Меню

Свинцово кислотные аккумуляторы виды преимущества и правила выбора

Свинцово-кислотные аккумуляторы – виды, преимущества и правила выбора

Свинцово-кислотные батареи относятся к одним из самых распространенных и востребованных. Они применяются во многих сферах деятельности – как источники питания, в телекоммуникациях, в транспорте и иных средствах передвижения, на производствах и в других областях. Выделяются низким саморазрядом, неприхотливы в обслуживании, долговечны, обладают хорошей емкостью. В этой статье мы расскажем, какие виды батарей существуют, приведем их особенности, преимущества и недостатки. А также укажем, как правильно выбрать устройство и хранить его.

Свинцово-кислотные аккумуляторы

Особенности подобных АКБ

Работа свинцово-кислотных аккумуляторов основана на реакции диоксида свинца со свинцом, растворенным в серной кислоте. При включении электролит окисляется, при зарядке происходит обратная операция, что гарантирует восстановление батареи и её изначальных свойств.

Модели могут быть герметичными и негерметичные. Первые не подвергаются никакому уходу, кроме протирания от пыли, поэтому получили наибольшее распространение. К ним относятся батареи AGM, которые выпускает компания Sacred Sun. Обслуживаемые устройства, наоборот, нуждаются в регулярной доливке дистиллированной воды для восстановления своих параметров и рабочего состояния. Это происходит, поскольку при включении АКБ жидкость постепенно выветривается из состава электролита и повышается его плотность. Как следствие, снижается производительность. Без должного ухода такая разновидность батареи не прослужит весь заявленный производителем срок.

Свинцово-кислотные АКБ состоят из нескольких элементов:

  • Электродов разного типа.
  • Разделительных пластин или матов.
  • Электролита, заполняющего внутреннее пространство.
  • Корпуса из пластика с металлическими клеммами.

Конструкция и наполнение могут разниться в зависимости от предназначения устройства, его размеров и мощности. Также между собой разнятся герметичные и обслуживаемые модели. В последних предусмотрена съемная крышка, чтобы было проще доливать воду и проверять плотность электролита.

Особенности подобных АКБ

Виды свинцово-кислотных АКБ

Классифицировать их можно по назначению:

  • Стартерные. Используются для запуска электромоторов и энергообеспечения машин.
  • Тяговые. Применяются для снабжения энергией электродвигателей разного типа, иногда как вариант накопительного блока для автономных электростанций.
  • Стационарные. Предназначены для размещения в зафиксированном положении, задействуются на станциях как дополнительный источник питания и для поддержания системы.
  • Для солнечной энергетики. Выделяются внушительной емкостью, выдерживают большое число циклов заряда-разряда, обладают длительным сроком эксплуатации. Безопасны для людей, могут устанавливаться в домах.

Также можно разделить свинцово-кислотные АКБ по способу исполнения:

  • VLA – обслуживаемые. В них предусмотрено, как мы писали выше, отверстие для снятия проб с электролита и заправки дистиллированной водой. Оснащаются вентиляцией для выхода газообразных отходов, поэтому ставить их можно только в хорошо проветриваемых помещениях.
  • AGM и GEL – закрытые или герметичные. Не разбираются и не обслуживаются. В качестве электролита в них выступают стекловолокно (AGM) и гель (GEL). Выделяются низким газовыделением, поэтому практически безвредны для людей. Стекловолоконные разновидности чаще устанавливаются на различных предприятиях, чья деятельность связана с энергетикой, телекоммуникациями, изготовлением разнообразного оборудования и электроинструментов. Выбор обусловлен длительностью срока службы.

Свинцово-кислотные аккумуляторы также оснащаются пластинами разного типа. Их выбор зависит от конкретной модификации и её назначения.

Виды свинцово-кислотных АКБ

Преимущества и недостатки аккумуляторов

Среди достоинств подобных АКБ отмечают:

  • Низкий уровень саморазряда, что позволяет надолго оставлять их на хранении без подзарядки. Даже после длительного срока они спокойно запустятся.
  • Не нуждаются в сложном и регулярном обслуживании. Только негерметичные модификации требуют более-менее внимательного ухода, который не вызовет много проблем. Поэтому чаще производители и покупатели приобретают АКБ с технологиями AGM и GEL.
  • При продолжительной эксплуатации сохраняется стабильная и ровная подача тока.
  • Высокая производительность, что обуславливает их популярность.
  • Низкое внутреннее сопротивление, поэтому батареи устойчивы к перепадам напряжения.

Но есть у свинцово-кислотных аккумуляторов и ряд недостатков:

  • Относительно большие габариты в сравнении с другими разновидностями.
  • Плохо переносят скачки температур, не желательно применять их в неотапливаемых помещениях.
  • Нужно хранить в заряженном состоянии.
  • Есть ограничение по количеству циклов заряда-разряда.

Преимущества и недостатки аккумуляторов

Сравнение АКБ AGM от Sacred Sun с аналогами

Наглядно оценить все достоинства и недостатки наших герметичных свинцово-кислотных аккумуляторов с электролитом из стекловолокна можно в сравнении с аналогичными моделями от других фирм. Для этого мы возьмем несколько параметров и приведем ряд характеристик:

Параметры AGM АКБ от Sacred Sun AGM АКБ других производителей
Емкость От 80 до 3000 Ач От 24 до 200 Ач
Вольтаж Выпускаем модели с напряжением в 2В, 6В, 12В для разных задач Стандартное напряжение 6В и 12В
Срок службы При температуре 25С от 10 до 15 лет При температуре 25 не более 10 лет, стандартно около 7 лет
Температурный режим От -20 до +40 От -15 до +35
Скорость саморазряда при хранении в заряженном состоянии, %/месяц Не более 2-3% Более 20%

На что обратить внимание при выборе

  • На используемую технологию и необходимость обслуживания. Для предприятий лучшим решением будут необслуживаемые модели, например, с технологией AGM.
  • Подходящие условия применения.
  • Технические характеристики и их соответствие требованиям на месте будущей эксплуатации.
  • Число циклов заряд-разряда.
  • Срок службы при соблюдении заявленных условий использования.
  • Размеры и вес устройства.
Читайте также:  Аккумуляторы для Digma Optima 7 5 3G в Екатеринбурге

На что обратить внимание при выборе

Правила хранения свинцово-кислотных АКБ

  • Желательно регулярно осматривать аккумулятор на предмет наличия сколов и иных повреждений корпуса. Дефекты могут привести к неприятным последствиям и порче имущества.
  • Не стоит использовать батареи в холодных помещениях. Нужно беречь их от перегрева, поскольку так ускоряются все процессы и саморазряд наступит значительно быстрее.
  • Необходимо очищать поверхность АКБ от загрязнений. Для этого используется мягкая влажная тряпочка. Применение химических чистящих средств или масла не допускается.
  • Перед подготовкой к зиме или длительному хранению свинцовый аккумулятор обязательно заряжают.
  • Если АКБ установлен в транспорте и задействуется в холодное время года, то перед поездкой на несколько часов лучше занести его домой, чтобы он не промерз и легче запускался.
  • Клеммы важно чистить от любых загрязнений, чтобы соединение не обрывалось и не теряло своей силы.
  • У каждой модели есть индивидуальные требования по эксплуатации, которые желательно соблюдать.

Свинцово-кислотные АКБ используются во многих сферах, в частности в электротранспорте, телекоммуникациях, на производствах, электростанциях разного типа, как источник бесперебойного питания. Батареи выпускаются в различных модификациях, размерах и с разнообразными характеристиками, что позволяет найти среди них устройство для любых задач. Приборы обладают низким саморазрядом, продолжительным сроком службы, не нуждаются в сложном обслуживании. При правильной эксплуатации, прослужат много лет.

Источник

Свинцово-кислотные аккумуляторы: плюсы и минусы

Первый свинцово-кислотный аккумулятор был спроектирован французским изобретателем Гастоном Планте ещё в 1859 году. На данный момент данный тип источников питания считается наиболее распространённым и массово используется в автомобильной промышленности. На протяжении ХХ ст. технология производства батарей постоянно развивалась и совершенствовалась, благодаря чему возникло несколько разновидностей свинцово-кислотных АКБ, отличающихся между собой как по составу пластин, так и по типу электролита (жидкостный или гелеобразный).

Разновидности

Современные производители используют различные химические добавки для улучшения эксплуатационных характеристик свинцовых АКБ. Так, добавление в состав пластин небольшого количества сурьмы (до 10%) позволяет добиться более качественного электрического контакта электролита с решёткой, тем самым, предотвращая осыпание пластин и продлевая срок службы батареи.

Альтернативным вариантом является использование свинцово-кальциевых сплавов. Они отличаются меньшим весом, и большей устойчивостью как к повышенным электрическим нагрузкам, так и к механическим воздействиям.

Наиболее современными считаются гелевые аккумуляторы. В таких моделях электролит находится не в жидком, а в связанном виде (такой эффект достигается за счёт добавления к серной кислоте компонентов на основе кремния). Благодаря этому гелевые АКБ имеют увеличенный рабочий ресурс, заряжаются в 5-6 раз быстрее обычных батарей и практически не боятся сильной вибрации, ударов.

Преимущества

Благодаря отлаженной технологии производства свинцово-кислотные АКБ являются оптимальным вариантом по соотношению “цена-качество”. Одним из ключевых достоинств таких источников питания является широкий диапазон ёмкостей. В легковых автомобилях чаще всего используются батареи на 55-70 А/ч, что позволяет получить мощный пусковой импульс, необходимый для запуска стартера в машинах с бензиновыми и дизельными двигателями. Наряду с этим можно купить аккумуляторы, ёмкость которых достигает нескольких десятков килоампер-часов — такие модели рассчитаны на длительную непрерывную работу и обычно используются в качестве тяговых источников питания в электрокарах, моторных лодках и спецтехнике.

Среди прочих достоинств свинцовых АКБ можно выделить:

  • низкий уровень саморазряда — при хранении в заряженном виде этот процесс происходит в 5-8 раз медленнее, чем у никель-кадмиевых аналогов;
  • устойчивость к перепадам напряжения в бортовой сети за счёт низких показателей внутреннего сопротивления;
  • стабильность подаваемого тока;
  • высокий КПД (до 80-90%).

Ранее существенным недостатком источников питания этого типа было негативное воздействие электролита и свинцовых пластин на окружающую среду. Однако с развитием технологий вторичной переработки данная проблема практически решена — так, в США перерабатывается более 97% свинца из батарей.

Недостатки

В силу особенностей конструкции свинцово-кислотные аккумуляторы отличаются большими, по сравнению с аналогами, габаритами и значительным весом. При этом такие устройства также более чувствительны к состоянию глубокого разряда — при потере более 80% энергии жизненный цикл батареи может значительно уменьшиться. Количество циклов заряда-разряда у АКБ данного типа сравнительно невелико — от 200-500 (самые бюджетные модели) до 1000.

Особую опасность для свинцово-кислотных батарей представляет хранение в разряженном виде. В этом случае отложения сульфата свинца на электродах начнут переходить в крупнокристаллическую форму, что чревато значительной потерей ёмкости АКБ без возможности восстановления.

Ещё одним врагом батарей данного типа является холод. На морозе свинцово-кислотные АКБ теряет значительную часть ёмкости, что усложняет эксплуатацию в зимний период. В то же время, значительный перегрев может стать причиной закипания электролита, что чревато не только выходом батареи из строя, но также отравления испарениями. При этом большинство моделей относятся к обслуживаемому типу и требуют регулярной дозаправки дистиллированной водой.

Источник

Достоинства и недостатки конструкции свинцово-кислотных батарей

Достоинства и недостатки конструкции свинцово-кислотных батарей

Особенности конструкции свинцово-кислотных батарей, их достоинства и недостатки

У конструкций АкБ различных производителей есть ряд своих индивидуальных особенностей. Они разнятся как по самой конструкции сепараторов или решеток в целом, так и по специфике добавок, использующихся при изготовлении самих пластин. В большинстве случаев для обозначения типа аккумуляторов на них оставляют пометки об их маркировке.

Читайте также:  Аккумулятор для LG KF305 KM380 KM500 KF240 KS360 GM210 LGIP 330G 3 7V 800mAh

Для того чтобы баланс между энергетической плотностью, продолжительностью эксплуатации и увеличением безопасного срока использования был максимально эффективным нужен выверенный подбор химических элементов, различных элементов и добавок, входящих в состав комплектующих деталей аккумуляторных АкБ. К примеру, для повышения энергетической плотности своих изделий некоторые компании заменяют кобальт никелем. При этом емкость батареи становится выше, а стоимость – гораздо ниже.

Но несмотря на все эти плюсы безопасность использования такой батареи упадет на несколько пунктов. В основном на такое идут начинающие компании, или фирмы, гонящиеся не за качеством, а за количеством и за достижением высоких прибылей любой ценой. Но зарекомендовавшие себя временем серьезные компании, такие как Varta, FIAMM, Panasonic, EXIDE, HOPPECKE почти во всех случаях предпочитают выбирать безопасность своих АкБ, а потому их продукция наиболее безопасна, качественна и надежна.

Подавляющее большинство батарей свинцово-кислотного типа оснащены элементами призматических форм и имеют прямоугольные корпуса, изготовленные из специального рода пластмасс повышенной прочности. Но бывают и исключения, как в случае АкБ фирмы VRLA, у которых элементы имеют цилиндрическую форму, но при этом показатели их нисколько не падают, а скорее наоборот. Такие батареи показывают более высокую стабильность в работе, обеспечивают сильный ток разряда и более устойчивую температурную стабильность по сравнению с батареями, использующими призматические элементы.

Отдельно стоит отметить, что заряд у свинцово-кислотных аккумуляторов сохраняется на несколько порядков дольше остальных батарей. Для сравнения возьмем АкБ никеле-кадмиевого типа. За 3 месяца они теряют до 40% всей своей энергии. А чтобы потерять 40% энергии свинцово-кислотным потребуется 12 месяцев, что значит, что они прослужат в как минимум 4 раза дольше своих конкурентов. А потому, даже если учесть, что никеле-кадмиевые обойдутся значительно дешевле, срок их службы меньше в разы, что значит сэкономить в действительности можно именно на покупке свинцово-кислотных.

Обычно на зарядку таких аккумуляторов уходит 8–16 ч., а с возрастом батареи это время постепенно увеличивается. В целях эффективной работы их всегда стоит хранить заряженными, потому как с разрядкой происходит сульфатация пластин и как следствие – уменьшение емкости батареи. Если аккумулятор такого типа долго хранился разряженным, зарядить его впоследствии может не получиться вовсе.

Итак, основные преимущества АкБ свинцово-кислотного типа:

  • сравнительно небольшая цена в основном по причине простоты технологии изготовления; если брат из расчета себестоимости за 1 Вт/ч именно эти батареи являются наиболее приемлемыми по цене;
  • они надежны и достаточно просты в обслуживании;
  • они обладают малой саморазрядностью, более низкой в сравнении с другими типами батарей;
  • за отсутствием «эффекта памяти» они наиболее просты в обслуживании, потому как в их случае отпадает надобность в доливке электролита;
  • они обеспечивают сравнительно высокий ток разряда.

Их недостатки:

  • храниться такие батареи должны лишь в заряженном состоянии;
  • низкая энергетическая плотность; из-за большого веса таких батарей применение их как в подвижных, так и в стационарных объектах становится проблематичным;
  • правилами эксплуатации разрешено лишь некоторое количество полно-разрядных циклов;
  • кислотный электролит пагубно сказывется на окружающей природе;
  • при неправильной зарядке возможен перегрев батареи.

Следует учитывать также, что при низких температурах емкость таких аккумуляторов ощутимо понижается. Плюс ко всему ввиду достаточно низкой энергетической плотности, свинцово-кислотные АкБ становится нецелесообразно использовать для питания различных переносных аппаратов, хотя нельзя сказать, что они никогда для этого не использовались.

Источник



Свинцово кислотные аккумуляторы достоинства и недостатки

августа 16, 2014 Электроника Андрей Антонов Печать Печать

lead-acid battery

Изобретенный французским физиком Рэймондом Луи Гастоном Планте в 1859 году, свинцово-кислотный аккумулятор был первым аккумулятором для коммерческого использования. Сегодня, заливные свинцово-кислотные аккумуляторы широко используется в автомобилях, электропогрузчиках, источниках бесперебойного питания (ИБП).

Заливные свинцово-кислотные батареи состоят из свинцовых пластин, выступающих в качестве электродов, погруженных в воду и серную кислоту. Эти батареи требуют некоторого технического обслуживания за счет потери водорода с течением времени.

В середине 1970-х годов, исследователи разработали необслуживаемые свинцово-кислотные аккумуляторы, которые могут работать в любом положении в пространстве. Жидкий электролит был заменен увлажненными сепараторами и была решена проблема изоляции. Были добавлены предохранительные клапаны, которые сделали возможным удаление воздуха во время заряда и разряда. Тем не менее, необслуживаемые батареи стоят дороже и имеют более короткий срок эксплуатации, чем заливные батареи.

Свинцово-кислотные батареи могут иметь жидкий или гелеобразный электролит.

В зависимости от областей применения, появились два обозначения свинцово-кислотно батарей. Это небольшие герметичные свинцово-кислотные (SLA, sealed lead acid) батареи и большие клапанные регулируемые свинцово-кислотные (VRLA, valve regulated lead acid) батареи. Конструктивно, обе батареи одинаковы. (Некоторые могут возразить, что название «герметичная свинцово-кислотная батарея» является неправильным, потому что свинцово-кислотный аккумулятор не может быть полностью герметичен. Я соглашусь — это действительно так, название не совсем корректное, но это не мешает ему быть широкораспространенным). Я сделаю акцент на портативных батареях, поэтому буду ориентироваться на SLA.

В отличие от заливной свинцово-кислотной батареи, как SLA, так и VRLA имеют низкий потенциал перенапряжения, чтобы исключить выделение газа во время зарядки. Перезаряд вызывает газообразование и обезвоживание батареи. Следовательно, эти батареи не могут быть заряжены до их полного потенциала.

Читайте также:  Beyerdynamic CC 12 486264 Транспортный кейс с зарядным устройством для MCW D 50 для 10 пультов MCW D 521 523

Свинцово-кислотные батареи не имеют эффекта памяти. Если оставить аккумулятор на подзарядке в течение длительного времени, то это не вызывает его повреждения. Время удержания заряда свинцово-кислотным аккумулятором является лучшим среди различных типов аккумуляторных батарей. В то время, как никель-кадмиевая батарея саморазряжается примерно на 40 процентов от ее накопленной энергии за три месяца, SLA саморазряжается на ту же величину в течение одного года. SLA являются относительно недорогими источниками энергии.

SLA не поддается быстрой зарядке — типичный цикл заряда длится 8-16 часов.

SLA всегда должны храниться в заряженном состоянии. Оставив батарею в разряженном состоянии, вы запустите в ней процесс под названием сульфатация (по сути, это окисление и кристаллизация), что может привести к невозможности ее последующей перезарядки.

В отличие от никель-кадмиевых аккумуляторов, SLA не любит глубокого разряда. Полный разряд вызывает дополнительную деформацию, и каждый цикл лишает батарею небольшого количества мощности. Эта спадающая характеристика износа относится и к другим химическим батареям в той или иной степени. Для того, чтобы предотвратить частые глубокие разряды батареи, лучше использовать SLA несколько большей, чем требуется емкости.

В зависимости от глубины разряда и рабочей температуры, SLA обеспечивает от 200 до 300 циклов заряда/разряда. Основной причиной столь относительно короткого жизненного цикла является коррозия сетки положительного электрода, истощение активного материала и расширение плюсовых пластин. Эти изменения более ярко выражены при более высоких рабочих температурах.

Оптимальной рабочей температурой для батарей SLA и VRLA, является температура в 25°C . Как правило, повышение температуры на 8°C сокращает срок службы батареи в два раза. VRLA, работающая в течение 10 лет при 25°C проработает только 5 лет при 33°C, и чуть более года при температуре 42°C.

Среди современных аккумуляторных батарей, семейство свинцово-кислотных аккумуляторов имеет самую низкую плотность энергии, которая измеряется в Ватт/кг, что делает его непригодным для портативных устройств, которым требуется компактный источник питания. Кроме того, КПД таких аккумуляторов при низких температурах оставляет желать лучшего.

Свинцово-кислотные батареи хорошо работают на высоких импульсных токах. Полная мощность может быть выдана в нагрузку за короткое время. Это делает их идеальными для использования там, где может внезапно понадобиться большое количество энергии. Именно поэтому они используются для электрического запуска двигателей внутреннего сгорания в большинстве транспортных средств.

С точки зрения утилизации, SLA является менее вредными, чем никель-кадмиевые батареи, но высокое содержание свинца делает SLA неэкологичными.

Преимущества свинцово-кислотных аккумуляторов

  • Недорогие и простые в изготовлении — с точки зрения затрат на Вт·ч, SLA является наименее дорогими. Например, аккумулятор 12В емкостью 3.2 А·ч, имеющий размеры 134x67x60мм, стоит порядка 400 рублей.
  • Зрелая, надежная и хорошо освоеная технология — при правильном использовании, SLA достаточно долговечны
  • Низкий саморазряд — скорость саморазряда является одной из самой низких в аккумуляторных системах (3-20% в месяц)
  • Низкие требования к обслуживанию — нет эффекта памяти, нет необходимости доливать электролит
  • Способность к большой токоотдаче. Для упомянутого выше аккумулятора с C = 3.2 А·ч токоотдача составляет не менее 16А. Аккумулятор отдает большой пусковой ток в нагрузку, при этом не просаживая напряжение питания.

Недостатки свинцово-кислотных аккумуляторов

  • Не могут храниться в разряженном состоянии
  • Высокая чувствительность к изменению температуры — влияет и на продолжительность работы и на срок жизни аккумулятора
  • Низкая плотность энергии — слабая весо-энергетическая плотность аккумулятора ограничивает область применения стационарными и колесными приложениями, поэтому их целесообразно использовать только в больших и средних по размерам роботах (если уж говорить о роботах)
  • Позволяет только ограниченное количество полных циклов разряда — хорошо подходит для резервных приложений, в которых происходят только случайные глубокие разряды
  • Экологически вредные — электролит и содержание свинца делают их небезопасными для окружающей среды
  • Транспортные ограничения для заливных свинцово-кислотных батарей — в случае аварии может произойти утечка кислоты

Типичные характеристики свинцово-кислотных аккумуляторов

Приведу типичные значения параметров, встречающиеся для необслуживаемых 6 и 12 вольтовых батарей с емкостью порядка 0.8-7 А·ч:

  • Теоретическая энергоемкость: 135 Вт·ч/кг
  • Удельная энергоемкость: 30-60 Вт·ч/кг
  • Удельная энергоплотность: 1250 Вт·ч/дм 3
  • ЭДС заряженного аккумулятора: 2.11В
  • Рабочее напряжение: 2.1В (3 или 6 секций дают стандартные 6.3 или 12.6В)
  • Напряжение полностью разряженного аккумулятора: 1.75-1.8В (на одну секцию). Более низкий заряд не допускается
Напряжение Заряд
12.70В 100%
12.46В 80%
12.24В 55%
12.00В 25%
11.90В 0%
  • Рабочая температура: от -40 до +40ºС
  • КПД: 80-90%

Еще статьи на моем блоге, посвященные аккумуляторам:

Источник