Замініть акумулятори SLA на Li-Ion Technology Power Electronics
Нещодавні інновації в хімії літій-іонів зробили цю технологію надзвичайно конкурентоспроможною на ринках, чутливих до ваги та незручності через необхідність герметизованої свинцевої кислоти в частому обслуговуванні.
Програми, що вимагають високої напруги та високої ємності, застосовують літій-іонну (Li-ion) технологію через високу щільність енергії, малі розміри та малу вагу. Використання Li-ion для портативного обладнання пропонує багато переваг перед старими акумуляторними технологіями.
Характеристики літій-іонних акумуляторів включають номінальну напругу 3,6 В, тисячі робочих циклів за життя, час зарядки менше трьох годин і типову швидкість розряду приблизно 10% на місяць при зберіганні. Рис. 1 ілюструє, що літій-іонна технологія забезпечує яскраво виражену перевагу щільності енергії як щодо обсягу, так і ваги.
Також важливо відзначити розмір літій-іонного міхура; він представляє безліч ароматів літій-іонів, доступних на ринку. Потрібно розуміти специфічні характеристики хімії кожної літій-іонної клітини - з точки зору напруги, циклів, струму навантаження, щільності енергії, часу заряду та швидкості розряду, щоб визначити комірку, яка підходить для застосування.
Історично склалося так, що герметичні свинцево-кислотні акумулятори (SLA) мали кілька чудових технічних характеристик, крім надзвичайно низької вартості, що утримувало їх у лідерах на загальному ринку акумуляторів. Очікується, що ринки літій-іонних батарей та батарей SLA зростуть протягом наступних кількох років, але, як очікується, літій-іонні батареї обійдуть рівень SLA в деяких областях.
Системи літій-іонних акумуляторів є хорошим варіантом, коли вимоги визначають меншу вагу, вищу щільність енергії або сукупну напругу або більшу кількість робочих циклів. Звичайна літій-іонна хімія, розроблена для портативних додатків, таких як ноутбуки та мобільні телефони, розроблена для забезпечення найвищої щільності енергії за розміром та вагою.
Як правило, ці додатки не мають високих поточних вимог і відносно чутливі до ціни, тому звичайні літій-іонні елементи на основі Co підходять для додатків, які повинні бути меншими та легшими. Нові літій-іонні хімії оптимізовані для ринку електроінструментів та електромобілів.
Ці клітини на основі Fe-фосфату мають надзвичайний термін служби та здатність подавати струм, але їх об'ємна щільність енергії менша, а авансова вартість більша. Вони більш піддаються безпосередньому використанню зарядного пристрою SLA і підходять для заміни технології SLA, коли загальна вартість володіння та зменшення ваги є головними цілями.
Батареї використовують хімічну реакцію, щоб працювати і виробляти напругу між їх вихідними клемами. Реакція свинцю та оксиду свинцю з електролітом сірчаної кислоти створює напругу в свинцево-кислотному акумуляторі.
БУДІВНИЦТВО ПЛАН
Клітина SLA має одну пластинку свинцю, а іншу - діоксиду свинцю, з сильним електролітом сірчаної кислоти, в яку занурені пластини. Характерна напруга утворення сульфату свинцю становить близько 2 В на осередок, отже, поєднуючи шість осередків, ви отримуєте типову 12-В батарею.
Рис.2 - крива розряду акумуляторів SLA; зверніть увагу на майже лінійний нахил вниз. Залежність між часом розряду (в амперах, натягнутих) є досить лінійною при низьких навантаженнях. Зі збільшенням навантаження час розряду страждає, оскільки частина енергії акумулятора втрачається через внутрішні втрати. Це призводить до нагрівання батареї.
Ефективність батареї виражається числом Пекерта, яке, по суті, відображає внутрішній опір акумулятора. Значення, близьке до 1, вказує на якісний акумулятор з невеликими втратами. Більше число відображає менш ефективний акумулятор.
Акумулятори SLA найбільше напружуються, якщо розряджаються при постійному навантаженні до точки закінчення розряду. Періодичне навантаження забезпечує рівень відновлення тієї самої хімічної реакції, яка виробляє електричну енергію. Через досить мляву поведінку період спокою в спокої особливо важливий для свинцевої кислоти. Є перевага. Перевагою цієї кривої є просте вимірювання напруги, яке можна використовувати для вимірювання палива.
БУДІВНИЦТВО ЛІІЙ-ІОНУ
Три основні функціональні компоненти літій-іонної батареї - це анод, катод та електроліт. Іони літію рухаються від негативного електрода (катода) до позитивного електрода (анода) під час розряду, а від катода до анода при заряді. Для кожного внутрішнього компонента клітини можуть бути використані різні матеріали; найпопулярнішим матеріалом для анода є графіт, але деякі виробники використовують кокс.
Залежно від вибору матеріалу для анода, катода та електроліту, напруга, ємність, термін служби та безпека літій-іонної батареї можуть різко змінюватися. Електрохімічна реакція виробляє близько 3,5 В залежно від хімії та марки, тому чотири клітинки послідовно можуть виробляти діапазон номінальних напруг від 12,8 до 14,8 В.
Електроліт - це неводний розчин солі літію. Катод, як правило, є одним із трьох матеріалів: шаруватий оксид (наприклад, оксид кобальту), такий, що базується на поліаніоні (наприклад, фосфат заліза), або шпінель (наприклад, марганець). Акумуляторні батареї, виготовлені з Li-ion, не є простою конфігурацією елементів. Це ретельно розроблена продукція з багатьма функціями безпеки. Основні компоненти акумуляторної батареї включають елементи, які є основним джерелом енергії; плата ПК, яка забезпечує системну розвідку; пластиковий корпус; зовнішні контакти; та утеплювач. Внутрішні характеристики акумуляторної батареї показані в Рис.3.