Какой выбрать аккумулятор: Какой аккумулятор лучше для автомобиля?

Содержание

Как выбрать аккумулятор для автомобиля

20 ноября 2018Как выбратьЛикбез

Всё, на что стоит обратить внимание при покупке.

1. Ёмкость

drive.ru

Один из ключевых параметров любого аккумулятора, который измеряется в ампер-часах (А·ч, Ah). На легковых авто, в зависимости от объёма и типа двигателя, ёмкость АКБ может быть от 45 до 66 А·ч. Самыми распространёнными являются аккумуляторы ёмкостью 60 А·ч — они устанавливаются на большинство машин с бензиновыми моторами объёмом от 1,3 до 1,9 л.

Ёмкость аккумуляторов для дизелей и внедорожников с большим объёмом двигателя может достигать 75 и даже 90 А·ч.

Ёмкость означает доступный запас энергии. Другими словами, то, сколько раз подряд вы сможете провернуть стартером застывший на морозе двигатель.

В теории можно установить на автомобиль аккумулятор большей ёмкости и получить преимущество, но на практике всё не так просто. Во-первых, батарея может полностью не заряжаться от штатного генератора. Во-вторых, из-за больших габаритов для аккумулятора не всегда найдётся место.

Поэтому лучше всё же придерживаться рекомендаций производителя и использовать аккумуляторы номинальной ёмкости. Узнать, какой именно, можно в руководстве по эксплуатации авто или сверившись с этикеткой на старом аккумуляторе.

2. Пусковой ток

mir-akb.com.ua

Ещё одна основополагающая характеристика, которая играет ещё большую роль, чем ёмкость. Обозначает максимальную величину тока, которую аккумулятор способен отдать за короткий промежуток времени от 10 до 30 секунд при температуре –18 °С. Пусковой ток всегда указывается на этикетке в амперах. Чем выше его значение, тем легче запускается двигатель.

Существует три основных стандарта маркировки пускового тока в зависимости от производителя аккумулятора и страны назначения. В России и Европе распространена классификация EN, в Германии — DIN, а в США — SAE.

Стандарты EN, DIN, SAE разнятся. Поэтому, сравнивая между собой показатели двух аккумуляторов, обращайте внимание на величины.

Среднее значение пускового тока для авто с бензиновыми двигателями составляет порядка 255 А, для дизелей — около 300 А.

Если есть возможность, лучше купить АКБ с более высокими показателями пускового тока. Такие аккумуляторы дороже, но гарантированно позволят запустить двигатель даже в сильный мороз.

3. Размеры

autobatteries.com

В зависимости от ёмкости и марки авто габариты аккумуляторов отличаются. В легковых чаще всего используется два основных типоразмера: европейский и азиатский. Первые ниже и длиннее, вторые выше и уже.

Габариты стандартного европейского аккумулятора на 60 А·ч — 242 × 175 × 190 мм. Азиатский аналог той же ёмкости имеет размер 232 × 173 × 225 мм.

Площадка для установки проектируется строго под габариты аккумулятора, поэтому впихнуть батарею другого размера не выйдет. Исключение составляют авто, имеющие несколько модификации на одной базе. В таком случае свободное место может быть.

Чтобы не прогадать при покупке, обязательно сверьтесь с технической документацией на машину или измерьте старый аккумулятор. Впрочем, можно просто купить АКБ такой же ёмкости, что и старый: как правило, в пределах одного номинала аккумуляторы имеют одинаковый размер.

4. Тип крепления

1 / 0

Крепление с помощью прижимных пластин. gotoptens.com

2 / 0

Крепление с помощью планки на шпильках. gem-motoring-assist.com

Помимо габаритов, для установки важен тип крепления. На европейских машинах аккумулятор крепится с помощью прижимных пластин, которые цепляются за выступы в нижней части корпуса. На азиатских авто таких бортиков нет, а батарея прижимается к площадке рамкой или планкой, которые крепятся сверху на шпильках.

Проверьте, какое крепление используется на вашем авто, и покупайте аккумулятор соответствующего типа. От надёжности крепежа будет зависеть срок службы АКБ, поскольку от излишней вибрации и ударов пластины осыпаются и раньше времени приходят в негодность.

5. Полярность

Слева — аккумулятор с прямой полярностью, справа — с обратной.

akbcenter-dv.ru

Ещё одно различие в конструкции аккумуляторов — это их полярность, или, другими словами, расположение электродов. Она бывает прямой и обратной. У АКБ с прямой полярностью положительный электрод находится слева, такие используются на отечественных авто. На иномарках чаще применяются аккумуляторы с обратной полярностью, в которых плюс расположен справа.

Узнать, какая полярность АКБ на вашем авто, можно, как всегда, из инструкции по эксплуатации или внимательно посмотрев на старый аккумулятор. Для этого нужно развернуть его так, чтобы электроды были ближе к вам, и определить расположение плюсового вывода.

6. Обслуживаемость

Индикатор малообслуживаемого аккумулятора. onlinetrade.ru

Сейчас на рынке доступны малообслуживаемые и необслуживаемые аккумуляторы. Как понятно из названия, первые предполагают некоторый уход и контроль, вторые же не требуют никаких вмешательств извне на протяжении всего срока эксплуатации.

Малообслуживаемые аккумуляторы отличаются более демократичной ценой. Время от времени в них нужно проверять уровень и плотность электролита, при необходимости доливая дистиллированную воду. Это делается через пробки на верхней крышке, которые иногда могут быть скрыты под небольшой съёмной панелью.

Необслуживамые АКБ самодостаточны и не требуют внимания. Они меньше подвержены выкипанию электролита, поэтому доливать в них что-то не надо. Для проверки степени заряда используется специальный глазок, сигнализирующий о необходимости подзарядки. Других дополнительных элементов на крышке аккумулятора нет.

7. Внешний вид

Перед покупкой надо убедиться, что на АКБ нет сколов, трещин и других повреждений, а также подтёков электролита. Электроды аккумулятора должны быть без царапин, перекосов и отметин от установки клемм. В противном случае есть вероятность, что перед вами бывший в использовании экземпляр, который по какой-то причине вернули в магазин.

8. Дата изготовления

Многие автомобилисты стараются не покупать аккумуляторы, возраст которых более года. И это правильно. Срок службы аккумулятора отсчитывается с момента заливки электролита, а не с начала использования. Поэтому лучше не брать залежавшиеся на складе АКБ даже с хорошей скидкой.

Узнать дату изготовления аккумулятора можно по выбитому на корпусе коду. Производители используют разную маркировку, информацию о которой можно найти на официальных сайтах.

Для примера рассмотрим, как обозначается дата выпуска на аккумуляторах популярных брендов.

«Актех», «Зверь», Duo Extra — четырёхзначный код ХХХХ, где первые две цифры обозначают номер месяца, а последние — год. Например, 0918 — это сентябрь 2018-го.
«Ямал», Batbear, «Тюменский медведь» — шестизначный код XXXXXX, в котором первые две цифры — это месяц, а последние четыре — год производства. Скажем, 072018 будут означать июль 2018 года.
Titan, Cobat — пятизначный код XXXXX. Вторая и третья цифры показывают неделю производства, а четвёртый символ — год в виде латинской буквы (S — 2017, T — 2018, X — 2019). Код 135T2 читается как конец августа (35-я неделя) 2018 года.
Bosch, Varta — на год и месяц указывает первый символ четырёхзначного кода FIFO. Значение можно определить по таблице. Сентябрю 2018-го соответствует литера Q, октябрю — R, ноябрю — S и так далее в алфавитном порядке.

9. Бренд и магазин

Менее известные производители подкупают доступной ценой, уже зарекомендовавшие себя бренды вроде Varta и Bosch оправдывают высокую цену качеством и надёжностью.

Какого производителя выбрать, решать вам, но покупать аккумулятор лучше всё же в специализированном магазине. В этом случае можно быть уверенным в оригинальности продукта и предоставляемой гарантии.

10. Проверка при покупке

auto-house.info

Прежде чем купить аккумулятор, его надо проверить с помощью нагрузочной вилки или специального тестера, которые в хорошем магазине всегда под рукой.

Напряжение так называемого холостого хода, то есть без подключения нагрузки, должно быть в пределах 12,5–12,7 В. Уровень заряда ниже 12,5 В говорит о том, что аккумулятор необходимо подзарядить. Но если есть возможность, лучше взять другой экземпляр.

При подключении нагрузки 150–180 А·ч в течение 10 секунд напряжение не должно падать ниже 11 В. От покупки аккумулятора, который не выдерживает этих параметров, тоже лучше отказаться.

Полезные советы

Ну и напоследок несколько рекомендаций, которые упростят покупку и помогут новому аккумулятору прослужить максимально долго.

Не спешите выбрасывать старый аккумулятор, снятый с авто. Сдайте его в магазин и получите дополнительную скидку на новый.
Попросите специалистов проверить реле зарядки вашей машины и удостовериться, что оно выдаёт необходимое напряжение. Обычно в пределах 13,8–14,5 В.
После покупки аккумулятора не поленитесь немного подзарядить его малым током в течение 2–3 часов.
Не допускайте полного разряда АКБ, чтобы продлить срок его службы.
Контролируйте уровень заряда. Если ездите мало и на небольшие расстояния, раз в месяц заряжайте аккумулятор от сетевого зарядного устройства.
Следите за клеммами и очищайте их от окислов, которые ухудшают контакт и могут вызвать недозаряд аккумулятора.

Как выбрать аккумулятор для ИБП

Одним из основных элементов источника бесперебойного питания, от которого зависит эффективность и продолжительность работы, запас энергии является аккумуляторная батарея. Для ИБП инверторного типа, предназначенного для резервного энергоснабжения частного дома, коттеджа, дачного домика сезонного проживания, потребуется предварительный расчет аккумуляторов для того, чтобы обеспечить достаточный ток для питания всех потребителей, в том числе и с электродвигателями (пылесос, стиральная машина, водяной насос и пр.).

Основные положения

Аккумулятор подбирается исходя из особенностей самого инвертора и условий эксплуатации источника резервного (автономного) энергоснабжения. Например, если в доме имеется много техники с электрическими двигателями, которая будет использоваться при питании от ИБП, то сам источник бесперебойного питания должен выдавать на выходе напряжение синусоидальной формы с входным напряжением 24 В для 1-3 кВт или 48 В для выше 3 кВт. ИБП на 12 В уместно устанавливать при потреблении до 1 кВт.

Также предварительно рассчитывается мощность (если инвертор и АКБ подбираются отдельно для новой системы, а не требуется подключение аккумуляторов к уже эксплуатируемому ИБП). Пиковая мощность – суммарная мощность всех электроприборов и оборудования, подключаемого одновременно. Исходя из мощности инвертора, выбирают подходящие батареи.

При покупке аккумуляторных батарей в первую очередь определяются с режимом работы системы резервирования. Если оборудование необходимо для дома постоянного проживания, то потребуется большая суммарная емкость батарей, чем для загородного коттеджа, где жильцам нужен накопленный запас энергии на 2 суток и больше. В первом случае необходима установка большего количества АКБ высокой емкости.

Какие факторы учитывать при выборе аккумулятора для ИБП?

При подборе аккумуляторных батарей для источника бесперебойного питания (инвертора) учитывают следующие факторы:

Тип АКБ. Для инверторов рекомендуется выбирать необслуживаемые батареи AGM или GEL (гелиевые аккумуляторы). Первые подходят для поддержки высокой нагрузки и выдерживают более высокие токи разряда по сравнению с АКБ типа GEL. Обеспечивается оптимальная работа ИБП с AGM батареями. Гелиевые изделия идеально работают с ветряными генераторами, солнечными батареями и прочими альтернативными источниками энергии в циклическом режиме. Некоторые наливные АКБ, хотя и можно применять в системе резервирования, но делать это не рекомендуется из-за взрывоопасности – в процессе работы выделяется водород. Автомобильные батареи рассчитаны на большие токи, выдаваемые на малое время, и при работе в системе резервного энергоснабжения после нескольких глубоких разрядов до 20% уже не могут использоваться в дальнейшем.
Режим работы. Для полностью автономного энергоснабжения частного дома, коттеджа, офиса, промышленного объекта на солнечных панелях лучше выбирать всё же тяговые панцирные аккумуляторы, а для резервного режима работы – AGM или гелиевые.
Емкость. При малом количестве мощных потребителей электроэнергии достаточно будет несколько АКБ емкостью 200 Ач – порядка 2-х штук для автономного отопления, 4-х штук – для коттеджа с автономным отоплением, водоснабжением, холодильником, телевизором и другой техникой, и до 8 штук для полного резервного электроснабжения коттеджа или дома, где пиковая мощность может достигать до 30000 ВА.
Температурный режим. При низкой температуре окружающей среды заметно снижается энергоемкость батареи, возможно образование конденсата и последующего коррозийного разрушения. Поэтому независимо от указанного производителем температурного режима устанавливать аккумуляторы необходимо в отапливаемых помещениях.

Средний срок службы AGM аккумуляторов в режиме автономного энергоснабжения с применением автономной энергетики на основе солнечных панелей – до 3-х лет, поскольку цикл заряд-разряд осуществляется ежедневно. При резервном – порядка 10 лет, поскольку работают в буферном режиме с 3-стадийным зарядом. Не стоит забывать, что значительному снижению срока эксплуатации герметизированных необслуживаемых АКБ способствует глубокий разряд до 20%. Оптимальным является цикл разряда до 30-50% и заряда до 80% в резервном режиме работы источника бесперебойного питания.

Подводя итог, можно отметить, что для коттеджа при нормальных условиях для обеспечения резервного энергоснабжения подойдет от 2 до 8 необслуживаемых АКБ типа AGM или GEL (если выбран этот вариант) емкостью 200 А*ч. Установка возможна в любом месте частного дома, офиса – в котельной, под пролетом межэтажной лестницы, в бытовом помещении и т.д.

Главное при использовании резервного энергоснабжения на инверторе – правильно рассчитать, подобрать и подключить аккумуляторы в систему, и соблюдать правила эксплуатации аккумуляторов для ИБП.

Есть вопрос по ИБП? Свяжитесь с нами

Как правильно выбрать аккумулятор для вашего следующего проекта

Аккумуляторы — это накопители энергии многих устройств, с которыми мы сталкиваемся каждый день; они доступны в различных формах, размерах, параметрах и формах. Обычно их можно найти в автомобилях, резервных источниках питания, мобильных устройствах, ноутбуках, iPad и многих других портативных электронных устройствах. Но не все устройства могут использовать один и тот же тип батареи; Каждое устройство имеет свои характеристики и требования к источнику питания, и вам понадобится руководство по выбору батареи , чтобы выбрать правильную батарею для вашего приложения. Итак, в этой статье мы рассмотрим факторы , которые следует учитывать при выборе батареи для разработки вашего следующего электронного продукта. Если вы совсем не знакомы с батареями, то рекомендуется прочитать эту статью о типах батарей и их применении, чтобы понять основы батареи , прежде чем двигаться дальше.

Факторы, которые следует учитывать при выборе аккумулятора

При выборе батареи для вашего приложения вы должны знать о важных параметрах, связанных с ее работой. Реальность в отношении аккумуляторов такова, что не существует общего типа аккумуляторов для всех приложений, поскольку нет идеальных аккумуляторов. Если вы хотите использовать один параметр батареи, вы должны быть в состоянии справиться с истощением других параметров. Например, если вы хотите, чтобы ваша батарея обеспечивала большую мощность для вашего приложения, внутреннее сопротивление элемента должно быть сведено к минимуму, что возможно только за счет увеличения площади поверхности электрода. Это также увеличивает неактивные компоненты, такие как токосъемники и токопроводящие средства, поэтому плотность энергии приходится на компромисс для увеличения мощности. Чтобы предоставить именно то, что вы хотите в своем приложении, вы должны отказаться от чего-то, чтобы получить другое в батарее. важные параметры батареи приведены на следующем изображении.

Теперь давайте кратко рассмотрим каждый параметр батареи , чтобы понять его важность и влияние на производительность батареи во время работы.

Перезаряжаемые/неперезаряжаемые батареи

При выборе между основной и дополнительной батареями не должно быть большой путаницы, вы должны знать только, хотите ли вы, чтобы батарея использовалась один раз или несколько раз. 9Первичная (неперезаряжаемая) батарея 0003 может использоваться для периодического использования, например, в игрушках, фонариках, детекторах дыма и т. д. Они также используются в устройствах, зарядка которых невозможна, таких как кардиостимуляторы, наручные часы и слуховые аппараты. Вторичные (перезаряжаемые) батареи можно использовать в приложениях, где требуется постоянный источник питания, таких как мобильные телефоны, ноутбуки, автомобили и т. д. Вторичные батареи всегда имеют более высокую скорость саморазряда по сравнению с первичными батареи, которые являются невежественным фактом из-за его способности перезаряжаться.

Наличие места

Батарейки доступны в различных формах и размерах , таких как кнопочные, цилиндрические, карманные и призматические. Размер батареи действительно важен для того, чтобы ваше устройство было легко переносимым. Доступны стандартные размеры батарей AA, AAA и 9V, подходящие для портативных устройств. Обычно литиевые батареи (мешочного типа) предпочтительнее использовать в приложениях, где требуется меньше места, но больше энергии. Если требуемая мощность меньше, то можно также рассмотреть батарейки типа «таблетка», поскольку они очень компактны и являются самыми маленькими типами батарей.

Рабочее напряжение системы

Напряжение батареи является одной из наиболее важных характеристик батареи, которая определяется на основе используемых электрода и электролита (химическая реакция). Существует распространенное заблуждение, что полностью разряженный аккумулятор будет иметь 0 В, но это явно не так ни в одном аккумуляторе. На самом деле, если батарея показывает 0 В, она, вероятно, разряжена. Выходное напряжение батареи всегда должно быть между номинальным уровнем напряжения.

Цинк-угольная батарея и никель-металлогидридная батарея используют воду в качестве электролита и обеспечивают номинальное напряжение от 1,2 В до 2 В , тогда как в литиевых батареях используются органические электролиты, которые могут обеспечивать номинальное напряжение 3,2 до 4В . Большинство электронных устройств работают в диапазоне напряжений 3 В. Если вы используете литиевую батарею, для работы оборудования будет достаточно одной батареи. Помните, что напряжение батареи не будет стабильным и будет варьироваться от минимального до максимального значения в зависимости от доступной емкости батареи. Это минимальное и максимальное значение каждой батареи показано ниже.

Если ваша схема работает при напряжении 5 В и питается от литиевой батареи, то номинальное напряжение будет составлять от 3,2 до 4 В. В этих случаях используются схемы повышающего преобразователя для преобразования напряжения батареи в 5 В, необходимое для схемы. Если ваше рабочее напряжение очень высокое, например 24 В или 12 В, вы можете либо использовать свинцово-кислотную батарею на 12 В, либо, если вам нужна высокая плотность мощности, вы можете объединить более одного литиевого элемента последовательно, чтобы увеличить результирующее выходное напряжение.

Рабочая температура

Рабочие характеристики батареи могут резко меняться в зависимости от температуры, например, батарею, работающую с водными электролитами, нельзя использовать при температуре ниже 0°C, так как водный электролит может замерзнуть точно так же при температуре ниже 0°C литиевые батареи могут работать до -40°C, но производительность может ухудшиться.

Максимальная скорость зарядки литий-ионных аккумуляторов находится в диапазоне температур от 20°C до 45°C. Если вы хотите заряжать за пределами этого диапазона температур, необходимо использовать меньший ток/напряжение, это приведет к увеличению времени зарядки. Если температура падает ниже 5°C или 10°C литиевое дендритное покрытие будет образовываться в электролите, что необходимо предотвратить с помощью капельного заряда.

Емкость аккумулятора — мощность и энергия

Мощность аккумулятора определяет время работы аккумулятора. Мощность/емкость батареи выражается в ватт-часах (Втч). Ватт-час рассчитывается путем умножения напряжения батареи (В) на величину тока, которую батарея может отдавать в течение определенного периода времени. Напряжение батареи почти фиксировано, а ток, который может отдать батарея, напечатан на батарее и выражен в Номинал в ампер-часах (Ач или мАч) .

Рассмотрим аккумулятор на 5 В с емкостью 2 ампер-часа (Ач), следовательно, его мощность составляет 10 Втч. Аккумулятор емкостью 2 Ач может обеспечить 2 А в течение одного часа, 0,2 А в течение 10 часов или 0,02 А (20 мА) в течение 100 часов. Производители аккумуляторов всегда указывают емкость при данных скорости разряда, температуре и напряжении отсечки , где емкость всегда зависит от всех трех факторов.

Емкость батареи покажет нам, сколько энергии она может предоставить приложению. Например, рассмотрим автомобильный аккумулятор на 12 В, 10 Ач, фактическая емкость которого составляет 120 Втч (12 В x 10 Ач), но батарея ноутбука на 3,6 В с рассеиваемой мощностью 10 Ач будет иметь емкость 36 Втч (3,6 В x 10 Ач). . Из примера видно, что даже у них одинаковая Ач, количество энергии, которое может хранить автомобильный аккумулятор, в три раза выше, чем у аккумулятора ноутбука.

Следующее изображение даст вам больше ясности о том, как различается емкость батарей разных типов.

Аккумуляторы высокой мощности всегда обеспечивают более быструю разрядку при высоких скоростях разряда, таких как электроинструменты или автомобильные стартерные аккумуляторы, большинство аккумуляторов большой мощности будут иметь низкую плотность энергии.

Химия батареи

К этому времени вы должны были понять, что все свойства батареи всегда зависят от химического состава батареи, поэтому вам следует быть более осознанным при выборе типа батареи. В зависимости от химического состава аккумуляторы подразделяются на свинцово-кислотные, щелочные, никель-кадмиевые (никель-кадмиевые), Ni-MH (никель-металлогидридные), литий-ионные (литий-ионные) и аккумуляторы. LiPoly (литий-полимерные) батареи

Стоимость батареи

В большинстве портативных электронных продуктов батарея будет одним из самых дорогих элементов в спецификации, поэтому в большинстве случаев она будет влиять на общую стоимость вашего электронного устройства. Приложения. Следовательно, вы должны знать свои потребности и бюджет вашего продукта, а затем выбрать правильный аккумулятор для вашего продукта.

Срок годности

Не все аккумуляторы используются сразу после изготовления, они долго лежат на полке до момента использования. Срок годности батареи показывает, как долго батарея может не использоваться. Срок годности в основном считается фактом только для первичных батарей, поскольку вторичные батареи можно перезаряжать всякий раз, когда они используются. Например, в сирене пожарной сигнализации батарея может простаивать годами, прежде чем она обнаружит пожар и вызовет тревогу. Поэтому следует позаботиться о том, чтобы батарея сохраняла свою работоспособность, даже если она не использовалась в течение длительного времени.

Какой аккумулятор выбрать?

Теперь, когда мы рассмотрели параметры, которые следует учитывать при выборе аккумулятора для портативного электронного устройства, давайте рассмотрим распространенные случаи выбора аккумулятора. Обратите внимание, что это всего лишь советы, а не жесткие письменные правила.

Для продуктов, потребляющих больше энергии, таких как проекторы, большие звуковые системы и моторизованные проекты, следует использовать свинцово-кислотные аккумуляторы . Если вы собираетесь интенсивно использовать аккумулятор, вам следует выбрать аккумуляторы «морского глубокого цикла».
Если ваша электроника должна быть очень маленькой, например, по дюйму с каждой стороны, вы должны выбрать литиевые батарейки-таблетки или маленькие литий-полимерные батарейки.
Если вы собираетесь производить компонент в больших количествах, используйте недорогие щелочные батарейки популярных типоразмеров. Таким образом, клиент может легко заменить их.
Если вы хотите, чтобы устройство было удобным для обслуживания пользователем, например, пользователи могут самостоятельно заменить батарею, используйте батареи 9 В или типоразмера AA.
Используйте 3 щелочных (4,5 В) или 4 никель-металлогидридных элемента (4,8 В), если для схемы требуется входное напряжение примерно 5 В.
Чтобы собрать перезаряжаемый батарейный блок, используйте держатель батарей из местного магазина и вставьте в него никель-металлгидридные батареи, а затем начните перезаряжать батарею.
Если вы хотите заменить щелочную батарею любой из перезаряжаемых батарей, проверьте свое устройство, чтобы убедиться, что оно может без проблем работать при более низком напряжении.

Если вы хотите, чтобы ваша батарея прослужила дольше, всегда используйте высококачественное зарядное устройство с датчиками для поддержания зарядка и подзарядка , потому что использование дешевого зарядного устройства убьет ваши ячейки в аккумуляторной батарее.

Выбор правильной батареи для вашего приложения

БЛОГ ANSYS

27 апреля 2022 г.

При выборе батареи следует помнить, что идеальной батареи, подходящей для любого применения, не существует. Выбор правильной батареи для вашего приложения заключается в определении наиболее важных показателей батареи и сопоставлении их с другими. Например, если вашему приложению требуется много энергии, внутреннее сопротивление ячейки должно быть сведено к минимуму; это часто делается путем увеличения площади поверхности электрода. Однако это также увеличивает неактивные компоненты, такие как токосъемники и токопроводящие средства, поэтому плотность энергии приходится на компромисс для увеличения мощности.

Несмотря на то, что ваши фактические цели проектирования батареи могут быть высокими, вам, возможно, придется отказаться от некоторых целей, чтобы достичь других, когда речь идет о фактической производительности батареи (рис. 1).

В этой серии блогов, состоящей из трех частей, мы узнаем, что поиск подходящей батареи для вашего приложения заключается в принятии правильных компромиссов. В первой части обсуждаются важные аспекты выбора правильной батареи для потребительского применения. К ним относятся перезаряжаемость, плотность энергии, удельная мощность, срок годности, безопасность, форм-фактор, стоимость и гибкость. Во второй части обсуждается, как химия влияет на важные показатели батареи и, следовательно, на выбор батареи. В третьей части мы рассмотрим общий химический состав вторичных батарей.

Рисунок 1. Конструкция аккумулятора и производительность

Важные соображения при выборе аккумулятора

При выборе аккумулятора обязательно учитывайте эти четыре фактора.

1. Первичные и вторичные

Одним из первых вариантов выбора батареи является определение того, требуются ли для приложения первичные (одноразовые) или вторичные (перезаряжаемые) батареи. По большей части это легкое решение для дизайнера. Приложения со случайным прерывистым использованием (например, дымовые извещатели, игрушки или фонарики) и одноразовые приложения, в которых перезарядка становится нецелесообразной (например, слуховые аппараты, часы, поздравительные открытки и кардиостимуляторы), требуют использования основной батареи. Если батарея используется постоянно и в течение длительного времени (например, в ноутбуке, мобильном телефоне или смарт-часах), более подходящей является перезаряжаемая батарея.

Первичные батареи имеют гораздо более низкую скорость саморазряда — привлекательная особенность, когда зарядка невозможна или нецелесообразна перед первым использованием. Вторичные батареи, как правило, теряют энергию с большей скоростью. В большинстве приложений это менее важно из-за возможности подзарядки.

2. Энергия и мощность

Время работы батареи определяется емкостью батареи, выраженной в миллиамперах в час (мАч) или ампер-часах (Ач), и представляет собой разрядный ток, который батарея может обеспечить с течением времени.

При сравнении батарей разного химического состава полезно смотреть на энергоемкость. Чтобы получить энергосодержание батареи, умножьте емкость батареи в Ач на напряжение, чтобы получить энергию в ватт-часах (Втч). Например, никель-металлогидридная батарея на 1,2 В и литий-ионная батарея на 3,2 В могут иметь одинаковую емкость, но более высокое напряжение литий-ионной батареи увеличит энергию.

Напряжение холостого хода обычно используется в расчетах энергии, т. е. напряжение батареи, когда она не подключена к нагрузке. Однако мощность и энергия сильно зависят от скорости слива. Теоретическая емкость определяется только активными электродными материалами и активной массой, однако на практике батареи достигают лишь части теоретических значений из-за наличия неактивных материалов и кинетических ограничений. Они препятствуют полному использованию активных материалов и создают отложения на электродах.

Производители аккумуляторов часто указывают емкость при заданной скорости разряда, температуре и напряжении отсечки. Указанная емкость будет зависеть от всех трех факторов. При сравнении номинальных мощностей производителей обратите особое внимание на скорость слива. Аккумулятор, который, как представляется, имеет большую емкость в спецификации, может на самом деле работать плохо, если потребление тока для приложения выше. Например, батарея емкостью 2 Ач при 20-часовом разряде не может обеспечить 2 А в течение одного часа, а обеспечит только часть емкости.

Аккумуляторы большой мощности обеспечивают возможность быстрой разрядки при высоких скоростях разряда, например, в электроинструментах или автомобильных стартерных батареях. Как правило, мощные аккумуляторы имеют низкую плотность энергии.

Хорошей аналогией для сравнения мощности и энергии является ведро с носиком. Ведро большего размера может вместить больше воды и похоже на батарею с высокой энергией. Размер отверстия или носика, из которого вода выходит из ведра, сродни мощности — чем выше мощность, тем выше скорость слива. Чтобы увеличить энергию, вы обычно увеличиваете размер батареи, но для увеличения мощности вы уменьшаете внутреннее сопротивление. Конструкция элемента играет огромную роль в получении аккумуляторов с высокой удельной мощностью.

Рисунок 2. Энергия батареи и мощность

Вы можете сравнить теоретическую и практическую плотность энергии для различных химических процессов из учебников по батареям. Однако, поскольку удельная мощность очень сильно зависит от конструкции батареи, вы редко найдете эти значения в списке.

3. Напряжение

Рабочее напряжение батареи является еще одним важным фактором и определяется используемыми электродными материалами. Полезной классификацией аккумуляторов здесь является рассмотрение аккумуляторов на водной или водной основе по сравнению с химическими элементами на основе лития. Свинцово-кислотные, угольно-цинковые и никель-металлгидридные (NiMH) используют электролиты на водной основе и имеют номинальное напряжение в диапазоне от 1,2 до 2 В. С другой стороны, в батареях на основе лития используются органические электролиты и их номинальное напряжение составляет от 3,2 до 2 В. 4 В (как первичное, так и вторичное).

Многие электронные компоненты работают при минимальном напряжении 3 В. Более высокое рабочее напряжение химических веществ на основе лития позволяет использовать один элемент, а не два или три последовательно соединенных элемента на водной основе, для получения желаемого напряжения.

Следует также отметить, что некоторые химические вещества для аккумуляторов, такие как диоксид цинка и марганца (Zn/MnO ₂ ), имеют наклонную кривую разряда, в то время как другие имеют плоский профиль. Это влияет на напряжение отсечки (рис. 3).

Рисунок 3. График напряжения на основе химического состава батареи

4. Температурный диапазон

Химический состав батареи определяет температурный диапазон применения. Например, угольно-цинковые элементы на основе водного электролита нельзя использовать при температуре ниже 0°C (32°F). Щелочные элементы также демонстрируют резкое снижение емкости при этих температурах, хотя и меньшее, чем угольно-цинковые. Литиевые первичные батареи с органическим электролитом могут работать при температурах до -40°C/F, но со значительным снижением производительности.

В перезаряжаемых устройствах литий-ионные батареи можно заряжать с максимальной скоростью только в пределах узкого интервала около 20–45° C (68–113° F). За пределами этого диапазона температур необходимо использовать более низкие токи/напряжения, что приводит к увеличению времени зарядки. При температурах ниже 5–10 ° C (41–50 ° F) может потребоваться подзарядка, чтобы предотвратить ужасную проблему литиевого дендритного покрытия, которая увеличивает риск теплового разгона. Все мы слышали о взрывах литиевых батарей, которые могут произойти в результате перезарядки, зарядки при низкой или высокой температуре или короткого замыкания из-за загрязнения.

Другие соображения относительно аккумуляторов

В дополнение к четырем основным соображениям, перечисленным выше, при выборе аккумулятора для конкретного применения учитываются перечисленные ниже основные факторы.

Срок годности

Важным фактором может быть то, как долго батарея будет лежать в кладовой или на полке до того, как она будет использована. Первичные батареи имеют гораздо более длительный срок хранения, чем вторичные батареи. Однако срок годности, как правило, более важен для первичных батарей, поскольку вторичные батареи можно перезаряжать. Исключение составляют случаи, когда перезарядка нецелесообразна.
Химия
Многие из перечисленных выше свойств обусловлены клеточной химией. Мы обсудим общедоступные химические составы аккумуляторов в следующей части этой серии блогов.
Физический размер и форма
Батарейки обычно доступны в различных форматах, таких как кнопки/плоские монеты, цилиндрические ячейки, призматические ячейки и ячейки-мешочки (большинство из них стандартизированы).
Стоимость
Бывают случаи, когда вам может потребоваться отказаться от батареи с лучшими характеристиками, поскольку приложение очень чувствительно к стоимости. Это особенно актуально для одноразовых изделий большого объема.
Правила транспортировки и утилизации
Транспортировка литиевых батарей регулируется. Утилизация некоторых химикатов для аккумуляторов также регулируется. Это может быть полезно для приложений с большим объемом.
Как видите, при выборе аккумулятора нужно учитывать множество факторов. Некоторые из них связаны с химией, а другие связаны с проектированием и конструкцией аккумуляторов. Это усложняет, а иногда и делает бессмысленным сравнение показателей батареи без более глубокого понимания факторов, влияющих на этот показатель — тему, которую мы рассмотрим во втором блоге этой серии.