0
0
0

Сравнительная таблица вторичных батарей

Сравнительная таблица вторичных батарей


Перезаряжаемые аккумуляторы (вторичные элементы питания) предназначены для циклической работы в режиме разряд-заряд, имеют хорошие показатели автономности и долгий срок службы. Технические характеристики химических источников тока зависят от их размеров и химического состава. На смену свинцово-кислотной технологии постепенно пришли никель-кадмиевые (NiCd), никель-металлгидридные (NiMH), литий-ионные (Li-ion) источники тока.

Сравнение аккумуляторов разных типов

В зависимости от типа химии вторичные батареи имеют определенные особенности и преимущества:

  1. Свинцово-кислотные АКБ – отличаются низкой ценой, надежностью и неприхотливостью, но по циклическому ресурсу и удельной энергоемкости уступают конкурентам. Бывают обслуживаемого и необслуживаемого типа – соответственно, с жидким и гелеобразным электролитом. Используются в роли стартерных автомобильных аккумуляторов, тяговых АКБ для инвалидных колясок и гольфкаров, резервных источников питания. Из-за токсичности свинца требуют особых условий утилизации.
  2. Никель-кадмиевые модели – они долговечны и устойчивы к температурным воздействиям, имеют высокий ток разряда и допускают сверхбыструю зарядку, но при этом обладают выраженным эффектом памяти. Преимущественная сфера использования NiCd элементов – медицинские приборы и электроинструменты. Из-за токсичности кадмия используются такие ХИТ все реже.
  3. Никель-металлгидридные аккумуляторы – вторичные источники тока с хорошими эксплуатационными параметрами. Отличаются меньшей токсичностью и высокой плотностью энергии. Используются в гибридных силовых установках, медицинском и промышленном оборудовании. Производятся массово, в т. ч. в популярных форматах АА и ААА.
  4. Аккумулятор Sanyo NCR20700B Li-ion 3,7 Вольт 4000 мА*ч фотоЛитий-ионные модели – самые современные и высокотехнологичные. Применяются во многих сферах – для оснащения электрического транспорта, приборов, цифровой техники, ИБП. Для защиты от избыточного заряда, критического разряда, перегрева и короткого замыкания оснащаются защитными платами. Выдерживают высокие токовые нагрузки, имеют солидную энергоемкость, стабильное напряжение при разряде, широкий температурный диапазон и большой циклический ресурс – свыше 1000 циклов перезарядки.

Li-ion элементы производятся различной формы – цилиндрические, призматики, пакеты. Наиболее распространенный типоразмер цилиндрических аккумуляторов – 18650.Помимо лития, в таких элементах питания используется марганец, кобальт, фосфат железа. Отличия в составе также влияют на рабочие параметры ХИТ. В частности, литий-железо-фосфатные АКБ более морозоустойчивы, максимально стабильны, безопасны в применении и имеют увеличенный срок службы – более 2000 циклов.

Сравнительная таблица характеристик аккумуляторов

Мы привели в таблице типы аккумуляторов и их ключевые характеристики:

Критерий сравнения

Свинцово-кислотные

NiCd

NiMH

LiCoO2

LiMn2O4

LiFePO4

Годы появления в эксплуатации

Конец 1800-х

1950

1990

1991

1996

1999

Требования к техническому обслуживанию

Измерение уровня электролита и долив воды для профилактики сульфатизации – каждые 3–6 месяцев

Для профилактики эффекта памяти – каждые 90 дней необходим полный цикл разряд-заряд

Необслуживаемые, требуют только своевременной подзарядки

Циклический ресурс – количество циклов перезарядки до момента снижения емкости на 20%

200–300

1000

300–500

500–1000

300–700

1000–2000

Удельная энергоемкость, Вт·ч/кг

30–50

45–80

60–120

150–250

100–150

90–120

Номинальное напряжение

2 В

1,2 В

1,2 В

3,6 В

3,7 В

3,2–3,3 В

Напряжение отсечки при заряде (в расчете на каждый аккумулятор)

2,4 В

Используется система обнаружения 100% заряда

4,2 В, иногда выше

3,6 В

Напряжение отсечки при разряде

1,75 В

1 В

2,5–3 В

2,5 В

Саморазряд за месяц

5%

20%

30%

<5%

Встроенная плата защиты потребляет 3%

Внутреннее сопротивление

Ничтожно малое

Ничтожно малое

Малое

Среднее

Малое

Очень малое

Время восполнения заряда

8–16 ч

1–2 ч

2–4 ч

2–4 ч

1–2 ч

1–2 ч

Пиковый ток нагрузки

20С

˃30С

˃30С

Оптимальный ток нагрузки

0,2С

0,5С

<1С

<10С

<10С

Устойчивость к перезаряду

Высокая

Средняя

Низкая

Для недопущения перезаряда используется плата защиты

Температурный диапазон для работы

-20 – +50 °С

-20 – +65 °С

-20 – +65 °С

-20 – +60 °С

-20 – +60 °С

-30 – +60 °С

Допустимые температуры для зарядки

-20 – +50 °С

0–45 °С

0–45 °С

0–45 °С

0–45 °С

0–45 °С

Уровень токсичности

Большой

Большой

Малый

Нетоксичны

Требования безопасности

Термически стабильны, из-за токсичности заряжаются в отдельном проветриваемом помещении

Термически стабильны, имеют предохранитель

Используется плата защиты от перезаряда, глубокого разряда и других критических состояний

Ценовая категория

Низкая

Средняя

Высокая, но в перерасчете на цикл работы – низкая.

 

Из приведенных в таблице видов аккумуляторов лучшими на данный момент считаются элементы категории Li-ion. Кроме приведенных в таблице вариантов литий-ионных ХИТ, в последние годы получили распространение и изделия других типов – литий-титанат (LTO, Li4Ti5O12), литий-никель-марганец-кобальт-оксид (NMC, LiNiMnCoO2) и др. Сравним характеристики различных версий Li-ion элементов в отдельной таблице.

Сравнение Li-ion аккумуляторов разных типов

Критерий сравнения

LiCoO2

LiMn2O4

NMC

LiFePO4

LiNiCoAlO2

LTO

Номинал напряжения, В

3,6

3,7–3,8

3,6–3,7

3,2–3,3

3,6

2,4

Диапазон рабочих напряжений, В

3–4,2

3–4,2

3–4,2 или выше

2,5–3,65

3–4,2

1,8–2,75

Удельная энерго-

емкость, Вт·ч/кг

150–200, иногда до 240

100–150

150–220

90–120

200–260

70–80

С-рейтинг зарядки

0,7–1С

0,7–1С, максимум 3С

0,7–1С

0,5С

1С, до 5С

С-рейтинг разрядки

1С, но есть модели с 10С.

Импульсно – до 50С

1С, у ряда моделей 2С

1С, у ряда моделей до 25С

10С, импульсно до 30С

Циклический ресурс

500–1000

300–700

1000–2000

2000

500

3000–7000

Тепловой пробой

При 150 °С

При 250 °С

При 210 °С

При 270 °С

При 150 °С

Самые безопасные АКБ

Типичное применение

Фотоаппараты, цифровые камеры, смартфоны, ноутбуки, планшеты

Медицинское оборудование, электро-инструмент

Электро-транспорт, медицина

Везде, где нужны высокие токи нагрузки

Медицина, силовые агрегаты, техника

ИБП, уличное освещение, силовые агрегаты


Выводы

Аккумулятор 32700 LiFePO4 3,2В 5000мА*ч  фото

Аккумуляторные батареи и отдельные элементы питания выбираются в зависимости от необходимых характеристик. Лучшим набором рабочих параметров обладают Li-ion модели, причем они производятся с различным типом химии. Для автономного питания цифровой техники широко используются литий-кобальтовые элементы, характеризующиеся высокой плотностью энергии.

Литий-марганцевые ХИТ термически стабильны, допускают высокие токи заряда и разряда, поэтому успешно используются для питания мощных инструментов, электротранспорта, медицинского оборудования. Комбинация никеля, марганца и кобальта (NMC) обеспечивает Li-ion аккумуляторам отличные рабочие параметры и делает их лучшим выбором для мощных инструментов, персонального электротранспорта и различных силовых агрегатов.

Литий-железо-фосфатные АКБ имеют высокие значения силы тока, малое сопротивление и долгий срок службы. К тому же, они термически и химически стабильны, максимально безопасны в использовании и имеют широкий диапазон температур. Часто LiFePO4 применяются в качестве тяговых батарей для различных видов транспорта, складской техники, катеров, яхт, моторных лодок.

В нашей предыдущей статье рассказывается о BMS платах для электротранспорта.

Комментарии
Рекомендуемые товары