Тяговые аккумуляторы (акб) для лодочных моторов и другой техники, особенности эксплуатации

Можно ли зарядить литиевые аккумуляторы

Сейчас популярным у многих пользователей стал литиево-ионный аккумулятор 18650. Как быть, если прибор «умер»? Простой подзарядкой его работоспособность не восстановить. Подобные разновидности АКБ глубоких разрядов не переносят. Так, как же восстановить аккумулятор 18650 после глубокого разряда?

Литий-ионный аккумулятор (18650)

В литиевых приборах предусмотрен специальный диод, который дает доступ новому заряду. Но на выходе препятствием станет ноль. Его требуется активировать для продолжения подпитки. Нужны такие условия, чтобы произошло изменение сигнала, и достичь нужной цифры напряжения: 3.1-3.2 Вольт. Только так восстановится функционал батареи 18650.

Сульфатация

Сульфатация аккумуляторных пластин в зависимости от количества циклов заряда-разряда аккумулятора

Вода, выкачиваемая из резервуара, в сначала выходит из его первого отсека. Если бак сразу наполнить вновь, уровень воды во внутренних секциях почти не изменится и время заполнения окажется не большим. Но если оставить бак с полупустым первым отсеком на долго, вода из внутренних отделений перетечет в первую секцию и, чтобы заполнить бак целиком, понадобится больше времени.

При разряде аккумулятора ток в первую очередь поступает с поверхности пластин. Если аккумулятор зарядить сразу, внутренние области пластин не успеют разрядится, и перезарядка не займет много времени. Но если аккумулятор оставить в частично разряженном состоянии, напряжение по толщине пластин выровняется и внутренние области окажутся разряженными. Время зарядки возрастет, но если ее не выполнить полностью пластины аккумулятора станут уязвимы для сульфатации.

Правила зарядки лодочных тяговых АКБ

При выборе, как заряжать тяговые аккумуляторы для лодочных электромоторов , нужно учесть где вы будете заряжать АКБ. С LiFePO 4 это проще, можно легко вынуть батарею из лодки и отнести в место зарядки одному. Также надо определить интенсивность зарядки. Если используется тяговая АКБ 40-100 Ампер-час, можно воспользоваться портативным ЗУ с током заряда до 10 А и зарядка будет завершена за 4-10 часов.

При отсутствии на лодке или другом судне закрытых отсеков необходимо применять полностью водонепроницаемые ЗУ с категорией защиты IP67 или IP68. Используемые зарядные устройства должны предназначаться для конкретного типа АКБ, в противном случае они могут подавать неподходящие значения тока и нанести лодочной батарее существенный вред.

Особенности конструкции

Главными элементами, конструктивно отличающими аккумуляторы глубокого разряда от батарей общего назначения являются пластины. В этих батареях используются более толстые пластины с более плотным слоем активного вещества и более толстые сепараторы. Сплавы пластин могут содежрать больше сурьмы. Чем толще пластины, тем лучше их способность противостоять коррозии во время зарядно-разрядных процессов.

С точки зрения типов, батареи представлены как в классическом исполнении (заливные), так и в герметизированном (VRLA). Герметизированные могут иметь абсорбированный (AGM) или электролит в форме геля (Gel). Пластины могут использоваться как трубчатые, так и плоские (намазные) во всех типах аккумуляторных батарей.

БАТАРЕИ AGM

Усовершенствованный свинцово-кислотный тип. Содержат абсорбированный электролит (не жидкий). Между пластинами из свинца высокой очистки плотно размещены микропористые маты из стеклоткани, которые пропитаны электрохимической жидкостью. Имеют клапанную регулировку (VRLA) и не требуют обслуживания. Могут размещаться в любом положении, кроме «вверх дном». Устойчивы к вибрациям, морозу, перепадам температур. Низкое внутреннее сопротивление обеспечивает постоянный ток даже в разряженном состоянии. Предназначены для автономной работы оборудования и автомобилей, в том числе с системой start-stop и энергоемким электрооснащением.

Преимущества аккумуляторов AGM:

увеличенная емкость;
высокая отдача и скорость заряда;
отсутствие эффекта сульфатации и осыпания;
закрытая рекомбинация испарений (полностью герметичный корпус);
стойкость к циклическим нагрузкам (на 400% выше, чем у классических WET);
повышенная одномоментная отдача пусковых токов (больше на 200-300%);
долговечность (до 8-10 лет);
устойчивость к частым и глубоким разрядам (до 200-400 циклов в «ноль»).

Из относительных недостатков следует отметить более высокую цену (в 2 раза дороже жидкостных аналогов) и необходимость применения специальных зарядных устройств.

На практике отлично себя зарекомендовали немецкий аккумулятор Bosch (серия S5A) и австрийский автоаккумулятор Banner60 линейки Running Bull AGM (емкостью от 60 Ач до 105 Ач).

CA+CA
Специальная модификация свинцово-кислотной батареи с жидким электролитом. Особенность технологии – добавление 0,1%-ного кальция (Ca, или Calcium) в состав пластин положительного и отрицательного электродов. Отказ от метода литья в пользу штамповки позволил формировать тонкие, прочные и сложно перфорированные решетки без выгорания легирующего элемента. Это обеспечило максимальную устойчивость к саморазряду, химической коррозии и осыпанию при вибрациях.

Несмотря на устоявшийся маркетинговый термин «кальциевый АКБ», технически корректное название – «свинцово-кальциевый Ca/Ca».

Преимущества аккумуляторов Ca+Сa:

защита от перезаряда;
увеличенная емкость и мощность при компактных габаритах;
удобный необслуживаемый корпус;
безопасность эксплуатации;
высокий ток холодного старта;
устойчивость к механическим нагрузкам;
минимальный электролиз воды;
неплохой срок службы (5-6 лет).

Надежный, но технологически сложный АКБ дороже других жидкостных аналогов. К критическим недостаткам можно отнести большую потерю емкости при глубоком (до 20%) и полном (до 50%) разряде. Боится длительных простоев. Не подходит для авто с системой «старт-стоп». Оптимизирован для регулярных дальних поездок. Имеет улучшенную «серебряную» модификацию Ca/Ag с более высокими пусковыми токами, в которой пластины легированы расплавом кальция с драгметаллом.

Среди востребованных рынком и пользователями кальциевых батарей следует выделить автомобильный аккумулятор Delkorлинейки CalciumBattery.Южнокорейский брендсотрудничает с Hyundai, Honda, KIA, Suzuki, Isuzu. Выпускает продукцию под японский (JIS), американский (BCI) и европейский (DIN) стандарты. Популярные модели АКБ Ca/Ca: Delkor 56530 (12В/65Ач/550А), Delkor 80D26L (12В/75Ач/600А), Delkor 105D31R (12В/90Ач/750А). Высоким качеством и долговечностью отличаются кальциевые АКБ Banner серий Power Bull (повышенная емкость), Starting Bull (максимальные пусковые токи) и Uni Bull (универсальный с четырьмя токовыводами).

CSB

Торговая марка CSB Battery основана в 1986 г, с 2015 г. принадлежит концерну Hitachi Chemical. Основное производство в Тайване, есть заводы во Вьетнаме и на Филиппинах. Качество продукции признано во всем мире. Именно такие батареи устанавливают в свое оборудование APC, Eaton, MGE и др. производители ИБП. У CSB есть официальные дистрибьюторы по всему миру, в РФ это компания Выбор.

Особенности продукции

На момент написания обзора представлено 13 линеек АКБ для ИБП. Подавляющее большинство представлено батареями по технологии AGM. Для ИБП к газовому котлу наиболее привлекательными являются следующие модификации:

GP. Это стандартная серия общего применения, наиболее распространенная, поэтому не проблема подобрать. Емкость в пределах от 4,5 до 100 А*ч, напряжение 6 или 12 В. Срок службы 5 лет.
GPL. Емкость в диапазоне от 7,2 до 100 А*ч. Напряжение 12 В .Срок службы увеличен до 10 лет.
HRL. Емкость в диапазоне от 8,5 до 132 А*ч. Напряжение 12 В. Срок службы 10 лет.
EVX. Емкость от 7,2 до 75 А*ч. Напряжение 12 В. Стойки к полному разряду – до 400 циклов. Срок службы 8 лет.

Производитель предлагает конструкции батарей, адаптированные для работы в буферном или циклическом режимах – от 260 до 400 циклов.

Модели от CSB
Характеристики	GPL12400	GPL12750	GPL121000
Технология	AGM
Напряжение, В	12
Емкость, А*ч	40	80	100
Масса, кг	14,5	25,6	33,5
Срок службы, лет	10
Примерная цена, руб.	8800	15000	20100

Вывод: это одно из лучших предложений по соотношению цены и качества. Бренд широко представлен в СНГ. Выше вероятность, что попадется оригинал, если покупать не на рынке. Однако при покупке нужно быть внимательным – часто подделывают. Широкий ассортимент позволяет подобрать модель под строгие эксплуатационные запросы.

Конструкция АКБ глубокого разряда

Двенадцативольтовые аккумуляторы глубокого разряда для лодочных моторов состоят из шести ячеек, напряжение каждой из которых составляет 2,1 Вольт. Последовательное подключение ячеек осуществляется посредством подсоединения положительного вывода к отрицательному. Положительные и отрицательные пластины ячеек разделены тонкими листами электроизоляционного материала, который предупреждает короткое замыкание. Пластины расположены в ячейке в порядке чередования.

Сами пластины состоят из металлической сетки, выступающей в качестве несущего каркаса для запрессованного в нее пористого активного материала.

Пластины помещаются в ячейки только после затвердевания. Корпус аккумуляторов глубокого разряда выполнен из полипропиленового высокопрочного материала. Помещенные в корпус ячейки подключаются к клеммам, после чего корпус закрывается крышкой и происходит заливка электролита.

Коротко о строении

Аккумулятор (как мы уже не раз говорили) состоит из пакетов свинцовых пластин (это минусовые) и пакетов диоксида свинца (это плюсовые), между ними пролагается специальный диэлектрик, который не дает пластинам перемыкать. Такие «наборы» погружаются в кислотный электролит (35% серной кислоты + 65% дистиллированной воды), после чего они готовы накапливать заряд. Всего таких разделов 6 штук или как их называют банок. Каждый из разделов дает напряжение примерно в 2,1 Вольта, если перемножить на «6» — вот вам и 12,6 – 12,8Вольта.

Само строение очень прочное, но слабым звеном в этой цепочке является электролит, а в частности серная кислота. Именно из-за нее и происходят частые выходы из строя аккумуляторов при глубоких разрядах.

А вот вторая составляющая, дистиллированная вода, косвенно способствует выходу из строя при перезаряде! Потому как:

Начинает кипеть, а соответственно температура внутри банки – повышается, что негативно влияет на пластины, они попросту могут осыпаться.
Имеет обыкновение испаряться, что уменьшит емкость АКБ, и негативно скажется на пластинах.

Аккумуляторы OPzS Exide — характеристики

Тип	Напряжение, В	Емкость 1,8 В/эл., 20°C, Ач	Габариты, мм*	Монтажная длина (B/L), мм	Вес с электролитом, кг	Вес электролита,** кг	Внутреннее сопротивление, мОм	Ток короткого замыкания, А	Тип вывода	Кол-во пар полюсов
OPzS блоки
12V 1 OPzS 50 LA	12	50	275х208х385	285	35	15	18,18	688	F-M8
12V 2 OPzS 100 LA	12	100	275х208х385	285	45	14	9,26	1314	F-M8
12V 3 OPzS 150 LA	12	150	383х208х385	393	64	19	6,46	1884	F-M8
6V 4 OPzS 200 LA	6	200	275х208х385	285	41	13	2,68	2283	F-M8
6V 5 OPzS 250 LA	6	250	383х208х385	393	56	20	2,39	2800	F-M8
6V 6 OPzS 300 LA	6	300	383х208х385	393	63	20	1,96	3106	F-M8
OPzS Элементы (согласно DIN 40736 ч.1)
4 OPzS 200 LA	2	210	105х208х405	115	16,6	4,6	0,83	2450	F-M8
5 OPzS 250 LA	2	260	126х208х405	136	20,0	5,8	0,72	2850	F-M8
6 OPzS 300 LA	2	310	147х208х405	157	23,3	6,9	0,63	3250	F-M8
5 OPzS 350 LA	2	380	126х208х520	136	26,7	8,1	0,63	3250	F-M8
6 OPzS 420 LA	2	455	147х208х520	157	31,0	9,3	0,56	3650	F-M8
7 OPzS 490 LA	2	530	168х208х520	178	35,4	10,8	0,50	4100	F-M8
6 OPzS 600 LA	2	680	147х208х695	157	43,9	13,0	0,47	4350	F-M8
8 OPzS 800 LA	2	910	215х193х695	225	59,9	17,1	0,30	6800	F-M8	2
10 OPzS 1000 LA	2	1140	215х235х695	225	73,2	21,7	0,26	7900	F-M8	2
12 OPzS 1200 LA	2	1370	215х277х695	225	86,4	26,1	0,23	8900	F-M8	2
12 OPzS 1500 LA	2	1700	215х277х845	225	108,0	33,7	0,24	8500	F-M8	2
16 OPzS 2000 LA	2	2250	215х400х815	225	151,0	50,0	0,16	12800	F-M8	3
20 OPzS 2500 LA	2	2800	215х490х815	225	184,0	60,0	0,12	17000	F-M8	4
24 OPzS 3000 LA	2	3350	215х580х815	225	217,0	71,0	0,11	18600	F-M8	4

* Использование специальных керамических фильтр-пробок взамен стандартных, может превышать указанную высоту.

** Плотность электролита — 1,24 кг/дм3

Продолжить чтение

Акумуляторы глубокого разряда
66

Аккумуляторы глубокого циклирования Аккумуляторные батареи общего назначения не рассчитаны на тяжелые циклические режимы работы, которые имеют место в автономных системах электроснабжения. При глубине разряда более 15-20% срок их службы существенно сокращается. Поэтому мы рекомендуем в автономных системах электроснабжения использовать специальные…
Сравнение аккумуляторов
57

Сравнение аккумуляторов различных производителей При проектировании системы автономного или резервного электроснабжения всегда стоит вопрос — какие аккумуляторы лучше выбрать? На рынке представлены множество брендов, типов, и моделей аккумуляторных батарей, и разобраться в них очень непросто. Часто наши клиенты задают вопрос…

Проверка АКБ глубокого разряда

Работоспособность аккумуляторов проверяется несколькими способами:

Визуальный осмотр.
Зарядка.
Удаление поверхностного заряда.
Измерение плотности электролита.
Проверка под нагрузкой и перезарядка.

Плотность электролита проверяется при помощи ареометра, который чаще всего применяется для не герметичных аккумуляторов. При ежедневной эксплуатации батареи используется тестер нагрузки.

Аккумуляторная батарея осматривается на наличие очевидных дефектов — вздутие или коррозия кабелей, понижение уровня электролита, загрязнение крышки, коррозия или снижения плотности зажимов клемм, повреждение или протечки корпуса.

Низкий уровень электролита поднимается до необходимого уровня посредством доливки дистиллированной воды. Пластины всегда должны находиться под слоем электролита, но при этом необходимо избегать перелива.

Аккумулятор глубокого разряда 100 А*ч заряжается до полной емкости. При наличии разницы между ячейками проводится зарядка при повышенном напряжении.

В результате заряда или разряда у поверхности пластины образуется поверхностный заряд, представляющий собой неравномерную смесь воды и серной кислоты. Устраняют поверхностный заряд одним из нижеописанных способов:

Аккумулятор оставляется на четыре-двенадцать часов для снятия поверхностного заряда.
На пять минут подключается нагрузка, равная 30% от емкости батареи, после чего выжидается пять-десять минут.
Нагрузка аккумулятора устанавливается на половине ССА батареи на 15 секунд.

АКБ стартовые и глубокого разряда

Чтобы зарядить 12-вольтовую аккумуляторную батарею зарядное устройство должно обеспечить напряжение не менее 14 вольт. Однако если напряжение превысит 15 вольт, то аккумулятор перегреется, в нем начнется газообразование, испарение электролита и деформация пластин.

Так выглядят ячейки различных свинцово-кислотных аккумуляторов — жидко-кислотного, AGM и гелевого

Аккумуляторы заряжаются и разряжаются благодаря диффузии – процессу проникновения ионов в активный материал пластин. Диффузия протекает медленно, начинается на поверхности пластины, а затем распространяется вглубь ее активного материала. Во время разряда пластины тягового аккумулятора поглощают кислоту из электролита и на них образуется сульфат свинца. Количество электролита в ячейке остается прежним, однако содержание кислоты в нем уменьшается.

При зарядке процесс идет в обратном направлении. Кислота выделяется на обеих пластинах — положительная превращается в оксид свинца, а отрицательная в пористый, похожий на губку свинец. После того, как аккумулятор зарядится, получаемая им электрическая энергия перестает трансформироваться в химическую, а тратится на разложение воды на водород и кислород.

У аккумуляторов глубокого разряда (тяговых) толстые пластины. Именно благодаря толстым пластинам и плотному активному материалу в решетках, тяговые аккумуляторы и держат заряд на протяжении длительного времени. Чтобы диффузия произошла не только на поверхности, но и распространилась вглубь толстых пластин, тяговые аккумуляторы заряжают в несколько стадий. Эта общепринятая в настоящее время технология заряда основана на способности батарей абсорбировать разный по силе ток в зависимости от состояния заряда.

Стадия насыщения

Первый этап трехступенчатой зарядки – фаза насыщения. Аккумулятор заряжается быстро, выходной ток зарядного устройства максимальный, а напряжение на аккумуляторе зависит от степени разряда батареи. Продолжительность этапа насыщения определяется отношением емкости, которую требуется восстановить, к току зарядки.

Как продлить срок службы тяговых свинцово-кислотных аккумуляторов

Герметизированные тяговые свинцово-кислотные аккумуляторы Volta bikes серии 6DZM предназначены для использования в лёгком электротранспорте. Свинцово-кислотные аккумуляторы устанавливаются почти во всех моделях электроскутеров и электроквадроциклов, некоторых моделях электровелосипедов и электросамокатов. Это неприхотливый и надёжный источник постоянного тока, не требующий какого-либо обслуживания на протяжении всего срока службы, который к тому же, стоит дешевле литий ионных аккумуляторов аналогичной ёмкости.

Обычно, тяговые свинцово-кислотные аккумуляторы Volta bikes, при правильной эксплуатации, служат от 3-х до 4-х лет. В условиях постоянных полных разрядов, срок службы может сократиться до 2 лет. При эксплуатации с небольшим уровнем разряда, аккумуляторы могут работать до 5 – 7 лет. Соблюдая несложные правила, можно максимально увеличить ресурс тяговых свинцово-кислотных аккумуляторов.

В начале эксплуатации, определите максимальное расчётное время заряда своей свинцово-кислотной аккумуляторной батареи, разделив ёмкость батареи в ампер часах на силу тока зарядного устройства в амперах. Например, полностью разряженная (до 10.5v) аккумуляторная батарея 24v14Ah при температуре + 25 градусов Цельсия будет заряжаться зарядным устройством с силой тока 1.8А примерно 7.8 часа. (7 час. 50 мин. + / — 30 минут).

Свинцово — кислотные аккумуляторы – химический источник тока. При подаче тока от зарядного устройства, в аккумуляторе происходят одни химические реакции, при разряде аккумулятора – другие. Подробнее об этом можно прочесть здесь. На скорость протекания химических реакций влияет температура электролита. Оптимальная температура электролита +25 градусов Цельсия. Именно для этой температуры указана номинальная ёмкость аккумуляторов. При повышении температуры электролита, – их ёмкость увеличивается, при понижении – уменьшается.

Если температура аккумуляторов ниже рекомендуемой для зарядки (18 – 25 градусов Цельсия), то время их зарядки увеличится пропорционально снижению температуры. При температуре ниже +10 градусов Цельсия, эффективность зарядки сильно снижается. При отрицательных температурах электролита, полноценно зарядить свинцово-кислотный аккумулятор, — практически невозможно. Поэтому, перед зарядкой, аккумуляторы рекомендуется прогреть, поместив в помещение с комнатной температурой воздуха на несколько часов.

Аналогия с баком для воды

Понять процессы заряда и разряда аккумулятора помогает сравнение его пластин с баком для воды.

Аналогия с баком для воды, в который подключенный насос закачивает воду, помогает понять процесс зарядки аккумулятора глубокого разряда

Представим закрытый бак внутри которого от верхней крышки до дна установлено несколько сплошных перегородок. В нижней части каждой перегородки расположена полупроницаемая мембрана. К резервуару подсоединен насос, который закачивает в него воду.

Постепенно вода заполняет первую секцию бака. Через некоторое время давление воздуха в отсеке повышается, первая мембрана срабатывает и пропускает воду во второе отделение. Вода заполняет второй отсек, но давление в нем остается меньше, чем в первом. Если насос продолжает работу, то давление воды в первом и втором отсеках возрастает до тех пор, пока не откроется второй клапан, и вода не попадет в третью секцию.

Зарядка аккумулятора напоминает заполнение бака водой. Зарядный ток в первую очередь поглощается поверхностью пластин. Напряжение в поверхностных зонах возрастает и возникающая между наружными и внутренними областями разность потенциалов заставляет ток течь вглубь пластины.

Допустимый ток зарядки

Самая высокая разность давлений между отсеками в баке возникает, когда в нем заполнена только первая секция. В этот момент вода течет через мембраны быстрее всего. По мере того, как давление во внутренних областях бака растет, разность давлений между отделениями снижается, и скорость заполнения отсеков уменьшается.

Похожим образом выглядит процесс зарядки аккумулятора. У разряженной батареи внутри пластин низкое напряжение. Сразу после включения генератор повышает напряжение на поверхности пластин, разность потенциалов по толщине пластины возрастает до максимального значения и скорость приема заряда внутренними областями пластины также становится максимальной. Внутренние области пластин поглощают заряд, разница напряжений уменьшается и скорость зарядки замедляется.

В примере с баком воды, первый отсек резервуара похож на участок аккумуляторной пластины, непосредственно соприкасающийся с электролитом. Внутренние секции бака – на внутренним части аккумуляторных пластин.

В стартовом аккумуляторе много тонких пластин, общая площадью поверхности которых велика. Такой аккумулятор похож на бак в котором первое отделение занимает большую часть объема. Стартовый аккумулятор допускает относительно высокий зарядный ток и заряжается очень быстро. В аккумуляторе глубокого разряда с жидким электролитом пластин меньше, но они толще. Аналог этого аккумулятора – бак с маленьким первым отделением и большими внутренними отсеками. Во время зарядки первая секция бака заполняется быстро (поверхности пластин заряжаются), после этого скорость приема заряда замедляется. Требуется время, чтобы заряд проник во внутренние области пластин. Еще больше времени необходимо, чтобы разряженный тяговый аккумулятор зарядить на 100%.

Неравномерность зарядки аккумулятора иллюстрирует следующий факт. 90% заряда можно восстановить в течении 60% времени зарядки. На десять оставшихся процентов емкости расходуется 40% времени.

Как они устроены

Конструкция аккумулятора глубокого разряда

Двенадцати вольтовый аккумулятор глубокого разряда состоит из шести ячеек, каждая из которых имеет напряжение 2.1 вольт. Ячейки подключены между собой последовательно — положительный вывод одной к отрицательному выводу другой. Каждая ячейка состоит из соединённых между собой положительных и отрицательных пластин, которые разделены тонкими листами пористого электроизоляционного материала, предотвращающего короткое замыкание пластин между собой. Пластины в ячейке чередуются – за положительной идет отрицательная, за отрицательной положительная и так далее.

Пластина состоит из металлической сетки, которая служит несущим каркасом для активного пористого материала, запрессованного в сетку.

После того как пластины затвердевают, они вставляются в ячейки, а те в свою очередь в высокопрочный и жесткий корпус из полипропилена. Ячейки подключаются к клеммам, а корпус закрывается крышкой и заливается электролитом.

Причины выхода из строя аккумуляторов глубокого разряда

В холодном климате, аккумулятор стареет из-за того, что положительно заряженная пластина осыпается из-за расширения и сжатия, возникающего во время разряда и зарядки. Коричневый осадок, шлам или грязь скапливаются в нижней части корпуса батареи и вызывают короткое замыкание ячеек. В жарком климате, дополнительные причины отказа – увеличение размеров положительной пластины, коррозия ее решетки, вспучивание пластин и испарение воды. Глубокий разряд, нагрев, работа в условиях вибрации, перезарядка и недозарядка ускоряют процесс старения.

Еще одна причина преждевременного выхода аккумулятора глубокого разряда из строя это сульфатация.