Отже, сподіваюся, що Ви вже прочитали ЛІКБЕЗ ПО БАТАРЕЯМ і тепер хочете більше дізнатися про цю тему. Для цього заглибимося всередину акумуляторних елементів, із яких батарея складається.
Хімія вирішує все!
Будь-який акумуляторний елемент – це електрохімічне джерело струму. Хімія всередині неї вирішує все та визначає всі її параметри. Саме з хімією експериментують вчені, щоб створити нові джерела струму та покращити старі. За хімічним складом акумулятори поділяються на великі групи: на сьогоднішній день це акумулятори на основі свинцю, нікелю та літію. Додаючи додаткову хімію до цих трьох основних металів, вчені намагаються отримати нові необхідні властивості акумулятора, а чистота хімії, що використовується, визначає їх якість. Акумулятори на основі свинцю ще якийсь час будуть застосовуватися як стартові батареї, доки не помруть остаточно. Нікелеві елементи поки що активно використовують у батареях гібридів, але поступово замінюються літієвими, які на сьогоднішній момент є основними для переважної більшості застосувань: від смартфонів до електромобілів та систем зберігання енергії. Активно ведуться пошуки заміни літію, але це вже технологія завтрашнього дня.
Основні споживчі параметри: вся річ – у деталях!
Зараз ми не просто повторимо основні параметри акумуляторів, описані в «Лікбезі по батареях», але дізнаємося про нові параметри, а також багато тонкощів і деталей, які особливо важливі для автотранспортного застосування.
- Місткість. Як і в батареях, це найголовніший параметр акумуляторних елементів, причому, на відміну від батарей, загальноприйнятий тільки один показник: ємність по струму в Ah. Вона позначається буквою “с”. Це позначення використовується для вказівки інших акумуляторів.
Наприклад, вказано максимальний струм заряду – 1с, і максимальний струм розряду 10с. Місткість дорівнює 10Аh. Це означає, що струм заряду не повинен перевищувати 10А, а струм розряду – 100А.
- Питома ємність. Показує, яку ємність отримуємо з одного кілограма ваги акумулятора. Вимірюється Ah/kg. Це найважливіший параметр для розробників батарей. Вони постійно шукають, як його покращити. Сьогоднішнє бурхливе зростання виробництва електромобілів стало можливим саме завдяки тому, що питома ємність літій-іонних акумуляторів суттєво перевищила цей параметр у нікелевих та свинцевих. І як тільки розробники зможуть покращити питому місткість у кілька разів, – розпочнеться перехід на електротягу ще й в авіації.
Тут треба звернути увагу на важливий нюанс: залежність параметрів один від одного при виробництві акумуляторів. Так, питома ємність Li-ion елемента може досягати 250Ah/kg, але якщо виготовити високострумовий Li-ion елемент, питома ємність знизиться до 150Ah/kg. А якщо при цьому ще потрібно досягти дуже тривалого терміну служби – знизиться аж до 60Ah/kg.
- Робоча напруга. Все важливе вже сказано у статті «Лікбез по батареях».
- Робочий струм. Визначається конструкцією та хімією, обмежується внутрішнім опором.
Високий робочий струм є важливим параметром електроінструменту, причому навіть на шкоду ємності.
- Можливість швидкого заряджання. Акумулятори на літієвій та нікелевій основі повинні заряджатися при 1C або повільніше. Заряд струмом вище 1С є швидким. При зарядці акумулятора швидким способом необхідно дотримуватися таких умов:
- Батарея повинна бути розрахована на надшвидку зарядку і має бути в хорошому стані.
- Швидка зарядка застосовується лише під час першої фази заряджання. Струм заряджання повинен бути знижений після того, як акумулятор досягне рівня заряду 70…80%.
- Усі комірки в упаковці повинні бути збалансовані та мати ультранизкий опір. Старіючі елементи неприпустимі.
- Надшвидка зарядка можлива лише за помірних температур.
- Довговічність. Залежить від хімії та конструкції акумулятора. Знижується, якщо умови використання виходять за допустимі межі.
Довговічність, поряд з питомою ємністю та можливістю швидкої зарядки, – найважливіші параметри для електротранспорту.
- Інші параметри зберемо в цьому останньому пункті. Це безпека, вартість, робочий діапазон температур та саморозряд. Від останнього показника залежить термін зберігання акумулятора.
Безпека важлива для літієвих елементів, тому їм обов’язково використання електронних схем захисту.
Саморозряд нікелевих елементів значно гірше літієвих. Тому нікелеві батареї гібридних автомобілів погано переносять тривалий простий. Гібрид, що стоїть на приколі, рекомендується заводити для підзарядки один раз на місяць, а морозною зимою – один раз на тиждень