Как отличить литиевый аккумулятор от свинцово-кислотного?
Самые распространенные типы аккумуляторов – это литий-ионные (включая LiFePO4) и свинцово-кислотные (включая герметичные необслуживаемые – AGM и GEL, со связанным в стекловолокне и гелеобразным электролитом). Часто они конкурируют, например, электропогрузчики, полотеры и другие виды складской и клининговой техники могут работать от тяговых АКБ литиевого или свинцово-кислотного типа. Лодочные электромоторы тоже чаще всего получают энергию от гелевых свинцовых АКБ или от литиевых моделей LiFePO4. Аналогичная ситуация – с системами накопления энергии, резервного питания, ИБП.
Но в некоторых случаях у литиевых аккумуляторов нет конкурентов. Например, при оснащении средств индивидуальной мобильности, коптеров и персонального электротранспорта, когда важно не утяжелять конструкцию и при этом получить достаточный запас энергии. Поэтому на смартфоны, планшеты, ноутбуки, моноколеса, электросамокаты, е-байки, электромопеды, электромобили и другие приложения, где важна высокая удельная энергоемкость, устанавливают только литиевые батареи. Если же размеры и масса АКБ не играют значимой роли, накопители энергии могут быть и литиевыми, и свинцовыми. Как их отличать и распознавать – расскажем в этой статье.
Маркировка
Свинцово-кислотные АКБ могут иметь в маркировке обозначения:
- Pb (Lead – свинец);
- SLA (Sealed Lead Acid) – герметичные, необслуживаемые;
- GEL, OPzV, PzV – герметичные, необслуживаемые аккумуляторы с гелеобразным электролитом, подходят для использования в циклическом режиме заряд-разряд, в качестве тяговых батарей;
- AGM, GiV, SpzV – герметичные, необслуживаемые аккумуляторы с электролитом, связанным в стекловолокне, обеспечивают хорошую токоотдачу;
- PzS/OPzS – обслуживаемые аккумуляторы тягового/стационарного типа с панцирными пластинами, устойчивые к глубоким разрядам;
- GroE/OGi – обслуживаемые аккумуляторы стационарного типа (для ИБП, систем возобновляемой энергии, резервного питания), с решетчатыми пластинами.
Литий-ионные аккумуляторы обычно имеют обозначение Li-ion (Lithium-ion), литий-полимерные – Li-Po, Li-Pol или Li-Polymer, литий-железо-фосфатные – LiFePO4 или LFP. В зависимости от химического состава катода, может использоваться буквенное обозначение NMC (отображает материал катода LiNiMnCoO2), LMO (LiMn2O4), LCO (LiCoO2), NCA (LiNiCoAlO2). На цилиндрических ячейках обычно указан их типоразмер, например, 18650 или 21700. Здесь 2 первые цифры – это диаметр (в мм), 2 следующие – длина (в мм), а 0 в конце – указание на цилиндрическую форму.
Внешний вид
Элементы питания Li-ion типа бывают разной формы:
- в жестком цилиндрическом корпусе (большинство);
- в жестком призматическом корпусе (чаще всего – LiFePO4);
- в виде гибких плоских пакетов (Li-Pol).
Батареи создают из одинаковых элементов питания, соединенных по определенной схеме (для получения нужных значений напряжения, емкости и допустимых токовых нагрузок), оснащают защитной BMS платой и помещают в термоусадочную пленку. Для защиты от внешних повреждений литиевые АКБ помещают в корпуса разной формы, иногда – в сумки (например, с креплением на руль электровелосипеда).
Свинцово-кислотные АКБ бывают обслуживаемыми – с жидким электролитом и крышками для доливки дистиллированной воды. Но есть среди них и необслуживаемые, выполненные в герметичном корпусе (модели подвидов GEL, AGM). Все они имеют призматическую форму, напоминающую тяжелые и громоздкие «кирпичи». Особенно массивные и тяжелые батареи с солидным запасом емкости.
Литиевая батарея тоже может быть призматической формы, достаточно массивной и тяжелой. Как же тогда понять, какая разновидность АКБ перед вами? При идентичных характеристиках (емкости, напряжении) свинцовые батареи гораздо массивнее и тяжелее, т.к. у них меньше удельная энергоемкость (плотность энергии):
- у Li-ion аккумуляторов, в зависимости от материала катода – от 90 до 220 Вт•ч/кг и выше;
- у свинцово-кислотных моделей – обычно от 30 до 50 Вт•ч/кг.
Например, цилиндрический Li-ion аккумулятор LG INR типоразмера 21700 имеет номинальное напряжение 3,7 В, емкость 5800 мА•ч и массу 0,074 кг. Чтобы собрать из таких ячеек аккумуляторную батарею вольтажом 48 В и емкостью около 30 А•ч, нужно соединить их по схеме 13S5P, т.е. использовать 13х5=65 элементов питания. Соответственно, получится АКБ массой 65х0,074 кг = 4,81 кг. Добавим к этому значению массу BMS платы, никелевой ленты, проводов, защитного корпуса. Но все равно литиевая батарея будет гораздо легче свинцовых аналогов с теми же характеристиками, примерно в 4 раза.
Выводы
Существуют разные типы аккумуляторов, но наиболее популярны модели на основе лития и свинца. У них разный химический состав, разное устройство, технические особенности и характеристики. Чтобы определить, к какому типу относится конкретный аккумулятор, можно:
- ознакомиться с информацией на его этикетке или в технической документации;
- проанализировать внешний вид (есть крышки для доливки дистиллированной воды – значит, это заливной свинцово-кислотный аккумулятор; выглядит как цилиндрическая батарейка – значит, это Li-ion элемент питания; выполнен в форме плоского пакета в фольгированной оболочке – значит, это аккумулятор Li-Polymer и т.д.);
- если АКБ имеет стандартную призматическую форму, сопоставить ее массу и размеры с напряжением и запасом емкости – литиевые батареи при аналогичных параметрах в разы легче и компактнее свинцовых.
Хороший выбор литиевых аккумуляторов и батарей разных подвидов (Li-ion, низкотемпературные, высокотоковые, LiFePO4, Li-Pol, LTO) представлен в интернет-магазине VirtusTec.ru. Сборка АКБ осуществляется на заказ из предпочитаемых вами ячеек, в желаемой комплектации. В частности, можно использовать элементы питания, рассчитанные на высокие токи нагрузки, и оснастить батарею защитной платой Smart BMS.
Ранее в нашем блоге вышла статья об ошибках при эксплуатации АКБ и их последствиях.
