Технологии
СЕПАРАТОРЫ ДЛЯ АККУМУЛЯТОРОВ: мировые тенденции
В России, также как и за рубежом, в качестве сепарационных материалов в щелочных аккумуляторах используются нетканые материалы из полипропилена и полиамида. Также в России используются сепараторы из гидрат-целлюлозной пленки, ФПП (фильтрационное полотно Петрянова). Также при значительных размерах аккумуляторах используются полимерные материалы (полипропилен), отлитые в форме стрежней или рамок.
Перспективной областью применения NiMH и литий-ионных аккумуляторов является производство гибридных автомобилей. В этих типах аккумуляторов для данной области применения мировыми производителями активно разрабатываются специальные полиэтиленовые сепараторы. Так, компания «ExxonMobil Chemical» разрабатывает новый микропористый материал для сепараторов литий-ионных батарей (LIB). При помощи этого материала, как ожидается, можно будет на порядок повысить мощность и надежность работы литий-ионных батарей при использовании их в гибридных электромобилях (HEV). В основе данного сепаратора лежит тонкая пористая полиэтиленовая пленка.
Основные тенденции в потреблении сепараторов, используемых в свинцово-кислотных аккумуляторах
Основной тенденцией на российском рынке сепараторов для свинцово-кислотных батарей с жидким электролитом является переход к использованию сепараторов конвертного типа и листовых сепараторов из полиэтилена производителями аккумуляторных батарей взамен сепараторов типа «Мипласт» и «Мипор».
Так, например за последние пару лет к преобладающему использованию листовых и конвертных сепараторов из полиэтилена взамен «Мипласта» и «Мипора» перешли крупнейшие производители в свинцово-кислотных аккумуляторных батарей в России и СНГ:
• ОАО «Тюменский аккумуляторный завод» приступил к выпуску аккумуляторных батарей с применением полиэтиленового конверта-сепаратора (несмотря на наличие собственного производства «Мипласта»), что позволило существенно повысить разрядный ток;
• В рамках программы повышения качества выпускаемых изделий ООО «Курский завод «Аккумулятор» с апреля 2006г. выводит новый, технически более совершенный продукт — аккумуляторную батарею для грузовых автомобилей 6СТ-190АП. Новое изделие отличается использованием взамен сепаратора мипласт современного сепаратора конверта, который предотвращает возможность короткого замыкания и применением малосурьмяного сплава (содержание сурьмы составляет 2,5 %), что приводит к сокращению саморазряда и малому расходу воды во время эксплуатации аккумулятора;
• В батареях новой серии «Владар-МОТО» (Харьковский аккумуляторный завод «Владар») микропористый сепаратор из «Мипласта», использовавшийся ранее, заменен полиэтиленовым конверт-сепаратором производства фирмы Jungfer (Австрия) (входит в группу компаний «Daramic»). Использование конверта-сепаратора в мотоциклетных батареях «Владар» позволяет избежать характерного дефекта аккумуляторов для мототехники: короткого замыкания внутри батареи.
Необслуживаемые и герметичные свинцово-кислотные аккумуляторы с абсорбированным электролитом
На данный момент в мире наиболее распространены два способа удержания газов в необслуживаемых герметичных батареях. В первом случае серную кислоту стали загущать, добавляя в нее кремниевую кислоту, — образовывалась гелеобразная застывшая масса. Во втором варианте применили специальный сепаратор из абсорбирующего стекловолокна — он впитывает электролит и удерживает его в многочисленных порах.
Связанный электролит совершенно изменил картину процессов, протекающих в аккумуляторе. Теперь кислород, выделившийся на положительных пластинах, уже не может улететь вверх, его молекулы движутся горизонтально по направлению к отрицательным пластинам. Цикл становится совершенно замкнутым и может повторяться очень долго без какого бы то ни было ущерба для системы. На этом принципе построены так называемые герметичные свинцовые аккумуляторы с регулировочными клапанами (VRLA). Корпус такого аккумулятора с приваренной крышкой действительно образует герметичную емкость. В крышку встроен предохранительный клапан — он может только «выпустить» избыточные газы из батареи, если концентрация станет взрывоопасной. Столь привычных нам пробок на крышке нет, они не нужны, поскольку вода сюда уже никогда доливаться не будет и проверять плотность электролита бессмысленно. Интересно, что из тех же соображений корпус герметичных батарей перестали делать прозрачным.
Сегодня на российском рынке в основном представлены традиционные и малообслуживаемые аккумуляторные батареи.
Сепараторы AGM
Изначально разработанные для военных целей, аккумуляторы AGM на сегодняшний день широко распространенны на мировом рынке.
В аккумуляторах рекомбинационного типа электролит полностью абсорбирован в сепаратор, который представляет собой нетканый материал, изготовленный, как правило, из мирковолокон стекла. Одним из типов аккумулятора рекомбинационного типа является VRLA (Valve-Regulated Lead-Acid — герметичные с рекомбинацией газа (ГРГ) аккумуляторов с регулированием газовыделения) аккумулятор
Сепараторы для VRLA аккумуляторов как правило состоят из абсорбирующего стеклохолста (AGM), так как AGM сепаратор обеспечивает хорошее движение абсорбированной жидкости и равномерное распределение электролита. В тоже время, AGM сепараторы слабо контролируют движение кислорода и рекомбинационные процесс.
К тому же AGM сепараторы имеют слабую сопротивляемость прокалыванию, что негативно влияет на работу VRLA аккумуляторов в условиях повышенной вибрации, например, внутри автомобиля. Слабая сопротивляемость прокалыванию является проблемой по следующим причинам:
• Возрастает вероятность возникновения короткого замыкания;
• Стоимость производства возрастает из-за хрупкости AGM сепаратора.
Предпринимались различные попытки увеличить сопротивляемость проколам подобных сепараторов, например, с помощью производства сепаратора, состоящего из трех наслоений: первое и третье – нетканые материалы из стекловолокна, а по середине – тонкий лист из пористого термопластичного материала, такого как полиэтилен толщиной 250 мкм.
На данный момент наиболее устойчивым к проколам в условиях использования в VRLA батареях является комбинированный сепаратор из абсорбирующего стеклохолста (AGM), соединенного с микропористой полимерной прокладкой и сверхвысокомолекулярного полиэтилена (UHMWPE).
Некоторые производители AGM сепараторов (в основном Китайские компании) предлагают использовать из в вентилируемых аккумуляторах с жидким электролитом.
Сепаратор AGM представляет собой комбинацию AGM и стеклохолста с кислотустойчивым связующим. Абсорбирующие способности сепаратора во многом определяются его пористостью – чем она выше, тем лучше асборбация. У AGM сепаратора эта способность выше по сравнению с сепараторами из ПВХ, ПП, сепараторами конвертного типа.
Сепаратор AGM обладает следующими характеристиками:
• Низкое электрическое сопротивление – ниже, чем 1.5 mΩ*dm2;
• Максимальный размер пор ≤18μm;
• Пористость≥90%;
• Высокая устойчивость в окислению;
• Стабильность химических свойств.
Использование адсорбирующего сепаратора. изготовленного из стеклянного микроволокна (AGM). помогает уменьшить саморазряд батареи и снизить расход активного материала. Благодаря этой технологии. в нормальных условиях срок хранения батареи составляет 12 месяцев, а гарантированный срок работы батареи не менее 3-х лет.
Герметичная конструкция гарантирует отсутствие утечки при установке батареи в любом положении (вертикальном или горизонтальном).
Использование
• Источники бесперебойного питания (UPS) переменного и постоянного тока;
• Средства связи и электрическое оборудование;
• Аварийное освещение: осветительное оборудование;
• Фотогальваническое оборудование;
• Средства вещания;
• Роботы: системы управления и другое промышленное оборудование;
• Телеметрическое оборудование;
• Сигнализация.
Аккумуляторы на основе AGM сепараторов часто используются в электрических устройствах.
Также они хорошо известны на рынке автомобилей типа 4WD, где они пользуются популярностью из-за своей износостойкости. Возможно по этой причине раскручивание AGM батарей основывается на этом достоинстве, а также на возможности аккумулятора выдерживать глубокие циклы разрядки с меньшими потерями по сравнению с их обычными аналогами.
Для владельцев кемперов или жилых прицепных вагончиков использование аккумуляторов AGM удобны по причине: аккумуляторы AGM могут быть за 2-3 часа дозаряжены до 100% своей емкости при помощи обычного автомобильного устройства переменного тока. Ни одно стандартное автомобильное устройство переменного тока на сможет дозарядить обычную свинцовую батарею более, чем на 70% ее емкости (обычно эта цифра составляет 65%).
AGM аккумуляторы дороже по сравнению с традиционными аккумуляторами с жидким электролитом – это ограничивает их распространение на мировых рынках.
В России свинцово-кислотные аккумуляторы с сепаратором AGM мало распространены. В первую очередь это связно со слабой развитостью отраслей, в которых аккумуляторы AGM применяются.
Данный тип аккумуляторов в России используется в основном в качестве стартерных батарей в дорогих автомобилях. Расширение использования аккумуляторов AGM в данной области в России не прогнозируется по причине высокой цены данного типа аккумуляторов по сравнению с аккумуляторами с жидким электролитом.
В мире производством стартерных аккумуляторов AGM занимается большинство крупнейших производителей свинцово-кислотных аккумуляторов. Правда, доля данного типа аккумуляторов в совокупной объеме производства не превышает 10%. Так, например, один из крупнейших производителей автомобильных аккумуляторных батарей в мире – компания «Jonson Controls» производит стартерные аккумуляторы AGM, используя сепаратор производства «Hollingsworth & Vose Company» (США).
Среди российских компаний производство стартерных аккумуляторных батарей с использованием AGM сепаратора запустила компания «Тубор» под торговой маркой «ТИТАН GEL».Батареи подобного класса только сейчас начинают поставляться на первичную комплектацию флагманов европейских автопроизводителей – Mercedes S класса, BMW 7-й серии и некоторых других.
C текущей ситуацией и прогнозом развития российского рынка сепараторов для аккумуляторных батарей можно познакомиться в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков « Анализ спроса на стеклохолст в производстве сепараторов для аккумуляторных батарей ».
Об авторе:
Академия Конъюнктуры Промышленных Рынков оказывает три вида услуг, связанных с анализом рынков, технологий и проектов в промышленных отраслях — проведение маркетинговых исследований, разработка ТЭО и бизнес-планов инвестиционных проектов.
• Маркетинговые исследования
• Технико-экономическое обоснование
• Бизнес-планирование
Источник
Материал изготовления сепаратора аккумулятора
Сепараторы аккумуляторных батарей
11.02.09 | Рубрика: Свинцово-кислотные АКБ. Просмотры: 17 058
В настоящее время на мировом рынке представлено несколько видов аккумуляторных батарей, различное устройство которых предъявляет обособленные требования к сепараторам. Тип химии аккумулятора определяет все его основные характеристики, достоинства и недостатки. Невозможно выделить «лучший» тип аккумулятора. Каждому из них свойственны свои плюсы и минусы, которые делают аккумулятор оптимальным для одних применений и совершенно неприемлемым для других.
В современной технике используются пять основных типов аккумуляторов, отличающихся по своему химическому составу:
1. Никель-кадмиевые (NiCd). Хорошо отработанная и изученная технология, но обладает низкой плотностью энергии. Используется там, где важны долговечность, способность обеспечить высокий ток нагрузки и малая стоимость. Основные области применения: портативные радиостанции, медицинское оборудование, профессиональные видеокамеры и электроинструмент. NiCd аккумуляторы содержат токсичные материалы и являются экологически грязными.
2. Никель-металлогидридные (NiMH). По сравнению с NiCd имеют более высокую плотность энергии, но меньшее время жизни. NiMH не содержат токсичных материалов. Применяются в мобильных телефонах и портативных компьютерах.
3. Литий-ионные (Li-ion). Наиболее бурно развивающаяся технология. Используются там, где нужна высокая плотность энергии и малый вес. Li-ion дороже всех других аккумуляторов. При эксплуатации необходимо строго соблюдать режимы заряда и разряда, указанные производителем из соображений безопасности. Применяются в компьютерах и сотовых телефонах.
4. Литий-полимерные (Li-polymer). Задуманы как удешевленная версия Li-ion аккумуляторов. Этот тип химии по плотности энергии аналогичен Li-ion . Это позволяет делать Li-polymer аккумуляторы очень компактными. В основном, используются в мобильных телефонах.
5. Свинцово-кислотные аккумуляторы (LA). Применяются там, где требуется большая мощность, а вес не имеет значения. Наиболее распространенный тип аккумулятора в мире (из расчета ампер-часов). Основная область применения — стартерные батареи. Герметичные свинцово-кислотные (SLA) — один из видов свинцово-кислотных аккумуляторов. Применяются там, где требуется большая мощность, а вес не имеет значения. Типовые области применения — стационарное медицинское оборудование, электромобили, системы аварийного энергоснабжения, UPS (источники бесперебойного питания).
6. Алкалиновые аккумуляторы — созданы для замены бытовых батареек. Хорошо подходят в случаях, когда не требуется большой мощности. Небольшое время жизни этих аккумуляторов компенсируется очень низким током саморазряда, что делает их оптимальными для применения в портативных магнитолах и фонарях.
Ниже приведена сводная таблица параметров наиболее популярных аккумуляторов.
Технологические характеристики аккумуляторных батарей
Источник
Роль сепараторов в конструкции АКБ
Конструктивно современный аккумулятор автомобильный не так прост, как может показаться на первый взгляд. Несмотря на то, что его прототипу давно перевалило за сотню лет, батареи, усовершенствование АКБ ведется по сей день. И важнейшим конструктивным элементом любого аккумулятора для автомобиля является сепаратор.
Для чего это нужно?
Сепараторы используются с целью предупреждения короткого замыкания пластин разной полярности, а также обеспечивают электролитическую проводимость. Сегодня их изготавливают из самых разнообразных материалов, начиная с древесины, заканчивая хлорвинилом. Поговорим о наиболее распространенных видах.
Какими бывают сепараторы?
Резиновые и эбонитовые, с перфорацией. Перфорированные, с добавлением резины, эбонитовые изделия широко используются в самых разнообразных видах аккумуляторных батарей. Среди их полезных свойств нужно отметить способность предотвращать оползание активной массы плюсовых пластин, а также обеспечивать защиту используемых в конструкции сепараторов из других материалов от негативного воздействия двуокиси свинца. Нередко такие сепараторы используются в сочетании с сепарирующими элементами конструкций из резины и стекловолокна.
Из хлорвинила. Прекрасные характеристики имеют сепараторы из листов хлорвинила с перфорацией. Они обладают гофрированной поверхностью, за счет чего отличаются прочностью и вязкостью. Благодаря этим свойствам, существенно увеличивается коэффициент открытия, который достигает 70%, Гофрированная поверхность сепараторов отлично сохраняется даже при высоких температурах, достигающих 80°. Кроме того, хлорвинил является химически стойким материалом. Он устойчив к кислотам, и этот параметр у хлорвинила выше по сравнению с эбонитом и прочими сепараторными материалами. Исключение составляет лишь стекло.
Из пористой резины. Такие сепараторы, исходя из сырья, используемого для из производства, подразделяются на несколько групп. Это элементы конструкции аккумулятора из латекса, пульверизованной резины и пр. Достаточно распространены сепараторы из латекса, который содержит до 40%каучука. В процессе изготовления он перемешивается с определенным количеством серы, а также раствором сернокислого магния. В смесь, кроме этого, добавляется фенол. Это необходимо, чтобы увеличить срок эксплуатации отрицательных пластин. Вместе с тем, в состав входят повышающие пористость компоненты, материалы, предупреждающие створаживание и пр.
Из стекловолокна. В последнее время начали успешно применяться сепарирующие элементы из стеклянного волокна. С целью предотвращение выпадения активной массы они располагаются в непосредственной близости от положительных пластин. Также они выполняют функцию резервуаров для электролита. Такие сепараторы всегда используются в сочетании с другими типами сепарирующих элементов, в частности, с эбонитовыми, резиновыми и пр.
21.08.2013, 14288 просмотров.
Источник