляторов.

На российском рынке можно встретить тяговые АКБ следующих фирм: Varta, Deka, Exide, Sonnenschein, U . S . Battery , Ventura , Yuasa , Banner , Delta , Derf, Minn Kota, Trojan, Ventura, Zelus , CitiBat, P-Com, Fiamm, Leoch, WBR. Среди отечественных производителей можно отметить компанию « Радиотех» и Тюменский аккумуляторный завод. Первая выпускает инновационные Li – ion тяговые АКБ, которые можно использовать при эксплуатации большинства устройств. Тюменский аккумуляторный завод известен тяговыми аккумуляторами для напольных машин, систем электропитания железнодорожного транспорта, изделиями для систем резервного электропитания.

При зарядке AGM и GEL аккумуляторов используются специальные зарядные устройства. Они обеспечивают:

• ускоренное восстановление после разрядки;
• защиту от перегрузки;
• адаптацию к зарядным характеристикам устройства.

Тяговые аккумуляторы для лодочных моторов

Тяговые аккумуляторы для лодочных моторов должны работать в различных климатических условиях, долгое время сохранять рабочее состояние без подзарядки, обладать мощностью, достаточной для запуска холодного двигателя, иметь малый ток саморазряда. Также от них требуется безопасность, быстрота и запас хода, приемлемый вес. Нормальными считаются запас хода лодки на 2 часа при работе двигателя на полную мощность и вес аккумулятора не более 20 кг. Все типы аккумуляторов для лодочных моторов имеют ёмкость в пределах 55 – 150 А*час.

Аккумулятор для лодочного электромотора с жидким электролитом из-за относительно невысокой цены и хорошей переносимости перезаряда пользуется наибольшим спросом. Однако на этом его достоинства заканчиваются. При эксплуатации лодочные аккумуляторы с жидким электролитом устанавливаются только вертикально, чувствительны к сильной вибрации и лодочной качке. Обслуживаемый аккумулятор для лодки требует долива воды. Саморазряд 5 – 8 % / мес., число циклов заряда – разряда до 1000, срок эксплуатации 5 – 7 лет.

Благодаря присутствию сепаратора в герметичном необслуживаемом AGM аккумуляторе для лодочного электромотора электролит по всему объёму имеет одинаковую плотность, обеспечивается устойчивость к механическим воздействиям. При эксплуатации на водоёме важно, что этот аккумулятор имеет пусковой ток до 1000А и время полного заряда 1 – 3 часа. AGM аккумулятор устанавливается в лодке достаточно произвольно, имеет приемлемую стоимость. Для регулировки напряжения заряда требует использования зарядного устройства.Саморазряд 1 – 3 % / мес., число циклов заряда – разряда до 1500, срок эксплуатации 5 – 10 лет.

Удобство эксплуатации GEL аккумулятора на рыбалке и путешествии по воде на лодке обусловлено его герметичностью, отсутствием обслуживания, невозможностью газовыделения и разлива электролита, прочностью и виброустойчивостью. Тяговый гелиевый АКБ способен запустить мотор мощностью до 40 л.с., обеспечивать работу электромотора с рабочим напряжением 12, 24, 36 вольт, эхолота, насоса и лебёдки. Для предотвращения перезаряда, требует использования зарядного устройства.Саморазряд 1 – 3 % / мес., число циклов заряда – разряда до 2000, срок эксплуатации 7 – 12 лет.

Литий-ионные тяговые АКБ при малом весе обладают высокой электроёмкостью, имеют защиту от перезаряда. обеспечивают скорость заряда 95% / 35-40 минут, не нуждаются в техническом обслуживании. Компанией «Радиотех» производятся экологически безопасные тяговые литиевые аккумуляторы, имеющие вес в 4 раза и габариты в 3 раза меньше кислотных, что облегчает их использование в условиях ограниченного лодочного пространства, позволяет использовать более мощный электромотор. Эти АКБ обладают увеличенным жизненным циклом и не тонут. Главным недостатком всех Li – ion АКБ является их высокая стоимость. Саморазряд менее 1 % / мес., число циклов заряда – разряда до 3000, срок эксплуатации 10 – 12 лет.

Для увеличения срока службы тяговых аккумуляторов для лодочных моторов необходимо:

• использовать AGM аккумулятор циклического или смешанного режима работы, обеспечивающего высокую энергоотдачу;.
• контролировать состояние АКБ с помощью вольтметра или иметь изделие с индикатором разряда;
• заряжать АКБ сразу после разряда;
• придерживаться паспортного времени плавания на данном АКБ;
• хранить только полностью заряженное изделие при температуре, указанной в паспорте.

Наибольшей популярностью пользуются тяговые аккумуляторы для лодочных электромоторов, произведённые фирмами Varta, Deka, Exide.

Тяговые аккумуляторы для напольной техники

Особенности тяговых АКБ для напольной техники:

1. Заряд 120 – 1500 А*час, достаточный для работы 12-часовой смены, ресурс 500 – 1000 циклов.
2. Размеры АКБ ограничены только размерами аккумуляторного отсека и мощностью мотора.
3. Вес АКБ практически не критичен при эксплуатации.
4. Наличие контрольного устройства заряда.

1. Тип изделия: жидкостной или гелевый.

Тяговые аккумуляторы для моторных катеров и яхт

Особенности тяговых АКБ для моторных катеров, яхт, крупных лодок:

• работать при качке, высоком уровне вибрации;
• обеспечивать работу вспомогательного оборудования, запуск холодного двигателя;
• не быть критичным к глубокому разряду.

Из-за невозможности утечки электролита, при эксплуатации моторных катеров, яхт и крупных лодок наиболее подходят гелевые АКБ, которые можно размешать рядом с оборудованием.

Источник