Особливості застосування свинцево-кислотних акумуляторів . РОБОТОША

12.07.2016

Особливості застосування свинцево-кислотних акумуляторів


16 серпня, 2014
Електроніка
Андрій Антонов
Друк

Винайдений французьким фізиком Реймондом Луї Гастоном Планте в 1859 році, свинцево-кислотний акумулятор був першим акумулятором для комерційного використання. Сьогодні, заливні свинцево-кислотні акумулятори широко використовується в автомобілях, электропогрузчиках, джерела безперебійного живлення (ДБЖ).

Заливні свинцево-кислотні батареї складаються з свинцевих пластин, які виступають в якості електродів, занурених у воду і сірчану кислоту. Ці батареї вимагають деякого технічного обслуговування за рахунок втрати водню з плином часу.

У середині 1970-х років, дослідники розробили необслуговувані свинцево-кислотні акумулятори, які можуть працювати в будь-якому положенні в просторі. Рідкий електроліт був замінений зволоженими сепараторами і була вирішена проблема ізоляції. Були додані запобіжні клапани, які зробили можливим видалення повітря під час заряду і розряду. Тим не менш, необслуговувані батареї коштують дорожче і мають більш короткий термін експлуатації, ніж заливні батареї.

Свинцево-кислотні батареї можуть мати рідкий або гелеподібний електроліт.

В залежності від областей застосування, з’явилися два позначення свинцево-кислотно батарей. Це невеликі герметичні свинцево-кислотні (SLA. sealed lead acid ) батареї і великіклапанні регульовані свинцево-кислотні (VRLA. valve regulated lead acid ) батареї. Конструктивно, обидві батареї однакові. (Деякі можуть заперечити, що назва «герметична свинцево-кислотна батарея » є неправильним, тому що свинцево-кислотний акумулятор не може бути повністю герметичний. Я погоджуся — це дійсно так, назва не зовсім коректне, але це не заважає йому бути широкораспространенным). Я зроблю акцент на портативних батареях, тому буду орієнтуватися на SLA .

На відміну від заливної свинцево-кислотної батареї, як SLA. так і VRLA мають низький потенціал перенапруження, щоб виключити виділення газу під час зарядки. Перезаряд викликає газоутворення і зневоднення батареї. Отже, ці батареї не можуть бути заряджені до їх повного потенціалу.

Свинцево-кислотні батареї не мають ефекту пам’яті. Якщо залишити акумулятор на підзарядку протягом тривалого часу, то це не викликає його пошкодження. Час утримання заряду свинцево-кислотних акумулятором є кращим серед різних типів акумуляторних батарей. В той час, як нікель-кадмиевая батарея саморазряжается приблизно на 40 відсотків від її накопиченої енергії за три місяці, SLA саморазряжается на ту ж величину протягом одного року. SLA є відносно недорогими джерелами енергії.

SLA не піддається швидкій зарядці — типовий цикл заряду триває 8-16 годин.

SLA завжди повинні зберігатися в зарядженому стані. Залишивши батарею в розрядженому стані, ви побачите в ній процес під назвою сульфатація (по суті, це окислення і кристалізація), що може призвести до неможливості її подальшого перезарядки.

На відміну від нікель-кадмієвих акумуляторів, SLA не любить глибокого розряду. Повний розряд викликає додаткову деформацію, і кожен цикл позбавляє батарею невеликої кількості потужності. Ця спадає характеристика зносу відноситься і до інших хімічних батарей в тій чи іншій мірі. Для того, щоб запобігти часті глибокі розряди батареї, краще використовувати SLA дещо більшою, ніж потрібно ємності.

В залежності від глибини розряду і робочої температури, SLA забезпечує від 200 до 300 циклів заряду/розряду. Основною причиною такого відносно короткого життєвого циклу є корозія сітки позитивного електрода, виснаження активного матеріалу і розширення плюсових пластин. Ці зміни найбільш яскраво виражені при більш високих робочих температурах.

Оптимальною робочою температурою для батарей SLA і VRLA. є температура 25°C. Як правило, підвищення температури на 8°C скорочує термін служби батареї в два рази. VRLA. працює протягом 10 років при 25°C пропрацює не менше 5 років при 33°C, і трохи більше року при температурі 42°C.

Серед сучасних акумуляторних батарей, сімейство свинцево-кислотних акумуляторів має найнижчу щільність енергії, що вимірюється у Вт/кг, що робить його непридатним для портативних пристроїв, яким потрібний компактний джерело живлення. Крім того, ККД таких акумуляторів при низьких температурах залишає бажати кращого.

Свинцево-кислотні батареї добре працюють на високих імпульсних струмах. Повна потужність може бути видана навантаження за короткий час. Це робить їх ідеальними для використання там, де може раптово знадобитися велика кількість енергії. Саме тому вони використовуються для електричного запуску двигунів внутрішнього згоряння в більшості транспортних засобів.

З точки зору утилізації, SLA є менш шкідливими, ніж нікель-кадмієві батареї, але високий вміст свинцю робить SLA неекологічними.

Переваги свинцево-кислотних акумуляторів

  • Недорогі і прості у виготовленні — з точки зору витрат на Вт·год, SLA є найменш дорогими. Наприклад, акумулятор 12В ємністю 3.2 А·год, що має розміри 134х67х60мм, коштує близько 400 рублів.
  • Зріла, надійна і добре освоеная технологія — при правильному використанні, SL A досить довговічні
  • Низький саморозряд — швидкість саморозряду є однією з найбільш низьких в акумуляторних системах (3-20% в місяць)
  • Низькі вимоги до обслуговування — немає ефекту пам’яті, немає необхідності доливати електроліт
  • Здатність до великої токоотдаче. Для згаданого вище акумулятора з C = 3.2 А·год токоотдача становить не менш 16А. Акумулятор віддає великий пусковий струм в навантаження, при цьому не просаживая напруга живлення.

Недоліки свинцево-кислотних акумуляторів

    , Не можуть зберігатися в розрядженому стані Висока чутливість до зміни температури — впливає і на тривалість роботи і на термін життя акумулятора Низька щільність енергії — слабка ваго-енергетична щільність акумулятора обмежує область застосування стаціонарними та колісними додатками, тому їх доцільно використовувати тільки у великих і середніх за розмірами роботах (якщо вже говорити про роботів) Дозволяє тільки обмежена кількість повних циклів розряду — добре підходить для резервних додатків, в яких відбуваються тільки випадкові глибокі розряди Екологічно шкідливі електроліт і вміст свинцю роблять їх небезпечними для навколишнього середовища Транспортні обмеження для заливних свинцево-кислотних батарей — у разі аварії може статися витік кислоти

Типові характеристики свинцево-кислотних акумуляторів

Короткий опис статті: свинцевий акумулятор Переваги і недоліки використання свинцево-кислотних акумуляторів в робототехнічних проектах. акумулятор, свинцево-кислотний акумулятор, sla, vrla

Джерело: Особливості застосування свинцево-кислотних акумуляторів | РОБОТОША

Також ви можете прочитати