Как выровнять плотность в банках аккумулятора: Почему разная плотность в банках аккумулятора. Как поднимать плотность электролита в аккумуляторе в домашних условиях. Несколько слов об устройстве аккумулятора

🔋⚙️ Подзарядка кальциевой АКБ Ca-Ca — мастер-класс

Сегодня 27.11.21. Впереди зима, а значит пора уделить внимание аккумуляторной батарее. Тем более, что в моём случае есть парочка причин, в силу которых я вынужден подзаряжать АКБ чаще, чем это можно было бы делать. Об этих причинах сказано ниже. «Пациент» — аккумуляторная батарея кальциевая, из дешёвых, 60-ка, эксплуатируется два года. Было два глубоких разряда, которые были устранены оперативно. Но ёмкость батареи, всё же, уже не 60 А*ч (хотя, вполне возможно, что в ней и в новой столько не было — сразу после покупки как-то не проверил). Проверял ёмкость в прошлом году. Насчитал около 45 А*ч. Какова цель подзарядки, чем и как буду заряжать, исходное состояние и ключевые этапы процедуры — смотрите ниже. Чтобы задать вопрос, дать совет, поблагодарить за старания — воспользуйтесь одним из способов из предоставленных в форме «Поддержать Авто без СТО» под этим материалом. А я в гараж.

Цели и план мероприятия

---

Периодическую подзарядку АКБ стационарным зарядным устройством я выполняю по следующим причинам:

1. Автомобиль эксплуатируется редко — поскольку любой автомобильный аккумулятор потихоньку разряжается (ток утечки, саморазряд, приборы в режиме ожидания), при длительных простоях может наступить глубокий разряд. Это вредно для АКБ, плюс зимой можно оказаться в ситуации, когда срочно надо ехать, а стартер не крутит. Это мой случай, так как езжу я раз в два-три дня. Особенно зимой.
2. Автомобиль мало ездит — и АКБ не успевает восстанавливаться от генератора. Тоже мой случай, так как ездить далеко мне незачем. Самый частый маршрут у меня — это 10-15 км.
3. Низкое бортовое напряжение — у меня оно 14,0-14,1 В. Учитывая короткие поездки, АКБ систематически от генератора не заряжается полностью. В моём случае это не неисправность, а особенность реле-регулятора. На нём написано 14 В, что для иномарки тридцатилетней давности норма. Можно поменять. Цена вопроса всего 6 баксов, но всё лень. Ну как обычно.

По совокупности этих трёх причин мне приходится «гонять» АКБ стационарной зарядкой раз в пару месяцев летом, и существенно чаще зимой.

Цели — не допускать глубоких разрядов, которые грозят резким сокращением ресурса аккумулятора и внезапной невозможностью запустить двигатель, когда это (по закону подлости) надо срочнее срочного.

План действий выработан годами:

1. Оставляю АКБ постоять в покое хотя бы 8-12 часов. Это делать, в принципе, не обязательно. Но я это делаю для того, чтобы была возможность корректно оценить степень заряженности простым мультиметром.
2. Снимаю одну клемму — лучше бы, конечно, полностью снять АКБ и отнести его на подзарядку в место потеплее, но у моей машины такая конструкция, что без танцев с бубном АКБ не вытянешь. Да и тёплого места особо нет. В доме, где дети, заниматься этим нехорошо.
3. Оценка исходного уровня заряда — мультиметром и по индикатору на АКБ (иногда ареометром меряю плотность).
4. Пробки не выкручиваю, так как заряжаю всегда маленькими токами, батарея кальциевая, и «кипеть» она будет только на последнем этапе подзарядки.
5. Подключаю и настраиваю ЗУ.
6. Периодически контролирую процесс, так как ЗУ самодельное и далеко не автоматическое.
7. Заряжаю так, чтобы напряжение заряда не превышало 14,4-14,5 В.
8. Заряжаю до тех пор, пока при указанном напряжении ток заряда не снизится до 0,3 А.
9. «Кипячу» АКБ напряжением 15,5-16,1 В, чтобы выровнять плотность электролита (делаю так не всегда).
10. На следующий день мультиметром или ареометром оцениваю, что получилось.

Чтобы понять, почему я действую именно так, прочитайте (если ещё не читали) мой материал о зарядке кальциевых аккумуляторных батарей. Считаю, что мои методы правильные, так как кальциевые аккумуляторы служат у меня долго, несмотря на весьма неблагоприятные условия эксплуатации. Собственно, на этой машине это второй аккумулятор. Первый был куплен вместе с машиной, и умер на 11-м году жизни. Текущий отработал две зимы, и планирую его не менять, как минимум, ещё года три. Пять лет для самого дешёвого, что было в магазине, это ещё надо постараться.

Подготовка

---

«Пациент» — маленько грязный и видно, что индикатор красный — срочно зарядить

На фото видно, как устроена ниша для АКБ. Спереди перегородка моторного отсека, а сверху-сзади декоративная решётка, через которую печка тянет воздух с улицы. Не снимая её, аккумулятор хрен вытянешь. То ли раньше они были меньше по размеру, то ли я что-то недопонимаю. Покрутить, наклонить — тоже негде, да и провода силовые мешают.

Первым делом снимаю клемму. Удобнее минусовую отсоединить, так и делаю. Далее желательно хоть немного очистить корпус АКБ от грязи, так как она может быть причиной дополнительного саморазряда. Сами клеммы без окислов и сульфатов (в чём разница и почему у меня этой гадости нет — смотрите здесь).

Оценка исходного уровня заряда кальциевой АКБ

---

Поскольку аккумулятор «отдыхал» почти 24 часа, оценить, насколько он заряжен, можно при помощи мультиметра и этой таблички.

 

Напряжение покоя (В)	Заряд (%)
<11,90	0
11,95	10
12,00	20
12,05	30
12,15	40
12,20	50
12,30	60
12,40	70
12,50	80
12,60	90
12,70	100
>12,71	Некорректный замер

Измеряю.

12,2 В — по таблице 50%, что похоже на правдуЗаодно измеряю ток утечки — 58,8 мА, что для моей машины норма Красный щуп и режим именно так, так как я знаю, что меньше 200 мА Если вы не уверенны, что у вас так, щуп в гнездо до 10А и режим соответствующий Иначе есть риск спалить мультиметр (предохранитель)

Ток утечки в норме, а вот уровень заряда, как и предполагал, низковат. Должно быть хотя бы 60%. Если длительное время будет ниже 60%, то начинается сульфатация. А десульфатация — это та ещё морока. 

Чем и как буду подзаряжать?

---

Для зарядки своего аккумулятора (и многих других целей) я использую самодельное зарядное устройство. Оно представляет собой трансформаторный (линейный) блок питания с возможностью регулировки напряжения в диапазоне 1-20 В. Корпус из компьютерного БП. Вольтметр-амперметр китайский. Внутри предельно простая схема. Трансформатор, диодный мост, пара конденсаторов по входу и выходу, пара транзисторов, принудительное охлаждение. Выдаёт сравнительно скромные токи — не более 3А. Поскольку я обычно никуда не спешу, мне хватает. Если кому-то интересно внутреннее устройство, схема и особенности данного источника — свяжитесь со мной любым из доступных на сайте Авто без СТО способом, поделюсь. Если желающих будет несколько — подготовлю полноценный обзорный материал. Собственно, вот и он.

Перед тем, как подключать ЗУ к АКБ, выставляю напряжение чуть большее, чем показал мультиметр на клеммах.  Это позволяет избежать перегрузки ЗУ.

Поскольку напряжение на клеммах 12,2 В, выставляю на ЗУ 13,2 В. По опыту это как раз самое оно.

Накидываю крокодилы на клеммы.

Далее действую следующим образом. На первом этапе напряжением регулирую максимальный для этого ЗУ ток. Обычно не более 2,5 А, чтобы не на максимуме жарить. Затем жду, пока напряжение не поднимется до 14,4 В. Далее остаётся только периодически сбрасывать напряжение (держать на одном уровне), и ждать, пока ток заряда не снизится до 0,3 А.

Фотоотчёт процесса подзарядки

---

Сразу после подключения показатели были такие. Ожидаемо. Время 12:00Время 12:30 (прошло полчаса) Напряжение потихоньку поднимаетсяВремя 13:30  (прошёл час) Напряжение вышло на норму 14,4 В. Теперь заряжаю так называемым стабильным напряжением. Стадия зарядки стабильным током закончилась.

Напряжение при данном токе и таком уровне заряда батареи поднялось довольно быстро. Раньше по ощущениям для этого требовалось побольше времени. Это означает, что ёмкость АКБ неуклонно теряется. Ей надо всё меньше времени, чтобы зарядиться с 50%. Продолжаю.

Время 14:30 (прошло два часа) Ток заряда снижаетсяВремя 15:30 (прошло три часа)Время 20:30 (прошло восемь часов) Ток заряда начал снижаться медленно День закончился на токе 0,800 А, для чего понадобилось ещё три часа Итого батарея подзаряжалась 11 часовНа следующий день начал с 0,8 А Через три часа подзарядки ток снизился до 0,579 А

Теперь жду, пока упадёт до 0,3 А и тогда уже начну «кипятить». Кстати, до этого момента индикатор на АКБ так и не поменял цвет — красный, несмотря на то, что аккумулятор явно неплохо подзарядился. Это явление связано с тем, что индикатор «измеряет» плотность электролита в верхних слоях, над пластинами. Там никакой реакции не происходит, так как токи маленькие, и батарея не кипит. Именно для того, чтобы выровнять плотность электролита в ячейках, самим производителем в инструкции рекомендуется на последней стадии заряда «погонять» минут 40 АКБ напряжением до 16,1 В. Как я уже говорил выше, делаю я это не всегда. Если сразу после подзарядки предполагается поездка, то электролит перемешивается и так, за счёт наших «ровных» дорог и в меру ушатанной ходовой. После первой же поездки индикатор обычно зеленеет. Но в данном случае будем «кипятить». Обычно 40 минут не требуется. Достаточно минут 10-15, и он зеленеет. Убедиться во всём этом можно и при помощи ареометра. Раньше я так и делал. Но сейчас прибор разбился, да и не вижу особого смысла измерять то, результат чего всегда одинаковый. С ареометром следует заморачиваться, если у вас разнобой по плотности электролита в банках. Но это уже другая история.

..

Ждём тока 0,3 А.

Кстати, поскольку АКБ кальциевая, процесс подзарядки вполне можно было бы значительно ускорить. Для этого напряжение повышается до 14,8-14,9 В, что для батарей данного типа практически безвредно. Однако я являюсь сторонником как можно более медленных зарядов. Убеждён, что, чем меньшими токами и напряжениями заряжать какой-либо аккумулятор, то тем больше энергии он накапливает. Неоднократно убеждался в этом не только на примере автомобильных батарей. Все гаджеты — телефон, планшет, фотоаппарат, повербанк — я стараюсь заряжать не через сетевой адаптер, идущий в комплекте, а через USB своего ноутбука. Адаптеры заряжают всё это барахло токами от 1 до 2 ампер, а в USB всего 0,5 А или 500 мА. В итоге гаджеты заряжаются значительно дольше, но есть и ряд плюсов. Во-первых, аккумуляторы никогда не перегреваются. Во-вторых, они заряжаются более «плотно», и потом, соответственно, «держат заряд» заметно дольше, чем после сетевого адаптера. В-третьих, поскольку аккумуляторы не греются и не насилуются большими токами, служат они у меня всегда дольше — ёмкость обычно начинает теряться после 3-4 лет усиленной эксплуатации.

Это при том, что в среднем, смартфонные аккумуляторы у людей начинают сдыхать уже через полгода-год. Правда, ещё я стараюсь поддерживать уровень заряда в гаджетах в районе 40-80%, то есть не допускаю частых глубоких разрядов и полных зарядов. Так что, если у вас есть лишнее время ждать, пока зарядится малыми токами, берите на заметку. Технология реально рабочая. Пользуюсь более 10 лет.

 

Предпоследняя стадия Прошло 20 часов Большинство автоматических ЗУ на этом заканчивают зарядку Но…Индикатор по прежнему красный, как будто и не подзаряжалась АКБ Сейчас исправим…Выкручиваем напряжение до 16,0-16,1 В Ток желательно не превышать 3 А (для 60-ки) (на фото 3,4 А, но через минуту он упал до 3 А) Ждём несколько минут В данном случае понадобилось 20 минут…И вуаля — индикатор зеленеет Магия, не иначе)

Этап «кипячения» можно заменить двумя методами. Первый — ничего не делать, просто поездить по неровным дорогам, что в наших условиях несложно. Второй метод — немного читерский, и заключается в принудительном перемешивании электролита в ячейке возле индикатора каким-нибудь не проводящим ток предметом — например, палочкой для перемешивания кофе. Ещё можно «расшевелить» слои электролита шприцом или тем же ареометром. Таково устройство современных АКБ — основной процесс происходит в конвертах возле пластин, тогда как над пластинами плотность электролита надо выравнивать принудительно. Сегодня уже есть АКБ (используются на грузовой технике, а может уже и для легковушек есть), устройством которых предусмотрены специальные штуки, способствующие перемешиванию электролита в банках при движении авто.

Вот и вся подзарядка кальциевого автомобильного аккумулятора перед зимой. Остаётся только выждать часов 8-12, чтобы с помощью мультиметра проверить, что получилось. Указанное время батарея должна «отдыхать», иначе измерения будут некорректными. Чтобы не ждать, уровень заряда можно оценить по индикатору или по плотности электролита ареометром. Мой разбился, потому жду. Тем более, ехать пока никуда не надо, а значит АКБ «отдохнёт» почти сутки.

ВИДЕО: о зарядке и подзарядке АКБ

---

80 | Аккумуляторы на авто

Исходная сортировкаПо популярностиПо рейтингуПо новизнеЦены: по возрастаниюЦены: по убыванию

Представлено 13 товаров

• Varta 80 Ач Blue Dynamic EFB (N80) Start-Stop (правый+)

  6213 грн.В корзину

• Autopart Galaxy 80 Ah/12V EFB Start-Stop (правый +)

  5151 грн.Подробнее

• Yuasa 12V 80Ah EFB Start Stop Battery Japan YBX 7335 (правый +)

  9500 грн.Подробнее

• Topla EFB Euro 80 Ah/12V (правый +)

  5400 грн.В корзину

• TAB EFB 80 Ah/12V (правый +) Euro

  5400 грн.Подробнее

• CARBON 80 Ah/12V (правый +) Euro

  3600 грн.В корзину

• FORTIS 80 Ah/12V (правый +) Euro

  3629 грн.В корзину

• VARTA 80Ач Blue Dynamic F17 (правый +)

  4499 грн. В корзину

• VARTA 80Ач Start Stop plus AGM F21 (правый +)

  8200 грн.В корзину

• Yuasa 12V 80Ah AGM Start Stop Plus Battery YBX9115 (правый +)

  7600 грн.Подробнее

• Yuasa 12V 80Ah Marine Battery M26-80 (левый +)

  5000 грн.Подробнее

• Yuasa 12V 80Ah Silver High Performance Battery YBX5096 (правый +)

  4800 грн.Подробнее

• Yuasa 12V 80Ah SMF Battery YBX3110 (правый +)

  4400 грн.Подробнее

Исходная сортировкаПо популярностиПо рейтингуПо новизнеЦены: по возрастаниюЦены: по убыванию

Представлено 13 товаров

Для надежной и долговечной работы вашего автомобиля необходим качественный аккумулятор. С ним вы всегда можете быть уверенными в запуске мотора при любых погодных условиях. Современные технологии сделали АКБ более мощными по пусковым характеристикам, чем раньше, при этом они имеют меньший вес и габаритные размеры.

Сейчас аккумуляторные батареи практически не требуют доливки воды на протяжении всего срока эксплуатации, а обслуживание их заключается в основном только в зарядке АКБ зарядным устройством для доведения плотности электролита до номинальных значений.

Это делается для того что бы преждевременно не вышла из строя какая то из банок аккумулятора. Как все мы знаем аккумуляторная батарея состоит из шести последовательно соединенных ячеек примерно по 2,12 Вольт, что в сумме дает 12,7 В на полностью заряженном АКБ. Дело в том что крайние банки аккумулятора обычно страдают больше остальных и начинают отставать по напряжению. Поэтому АКБ нужно периодически заряжать на зарядном устройстве что бы выровнять плотность и напряжение во всех ячейках, это существенно продлевает срок его службы.

Выбрать аккумулятор 80 Ач

Правильно подобранный АКБ позволит вам избавиться от множества проблем с запуском автомобиля на долгие годы. Как же правильно выбрать аккумулятор 80 Ач на свое авто? Для этого нужно всегда учитывать несколько крайне важных характеристик:

• Номинальная емкость батареи. Это по сути количество энергии которую способен запасать аккумулятор. Измеряется этот параметр в Ампер/часах.
• Сила пускового тока. Эта характеристика указывает максимальный ток, который батарея может выдать на стартер. Измеряется в Амперах.
• Габаритные размеры корпуса. На первый взгляд очевидный параметр, но зачастую клиенты почему-то напрочь не обращают на него внимания при выборе аккумулятора и потом имеют множество проблем с установкой нового АКБ на свое штатное место.
• Тип корпуса. Бывает 2 основных типа корпуса: европейский и азиатский. Они отличаются по габаритным размерам, а также расположением токовыводов АКБ.
• Полярность. Существует два типа полярности: прямая полярность (плюс с лева) и обратная полярность (плюс справа)

Если вы точно не знаете или неуверенны какой аккумулятор подходит на ваш автомобиль, то вы всегда можете обратиться за консультацией к нашим опытным специалистам, которые выберут подходящий аккумулятор на 80 Ампер за считанные минуты.

Купить аккумулятор 80 Ач в Украине

Аккумуляторная батарея на 80 Ампер довольно распространена на многих моделях авто. В основном такие АКБ применяются в паре с дизельными двигателями до 2,5 л.

В нашем интернет магазине вы найдете широкий ассортимент батарей 80 Ач от проверенных годами производителей. У нас вы можете купить аккумулятор 80 Ач таких брендов как: Varta, Bosch, Yuasa, TAB, Topla, Carbon, Fortis и др.

Для удобства выбора вы всегда можете воспользоваться специальными фильтрами товаров по параметрам и брендам. Если вы уже определились с батареей 80 Ампер\часов которую вы хотите приобрести смело нажимайте кнопку «Купить» и заполните небольшую форму на сайте.

Мы продаем только 100% оригинальные АКБ, поэтому на все аккумуляторные батареи предоставляется официальная гарантия от производителя. Также вы всегда можете сдать свой старый отработанный аккумулятор и получить хороший бонус в виде скидки на новый.

Надеемся вам удалось купить аккумулятор на 80 Ампер в нашем магазине и вы лишитесь проблем с запуском двигателя на долгие долгие годы!

Поиск Найти:

Фильтровать по цене

BU-302: Последовательная и параллельная конфигурации батарей

BU-302: Конфигурации батарей в серии и паралело (Испания)

Батареи достигают требуемого рабочего напряжения путем последовательного соединения нескольких элементов; каждая ячейка добавляет свой потенциал напряжения, чтобы получить общее напряжение на клеммах. Параллельное соединение обеспечивает более высокую пропускную способность за счет суммирования общего ампер-часа (Ач).

Некоторые блоки могут состоять из комбинации последовательных и параллельных соединений. Аккумуляторы для ноутбуков обычно состоят из четырех последовательно соединенных литий-ионных элементов на 3,6 В для достижения номинального напряжения 14,4 В и двух параллельно для увеличения емкости с 2400 мАч до 4800 мАч. Такая конфигурация называется 4s2p, что означает четыре ячейки последовательно и две параллельно. Изолирующая фольга между элементами предотвращает короткое замыкание из-за проводящей металлической оболочки.

Большинство химий для батарей подходят для последовательного и параллельного соединения. Важно использовать аккумуляторы одного типа с одинаковым напряжением и емкостью (Ач) и никогда не смешивать аккумуляторы разных производителей и размеров. Более слабая клетка вызовет дисбаланс. Это особенно важно в последовательной конфигурации, потому что мощность батареи зависит от самого слабого звена в цепи. Аналогией является цепочка, в которой звенья представляют собой элементы батареи, соединенные последовательно ( рис. 1 ).

Рисунок 1: Сравнение батареи с цепью. Звенья цепи представляют собой ячейки, соединенные последовательно для увеличения напряжения, удвоение звена означает параллельное соединение для увеличения нагрузки по току.

Слабая ячейка может не выйти из строя сразу, но быстрее, чем сильные, при нагрузке. При зарядке батарея с низким уровнем заряда заполняется раньше, чем батарея с сильным зарядом, потому что ее меньше нужно заполнить, и она остается в состоянии перезарядки дольше, чем другие. При разряде слабая клетка опустошается первой, и ее забивают более сильные братья. Ячейки в мультиупаковках должны быть подобраны, особенно при использовании под большими нагрузками. (См. BU-803a: Несоответствие ячеек, Балансировка).

Одноэлементные приложения

Конфигурация с одним элементом представляет собой простейшую аккумуляторную батарею; ячейка не нуждается в согласовании, а схема защиты на небольшой литий-ионной ячейке может быть простой. Типичными примерами являются мобильные телефоны и планшеты с одним литий-ионным аккумулятором 3,60 В. Другими вариантами использования одного элемента являются настенные часы, в которых обычно используется щелочной элемент на 1,5 В, наручные часы и резервная память, большинство из которых являются приложениями с очень низким энергопотреблением.

Номинальное напряжение элемента для никелевой батареи 1,2В, щелочной 1,5В; оксид серебра — 1,6 В, а свинцово-кислотный — 2,0 В. Первичные литиевые батареи находятся в диапазоне от 3,0 В до 3,9 В.В. Li-ion 3,6В; Li-фосфат — 3,2 В, а Li-титанат — 2,4 В.

Литий-марганцевые и другие системы на основе лития часто используют напряжение элемента 3,7 В и выше. Это связано не столько с химией, сколько с продвижением более высоких ватт-часов (Втч), что стало возможным при более высоком напряжении. Аргумент состоит в том, что низкое внутреннее сопротивление ячейки поддерживает высокое напряжение под нагрузкой. Для оперативных целей эти элементы используются как кандидаты на 3,6 В. (См. BU-303 Путаница с напряжениями)

Последовательное соединение

Портативное оборудование, требующее более высокого напряжения, использует аккумуляторные блоки с двумя или более ячейками, соединенными последовательно. На рис. 2 показан аккумуляторный блок с четырьмя последовательно соединенными литий-ионными элементами 3,6 В, также известными как 4S, для получения номинального напряжения 14,4 В. Для сравнения, шестиэлементная свинцово-кислотная цепь с напряжением 2 В на элемент будет генерировать 12 В, а четыре щелочных элемента с напряжением 1,5 В на элемент — 6 В.

Рис. 2: Последовательное соединение четырех ячеек (4s) ^[1]
Добавление ячеек в цепочку увеличивает напряжение; емкость остается прежней.

Если вам нужно нечетное напряжение, скажем, 9,50 вольт, подключите последовательно пять свинцово-кислотных, восемь NiMH или NiCd или три Li-ion. Конечное напряжение батареи не обязательно должно быть точным, если оно выше, чем указано в устройстве. Источник питания 12 В может работать вместо 9,50 В. Большинство устройств с батарейным питанием могут выдерживать некоторое перенапряжение; однако необходимо соблюдать конечное напряжение разряда.

Высоковольтные батареи имеют небольшой размер проводника. Аккумуляторные электроинструменты работают от аккумуляторов 12 В и 18 В; модели высокого класса используют 24 В и 36 В. Большинство электронных велосипедов поставляются с литий-ионным аккумулятором на 36 В, некоторые на 48 В. Автомобильная промышленность хотела увеличить стартерную батарею с 12 В (14 В) до 36 В, более известную как 42 В, путем последовательного размещения 18 свинцово-кислотных элементов. Логистика замены электрических компонентов и проблемы с искрением на механических переключателях сорвали переезд.

Некоторые автомобили с мягким гибридом работают на литий-ионном аккумуляторе 48 В и используют преобразование постоянного тока в 12 В для электрической системы. Запуск двигателя часто осуществляется от отдельной свинцово-кислотной батареи 12 В. Ранние гибридные автомобили работали от батареи 148 В; электромобили обычно 450–500 В. Для такой батареи требуется более 100 литий-ионных элементов, соединенных последовательно.

Высоковольтные батареи требуют тщательного подбора элементов, особенно при работе с тяжелыми грузами или при низких температурах. При наличии нескольких ячеек, соединенных в цепочку, вероятность отказа одной ячейки вполне реальна, и это приведет к отказу. Чтобы этого не произошло, твердотельный переключатель в некоторых больших блоках обходит неисправную ячейку, чтобы обеспечить непрерывный ток, хотя и при более низком напряжении цепи.

Сопоставление ячеек представляет собой проблему при замене неисправной ячейки в стареющем блоке. Новая ячейка имеет более высокую емкость, чем другие, что вызывает дисбаланс. Сварная конструкция усложняет ремонт, поэтому аккумуляторы обычно заменяют целиком.

Высоковольтные аккумуляторные батареи в электромобилях, полная замена которых была бы запредельной, разделяют на модули, каждый из которых состоит из определенного количества ячеек. Если одна ячейка выходит из строя, заменяется только поврежденный модуль. Небольшой дисбаланс может возникнуть, если новый модуль оснащен новыми ячейками. (см. БУ-910: Как отремонтировать блок батарей)

На рис. 3 показан блок батарей, в котором «ячейка 3» выдает только 2,8 В вместо полных номинальных 3,6 В. При пониженном рабочем напряжении эта батарея достигает конечной точки разрядки раньше, чем обычная батарея. Напряжение падает, и устройство выключается с сообщением «Низкий заряд батареи».

Рис. 3: Последовательное соединение с неисправной ячейкой ^[1]
Неисправная ячейка 3 снижает напряжение и преждевременно отключает оборудование.

Батареи в дронах и пультах дистанционного управления для любителей, требующих высокого тока нагрузки, часто демонстрируют неожиданное падение напряжения, если один элемент в цепочке разряжен. Потребление максимального тока нагружает хрупкие клетки, что может привести к сбою. Чтение напряжения после зарядки не позволяет выявить эту аномалию; изучение баланса ячеек или проверка емкости с помощью анализатора батареи.

Подсоединение к последовательной цепочке

Существует обычная практика подсоединения к последовательной цепочке свинцово-кислотной батареи для получения более низкого напряжения. Тяжелому оборудованию, работающему от аккумуляторной батареи 24 В, может потребоваться источник питания 12 В для вспомогательной работы, и это напряжение удобно доступно на полпути.

Нажатие не рекомендуется, так как это создает дисбаланс ячеек, так как одна сторона блока батарей нагружена больше, чем другая. Если несоответствие не может быть исправлено специальным зарядным устройством, побочным эффектом является сокращение срока службы батареи. И вот почему:

При зарядке разбалансированного блока свинцово-кислотных аккумуляторов с помощью обычного зарядного устройства недозаряженная секция имеет тенденцию к сульфатации, поскольку элементы никогда не получают полного заряда. Высоковольтная часть батареи, которая не получает дополнительной нагрузки, имеет тенденцию к перезарядке, что приводит к коррозии и потере воды из-за газовыделения. Обратите внимание, что зарядное устройство, заряжающее всю цепочку, смотрит на среднее напряжение и соответствующим образом прекращает заряд.

Врезка также распространена в литий-ионных и никелевых батареях, и результаты аналогичны свинцово-кислотным: сокращается срок службы. (См. BU-803a: Сопоставление и балансировка ячеек.) В новых устройствах используется преобразователь постоянного тока для подачи правильного напряжения. В качестве альтернативы электрические и гибридные автомобили используют отдельную низковольтную батарею для вспомогательной системы.

Параллельное соединение

Если требуются более высокие токи, а более крупные элементы недоступны или не соответствуют конструктивным ограничениям, один или несколько элементов могут быть соединены параллельно. Большинство химических элементов аккумуляторов допускают параллельные конфигурации с небольшим побочным эффектом. На рис. 4 показаны четыре ячейки, соединенные параллельно по схеме P4. Номинальное напряжение показанного блока остается на уровне 3,60 В, но емкость (Ач) и время работы увеличены в четыре раза.

Рис. 4: Параллельное соединение четырех элементов (4p) ^[1]
При использовании параллельных элементов емкость в Ач и время работы увеличиваются, а напряжение остается прежним.

Ячейка, которая развивает высокое сопротивление или размыкается, менее критична в параллельной цепи, чем в последовательной конфигурации, но неисправная ячейка снизит общую нагрузочную способность. Это похоже на двигатель, работающий только на трех цилиндрах, а не на всех четырех. С другой стороны, короткое замыкание более серьезно, так как неисправная ячейка отбирает энергию у других ячеек, вызывая опасность возгорания. Большинство так называемых электрических коротких замыканий носят легкий характер и проявляются в виде повышенного саморазряда.

Полное замыкание может произойти из-за обратной поляризации или роста дендритов. Большие блоки часто включают в себя предохранитель, который отключает неисправную ячейку от параллельной цепи в случае ее короткого замыкания. На рис. 5 показана параллельная конфигурация с одной неисправной ячейкой.

Рис. 5: Параллельное соединение/соединение с одной неисправной ячейкой ^[1]

Слабая ячейка не повлияет на напряжение, но обеспечит малое время работы из-за пониженной емкости. Закороченная ячейка может вызвать чрезмерный нагрев и стать причиной возгорания. В больших упаковках предохранитель предотвращает большой ток, изолируя ячейку.

Последовательное/параллельное соединение

Последовательное/параллельное соединение, показанное на рис. 6, обеспечивает гибкость конструкции и позволяет достичь требуемых значений напряжения и тока при стандартном размере ячейки. Полная мощность представляет собой сумму напряжения, умноженного на ток; ячейка 3,6 В (номинальное значение), умноженное на 3400 мАч, дает 12,24 Втч. Четыре энергоячейки 18650 по 3400 мАч каждая могут быть соединены последовательно и параллельно, как показано, чтобы получить номинальное напряжение 7,2 В и общую мощность 48,96 Втч. Комбинация с 8 ячейками даст 97,92 Втч, допустимый предел для провоза на борту самолета или перевозки без опасных материалов класса 9. (См. BU-704a: Перевозка литиевых батарей по воздуху.) Тонкая ячейка обеспечивает гибкую конструкцию упаковки, но необходима схема защиты.

Рисунок 6: Последовательное/параллельное соединение четырех ячеек (2s2p) ^[1]
Эта конфигурация обеспечивает максимальную гибкость конструкции. Параллельное соединение ячеек помогает в управлении напряжением. Литий-ионные аккумуляторы

хорошо подходят для последовательно-параллельных конфигураций, но ячейки нуждаются в мониторинге, чтобы оставаться в пределах ограничений по напряжению и току. Интегральные схемы (ИС) для различных комбинаций элементов позволяют контролировать до 13 литий-ионных элементов. Для более крупных блоков требуются специальные схемы, и это относится к батареям для электронных велосипедов, гибридным автомобилям и Tesla Model 85, которая потребляет более 7000 элементов 18650, чтобы составить 9 аккумуляторов.Пакет 0кВтч.

Терминология для описания последовательного и параллельного соединения

В производстве аккумуляторов сначала указывается количество элементов, соединенных последовательно, а затем количество элементов, размещенных параллельно. Пример 2с2п. При использовании литий-ионных аккумуляторов параллельные струны всегда изготавливаются первыми; завершенные параллельные блоки затем размещаются последовательно. Li-ion — это система, основанная на напряжении, которая хорошо подходит для параллельного формирования. Объединение нескольких ячеек в параллель, а затем последовательное добавление блоков снижает сложность управления напряжением для защиты батареи.

Сначала сборка последовательно соединенных цепочек, а затем размещение их параллельно может быть более распространенным с NiCd-аккумуляторами, чтобы обеспечить химический челночный механизм, который уравновешивает заряд в верхней части заряда. «2с2п» распространено; были выпущены официальные документы, в которых говорится о 2p2, когда последовательная строка параллельна.

Устройства безопасности при последовательном и параллельном соединении

Реле положительного температурного коэффициента (PTC) и устройства прерывания заряда (CID) защищают батарею от перегрузки по току и избыточного давления. Несмотря на то, что эти защитные устройства рекомендуются для обеспечения безопасности в небольших 2- или 3-элементных батареях с последовательной и параллельной конфигурацией, эти защитные устройства часто не используются в больших многоэлементных батареях, например, в батареях для электроинструментов. PTC и CID работают, как и ожидалось, переключая элемент при избыточном токе и внутреннем давлении в элементе; однако отключение происходит в каскадном формате. Хотя некоторые ячейки могут выйти из строя раньше, ток нагрузки вызывает избыточный ток в остальных ячейках. Такое состояние перегрузки может привести к тепловому разгону до того, как сработают остальные предохранительные устройства.

Некоторые ячейки имеют встроенные PCT и CID; эти защитные устройства также могут быть добавлены задним числом. Инженер-конструктор должен знать, что любое предохранительное устройство может выйти из строя. Кроме того, PTC индуцирует небольшое внутреннее сопротивление, уменьшающее ток нагрузки. (См. также BU-304b: Обеспечение безопасности литий-ионных аккумуляторов)

Простые рекомендации по использованию бытовых первичных аккумуляторов

• Следите за чистотой контактов аккумулятора. Конфигурация с четырьмя ячейками имеет восемь контактов, и каждый контакт добавляет сопротивление (ячейка к держателю и держатель к следующей ячейке).
• Никогда не смешивайте батареи; заменить все клетки, когда слабые. Общая производительность соответствует самому слабому звену в цепи.
• Соблюдайте полярность. Перевернутая ячейка вычитает, а не добавляет к напряжению ячейки.
• Извлекайте батареи из оборудования, когда оно больше не используется, чтобы предотвратить утечку и коррозию. Это особенно важно для первичных элементов цинк-углерод.
• Не храните незакрепленные элементы в металлическом ящике. Поместите отдельные элементы в небольшие пластиковые пакеты, чтобы предотвратить короткое замыкание. Не носите незакрепленные ячейки в карманах.
• Храните батареи в недоступном для детей месте. В дополнение к опасности удушья, ток батареи может привести к изъязвлению стенки желудка при проглатывании. Батарея также может разорваться и вызвать отравление. (См. BU-703: Аккумуляторы, опасные для здоровья)
• Не перезаряжайте неперезаряжаемые аккумуляторы; накопление водорода может привести к взрыву. Выполняйте экспериментальную зарядку только под наблюдением.

Простые рекомендации по использованию дополнительных батарей

• Соблюдайте полярность при зарядке вторичного элемента. Неправильная полярность может вызвать короткое замыкание, что приведет к опасной ситуации.
• Извлеките полностью заряженные аккумуляторы из зарядного устройства. Потребительское зарядное устройство может не обеспечивать правильную подзарядку при полной зарядке, и аккумулятор может перегреться.
• Заряжайте только при комнатной температуре.

---

Каталожные номера

^[1] Предоставлено Cadex

Литий-железо-фосфат против. Литий-ионные: отличия и преимущества

При использовании источников питания для работы встроенных компонентов не всегда просто вставить новый комплект батарей. Новые технологии, от смартфонов до электромобилей и портативных электроинструментов, требуют аккумуляторов, которые могут удерживать значительное количество энергии, быть достаточно легкими, чтобы их можно было носить или перемещать, и быть безопасными для пользователя. Литиевые батареи предлагают все эти преимущества для портативной электроники, транспортных средств, медицинского оборудования и даже для хранения энергии в сети.

Литий-ионные и литий-железо-фосфатные — это два типа аккумуляторов, используемых в современной портативной электронике. Хотя они оба имеют некоторое сходство, есть существенные различия в высокой плотности энергии, длительном жизненном цикле и безопасности. Большинство людей знакомы с литий-ионными батареями, поскольку у них, скорее всего, есть смартфон, планшет или ПК. Литий-железо-фосфат — это новый тип аккумуляторов, получивший признание в обрабатывающей промышленности благодаря экономичным материалам и стабильности при высоких температурах.

Химический состав литий-железо-фосфатного и литий-ионного

Скорость заряда и разряда батареи регулируется C-скоростью. Емкость батареи обычно оценивается в 1С, что означает, что полностью заряженная батарея емкостью 1 Ач должна обеспечивать 1 А в течение одного часа. Та же батарея, разряжающаяся при 0,5°С, должна обеспечивать 500 мА в течение двух часов, а при 2°С — 2А в течение 30 минут.

Литий-ионный

Литий-ионный катод может состоять из двух разных химических составов: оксид лития-марганца или диоксид лития-кобальта, так как оба имеют графитовый анод. Он имеет удельную энергию 150/200 ватт-часов на килограмм и номинальное напряжение 3,6 В. Его скорость зарядки составляет от 0,7C до 1,0C, так как более высокие заряды могут значительно повредить аккумулятор. Литий-ионный имеет скорость разряда 1С.

Пример литий-ионного аккумулятора.

Литий-железо-фосфат (LiFePO4)

Литий-железо-фосфат имеет катод из фосфата железа и анод из графита. Он имеет удельную энергию 90/120 ватт-часов на килограмм и номинальное напряжение 3,20 В или 3,30 В. Скорость заряда фосфата лития-железа составляет 1С, а скорость разряда 1-25С.

Пример литий-железо-фосфатных аккумуляторных элементов.

Каковы различия в уровне энергии?

Существуют значительные различия в энергии при сравнении литий-ионного и литий-железо-фосфатного. Литий-ион имеет более высокую плотность энергии при 150/200 Втч/кг по сравнению с литий-железо-фосфатом при 90/120 Втч/кг. Таким образом, литий-ионный аккумулятор обычно является источником питания для энергоемкой электроники, которая быстро разряжает батареи.

С другой стороны, скорость разряда литий-железо-фосфата превосходит литий-ион. При 25°C литий-железо-фосфатные аккумуляторы имеют превосходный разряд напряжения при более высоких температурах. Скорость разряда не оказывает существенного влияния на литий-железо-фосфатную батарею, поскольку ее емкость снижается.

Различия в жизненном цикле

Жизненный цикл литий-железофосфата составляет 1000-10000 циклов. Эти батареи могут выдерживать высокие температуры с минимальной деградацией. Они имеют долгий срок службы для приложений со встроенными системами или должны работать в течение длительного времени, прежде чем их нужно будет зарядить.

Для литий-ионных аккумуляторов более высокая плотность энергии делает их более нестабильными, особенно при работе в условиях более высоких температур. Его жизненный цикл составляет 500-1000 циклов, так как на него может негативно повлиять рабочая температура электроники или рабочих компонентов.

Преимущества длительного хранения

Когда дело доходит до хранения неиспользуемых батарей, важно выбрать химический состав, который не теряет заряд в течение длительного периода времени. Вместо этого батарея должна давать почти такую ​​же производительность заряда, как если бы она использовалась более года. И литий-железо-фосфат, и литий-ион имеют хорошие преимущества при длительном хранении. Фосфат лития-железа может храниться дольше, так как его срок годности составляет 350 дней. Для литий-ионных аккумуляторов срок годности составляет около 300 дней.

Безопасность Преимущества литий-железо-фосфата

Производители в разных отраслях промышленности обращаются к литию-железо-фосфату в тех случаях, когда безопасность является важным фактором. Фосфат лития-железа обладает отличной термической и химической стабильностью. Эта батарея остается прохладной при более высоких температурах. Он также является негорючим при неправильном обращении во время быстрой зарядки и разрядки или при возникновении проблем с коротким замыканием. Литий-железо-фосфат обычно не подвержен тепловому разгону, так как фосфатный катод не сгорит и не взорвется во время перезарядки или перегрева, поскольку аккумулятор остается холодным.

Однако литий-ионный химический состав не обладает такими же преимуществами в плане безопасности, как фосфат лития-железа. Его высокая плотность энергии имеет тот недостаток, что батарея нестабильна. Он быстрее нагревается во время зарядки, так как литий-ионный аккумулятор может испытывать тепловой разгон.

Еще одно преимущество безопасности литий-железо-фосфата заключается в утилизации батареи после использования или выхода из строя. Литий-ионный аккумулятор, изготовленный из диоксида лития-кобальта, считается опасным материалом, поскольку при воздействии на глаза и кожу он может вызывать аллергические реакции. Это также может вызвать серьезные проблемы со здоровьем при проглатывании. Таким образом, для литий-ионных аккумуляторов необходимо учитывать особые условия утилизации. С другой стороны, фосфат лития-железа нетоксичен и может быть легко утилизирован производителями.

Применения для литий-железо-фосфатных и литий-ионных

Литий-железо-фосфат востребован для любой электроники или машин, где желательны безопасность и долговечность, но не требуется чрезвычайно высокая плотность энергии. Электродвигатели для транспортных средств, медицинских устройств и военного оборудования, где технология будет подвергаться воздействию более высоких температур окружающей среды. Литий-железо-фосфат также идеально подходит для более стационарных приложений, поскольку батарея немного тяжелее и крупнее, чем литий-ионная, хотя ее можно использовать в некоторых портативных технологиях.

Литий-железо-фосфат не может быть выбран для приложений, где портативность является основным фактором из-за его дополнительного веса. Для смартфонов, ноутбуков и планшетных устройств используются литий-ионные аккумуляторы. Любое энергоемкое устройство, которому требуется максимальная производительность в первый день, может извлечь выгоду из химического состава литий-ионных аккумуляторов.

Помимо поиска подходящих источников энергии, основанных на портативности, безопасности и плотности энергии, производители также должны учитывать затраты при производстве электроники, а также при ее утилизации. Многие производители выбирают литий-железо-фосфат как более дешевую альтернативу аккумулятору. Батареи стоят дешевле из-за более безопасного химического состава фосфата железа, поскольку производителям не нужно тратить больше денег на переработку материалов.

Литий предлагает целый ряд преимуществ

Достижения в области аккумуляторных технологий поставили литий на первое место как лучший источник питания для портативных устройств с высоким энергопотреблением. Благодаря длительному сроку службы и преимуществам в обеспечении непрерывного источника питания в течение длительного периода времени и литий-ион, и литий-железо-фосфат являются надежными альтернативами.

В настоящее время литиевые батареи по-прежнему стоят дороже по сравнению с никель-металлогидридными и никель-кадмиевыми батареями. Тем не менее, длительный срок службы литиевых батарей может компенсировать первоначальные высокие затраты. Производителям, пытающимся решить, что лучше всего подходит для применения: литий-ион или литий-железо-фосфат, необходимо учитывать следующие ключевые факторы:

• Самая высокая плотность энергии: литий-ионный
• Хорошая плотность энергии и жизненный цикл: фосфат лития-железа
• Стабильная химическая и термическая химия: фосфат лития-железа
• Отсутствие теплового разгона и безопасность при полной зарядке: фосфат лития-железа
• Характеристики портативности и легкости: литий-ионный
• Долгий срок службы: литий-железо-фосфат и литий-ион
• Низкая стоимость: фосфат лития-железа

Кроме того, серьезно учитывайте условия эксплуатации, а также возможные проблемы с вибрацией.