Восьмиугольная батарея: основные требования к аккумулятору

К аккумулятору предъявляются одни из самых строгих требований, и он не уступает сложным фармацевтическим продуктам, для которых одно изменение может иметь многочисленные побочные эффекты. Чтобы аккумулятор был пригоден для использования в качестве устройства для хранения электроэнергии, необходимо выполнить восемь основных требований, и такой аккумулятор уместно называют восьмиугольным (рис. 1). Восемь ключевых элементов рабочего аккумулятора приведены ниже.

Рисунок 1: Восьмиугольная батарея. Названа из-за восьми критических требований, необходимых для достижения основной функции.

Многие новые модели утверждают, что соответствуют или превышают некоторые требования, но не удовлетворяют другим, что ограничивает их восприятие на рынке. 

Высокая удельная энергия

Ключевой особенностью потребительских товаров является долгий срок работы, и производители устройств достигают этого, создавая аккумуляторы с высокой ёмкостью в ампер-часах (А·ч). Термин «литий-ионный» является синонимом высокой удельной энергии. Это не означает, что все литий-ионные аккумуляторы имеют высокую ёмкость в А·ч. Хотя энергетический элемент в корпусе 18650 может иметь 250 А·ч/кг, тот же химический состав в силовом элементе составляет 150 А·ч/кг или меньше, а долговечный литий-ионный аккумулятор для силового агрегата имеет ёмкость всего 60 А·ч/кг. Кроме того, потребительские никель-металл-гидридные аккумуляторы имеют около 90 А·ч/кг по сравнению с 45 А·ч/кг для долговечных аккумуляторов в электрическом силовом агрегате, при этом 45 А·ч/кг почти равно свинцово-кислотным.

Высокая удельная мощность

Аккумуляторы для электроинструментов и электрических силовых агрегатов обеспечивают высокие нагрузки, но удельная энергия таких элементов низкая.

Доступная цена

Материалы, процессы переработки, производство, контроль качества и подбор элементов увеличивают стоимость производства аккумуляторов; массовое производство лишь частично помогает снизить расходы.

Долгий срок службы

Нигде долговечность не так важна, как в больших и дорогих аккумуляторных блоках. Если срок службы аккумулятора электромобиля можно было бы увеличить с ожидаемых 8–10 лет до 20 лет, эксплуатацию электромобиля можно было бы оправдать, даже если начальные инвестиции высоки. Долговечность зависит не только от конструкции аккумулятора, но и от того, как он используется. Неблагоприятные температуры, быстрое время зарядки и суровые условия разряда нагружают аккумулятор.

Безопасность

Литиевые аккумуляторы можно создавать с высокой удельной энергией, но такие системы часто реактивны и нестабильны. Литий-ионные аккумуляторы на основе никеля являются примером, как и металлический литий. Большинство производителей прекратили производство этих систем из-за проблем безопасности. При правильном использовании фирменные литий-ионные аккумуляторы очень безопасны.

Аккумуляторы LiFePO4

Надежные литий-железо-фосфатные аккумуляторы для солнечных и резервных систем.

LiFePO4 Sacred Sun SCIFP1250 (12В, 50Ач)

Компактный аккумулятор с встроенным BMS для безопасной работы в солнечных и резервных системах.

Купить

 LiFePO4 Victron Lithium SuperPack 12.8В 100Аг

Современная литий-железо-фосфатная батарея (LiFePO4) со встроенным BMS и защитой от перегрузки

Купить

LiFePO4 Victron Smart Battery 12.8V/100Ah 

Высококачественный источник энергии с длительным сроком службы, высокой безопасностью и совместимостью с экосистемой Victron Energy

Купить

Посмотреть больше

Широкий рабочий диапазон

Аккумуляторы лучше всего работают при комнатной температуре, так как низкие температуры замедляют электрохимическую реакцию всех аккумуляторов. Литий-ионные аккумуляторы нельзя заряжать ниже нуля, поэтому для облегчения зарядки часто добавляют нагревательные коврики. Высокая температура сокращает срок службы аккумулятора и снижает безопасность.

Токсичность

По экологическим соображениям аккумуляторы на основе кадмия и ртути были заменены альтернативными металлами. Власти Европы пытаются запретить свинцово-кислотные аккумуляторы, но экономической замены с аналогичной производительностью пока нет. Никелевые и литиевые аккумуляторы содержат мало токсичных веществ, но они все равно представляют опасность при неправильной утилизации.

Аккумуляторы NiCd

Надежные никель-кадмиевые аккумуляторы для резервного питания и построения крупных энергетических систем

EBH10 / KHP10 1,2В 10Ач – NiCd аккумулятор никель-кадмиевый

Надежная работа при высоких разрядных токах. Устойчивость к перезаряду, глубокому разряду и ударам

Купить

SEBM20 / KMP20 1,2В 20Ач – NiCd аккумулятор никель-кадмиевый

Герметичный корпус с клапаном — обслуживание 1 раз в 3–5 лет. Надежная конструкция с сроком службы более 20 лет

Купить

EBM700 / KMP700 1,2В 700Ач – NiCd аккумулятор никель-кадмиевый

Серия аккумуляторов EBM/KMP оптимизирована для работы при разрядах от 30 минут до 2 часов, но может применяться и при более длительных нагрузках

Купить

Посмотреть больше

Быстрая зарядка

Литиевые и никелевые аккумуляторы следует заряжать со скоростью 1C или медленнее. При 1C никелевый аккумулятор полностью заряжается примерно за 90 минут, а литий-ионный – за 2–3 часа. Свинцово-кислотные аккумуляторы нельзя быстро заряжать, и время зарядки составляет 8–16 часов. Быстрое время зарядки возможно для никелевых и литиевых аккумуляторов, но аккумуляторы должны быть специально разработаны, находиться в хорошем состоянии и заряжаться при комнатной температуре. Старые и неподходящие элементы не поддаются быстрой зарядке. Любая зарядка выше 1C создаёт чрезмерную нагрузку, особенно на энергетический элемент, и этого следует избегать. NiCd – единственный аккумулятор, который принимает сверхбыструю зарядку с минимальной нагрузкой.

Зарядные устройства Victron Energy

Высококачественные зарядные устройства для долговечной службы и надежной работы

Зарядное устройство Victron Blue Smart IP22 Charger 12/30 (1)

Идеально подходит для использования в мастерских, а также для зарядки аккумуляторов автомобилей, мотоциклов, лодок и кемперов.

Купить

Зарядное устройство Blue Smart IP65 Charger 12/15

Благодаря классу защиты IP65, устройство устойчиво к пыли и воде, что делает его идеальным для использования в жестких условиях.

Купить

Зарядное устройство Victron Phoenix Smart IP43 Charger 12/30 (3) 120/240V

Оснащено Bluetooth-интерфейсом для простого настройки и мониторинга через приложение VictronConnect. Высокая эффективность и надежность делают его идеальным решением для коммерческих, промышленных и морских применений.

Купить

Посмотреть больше

Помимо восьми основных требований к восьмиугольной батарее, батарея должна иметь низкий саморазряд, чтобы обеспечить длительное хранение и мгновенный запуск при необходимости. Все батареи имеют саморазряд, и потери ёмкости увеличиваются с температурой и возрастом. Вторичные батареи имеют более высокий уровень саморазряда, чем первичные. Ещё одним требованием является длительный срок хранения с минимальным снижением производительности. Батарея скоропортящаяся, и, как пищевой продукт, пригодна только определённое время. В то время как щелочные батареи можно хранить в течение 10 лет и всё ещё обеспечивать 70 процентов своей первоначальной энергии, вторичные батареи навсегда теряют ёмкость с возрастом, даже если их не использовать.