Оптимальная температура для эксплуатации аккумулятора

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

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

Температурный режим разряда, заряда аккумуляторов

Опубликовано в Тех. характеристики Просмотров: 10916

Оптимальная температура эксплуатации большинства типов аккумуляторных батарей — +15-25 °С. Как правило, при минусовых температурах наблюдается значительное снижение емкости аккумуляторных батарей, работа же в условиях высоких температур окружающей среды способствуют развитию деградационных процессов внутри аккумуляторов, ускоряя процессы старения и существенно сокращая срок их службы.

Так, к примеру, срок службы никель-металлгидридных и герметичных необслуживаемых свинцово-кислотных аккумуляторов (технологии AGM) в условиях высоких температур будет существенно ниже, чем при нормальной (близкой к комнатной) температуре. Несмотря на то, что рабочая температура никель-металл-гидридных аккумуляторов устанавливается большинством производителем на рубеже: −60. +55 °C (-40. +55), оптимальной для их работы считается температура в 20°С. Произведения заряда / разряда данного типа батарей при высоких температурах ведет к необратимому существенному снижению их емкости. Если эксплуатировать аккумуляторные батареи указанного типа при 30-градусной жаре – срок их жизни сократится не меньше, чем на 20 процентов (%), если же эксплуатация будет проводится при 40 °С, то потери емкости будут ещё более существенны – до 40 процентов, а при 45 °С – до 50 процентов. Аналогичная ситуация наблюдается и в работе никель-кадмиевых и герметичних свинцово-кислотных AGM аккумуляторов. У Ni-Cd аккумуляторов довольно большой диапазон робочих температур, однако не совсем «любят» они высокие температуры, хоть и указанное свойство выражается у них не настолько ярко, как у никель-металл-гидридных. Что касается герметичних свинцово-кислотных AGM батарей, то повышение температуры эксплуатации на каждые 10 градусов выше 25 °С. приводит к снижению срока службы аккумулятора в 1,5 раза. Превышение температуры в 45-50°С для них губительно.

Работа в условиях высоких температур приводит к ускорению процессов старения и увеличения внутреннего сопротивления в большинстве типов литий-ионных аккумуляторных батарей. Исключением являются литий-железо-фосфатные (LiFePo4) и литий-полимерные (Li-pol) аккумуляторы – для них законы не писаны. Такие аккумуляторы устойчивы к температуре до 60 °С. Литий-полимерные аккумуляторы с сухим электролитом прекрасно приспосабливаются к повышения температуры условий эксплуатации. Чем выше будет температура окружающей среды, тем интенсивнее в них будут пробегать ионообменные процессы. По этой причине, они так полюбились пользователям в странах с жарким климатом.

Литий-железо-фосфатные аккумуляторы (LiFePo4) имеют довольно широкий диапазон робочих температур: 20

60 °С. Холодная или жаркая погода практически не влияет на их работу. Такие аккумуляторные батареи устойчиво работают в особо жарких условиях. Как правило, конструкция литий-железо-фосфатных аккумуляторных батарей предусматривает использование специальных систем управления и балансировки (BMS), которые и защищают аккумуляторы от перегрева и перегрузки по току.

Литий-железо-фосфатные и литий-полимерные аккумуляторы имеют неоспоримое преимущество над источниками электропитания других технологий, единственных их недостаток – довольно высокая цена.

Работа в условиях низких температур отображается на снижении емкости аккумуляторных батарей. При температуре эксплуатации ниже -20 °С в герметичных свинцово-кислотных, никель-металл-гидридных, литий-ионных аккумуляторах наблюдаются необратимые разрушительные процессы. Несмотря на то, что LiFePo4 аккумуляторы, так же как и Li-pol, принадлежат к семейству литиевых, только первые способны довольно продуктивно работать при температуре до -20 °С не теряя своей емкости.

Не стоит думать, что если аккумулятор способен работать при низких температурах, то его можно будет заряжать в таких же температурных условиях. Функциональный диапазон заряда, как правило, отличается от разрядного, однако вписывается в ограничительный рубеж последнего. Так, заряд герметичных необслуживаемых свинцово-кислотных AGM батарей должен проводится при температуре от + 5 до 35 °С, LiFePo4 аккумуляторов – при 0

45°С, наиболее эффективно заряд никель-металл-гидридных батарей происходит в диапазоне температур от + 10 до 40 °С. При минусовых температурах способность к накапливанию энергии аккумуляторными батареями существенно снижается. Основное правило проведения подзарядки аккумуляторов – создания благоприятных условий для зарядного процесса, то есть проведения его в условиях температурного режима, который будет, как минимум выше температуры замерзания электролита. Необходимо учитывать тот факт, что полностью зарядить аккумуляторные батареи при низкой температуре никогда не удастся. К тому же, заряд аккумуляторов должен осуществляться только при рекомендуемом уровне напряжения. (Купить LiFePo4)

Источник