Внутреннее сопротивление складывается из сопротивления материала пластин, активного поверхностного слоя пластин, сепараторов, и сопротивления электролита, которое сильно зависит от температуры, снижение подвижности ионов и увеличение вязкости электролита повышают внутреннее сопротивление.

При температуре от -30°C до -40°C снижается скорость диффузии ионов электролита, проводимость активного слоя падает в восемь раз, проводимость сепараторов в четыре раза.

Основными свойствами электролита являются плотность, температура замерзания, вязкость и удельное сопротивление.

Плотность электролита находится линейной зависимости от температуры в диапазоне от 20 С до – 30 С и может определяться по формуле 1.28 + (Т-20)Х0.007

В диапазоне от 0°C до -30°C при падении температуры на 1°C:

– вязкость увеличивается на

– удельное сопротивление увеличивается на 15%

– емкость аккумулятора падает на 4%

Внутреннее сопротивление также увеличивается при разряде большими токами как результат уменьшения плотности электролита в порах активной массы и около электродов.

Зависимость удельного сопротивления электролита плотностью 1,30 г/см³ от температуры:

Соответственно, с падением температуры аккумулятора снижается максимальный отдаваемый батареей ток.

Как видно из вышеприведенных данных, с понижением температуры электролита с +40°С до -18°С удельное сопротивление

2. Напряжение на клеммах АКБ

Напряжение на клеммах аккумулятора является разницей значения электродвижущей силы (ЭДС) и падением напряжения на внутреннем сопротивлении аккумулятора, которое значительно зависит от температуры, плотности электролита и потребляемого тока.

Напряжение заряда при 20°С составляет 13,8 В, при снижении температуры должно увеличиваться на 0,003 В/град, что составляет при О°С дополнительно 0,6В (14,4В) и при -20°С  дополнительно 1,2В (15В).

Зимой АКБ страдают от недозаряда, особенно при коротких поездках. 

Напряжение на клеммах АКБ 12,72 В говорит о 100% заряде.

12,24 В – заряде 50%,

11,76 В соответствует полностью разряженному аккумулятору.

При частичном заряде падает плотность электролита и повышается вероятность его замерзания и разрушения батарей.
Электролит плотностью 1,28 замерзает при -65°C, плотностью 1.20 при -20°C, плотностью 1.10 при – 7 °C.

4. Емкость аккумулятора

Емкостью аккумулятора называется количество электричества, которое может отдать полностью заряженный аккумулятор при заданном режиме разряда, температуре и конечном напряжении. Емкость измеряют в ампер-часах и определяют по формуле C=Ip*tp, где С – емкость, а·ч;
Ip – сила разрядного тока, а;
tp – время разряда, ч.

Снижение емкости аккумулятора при понижении температуры вызвано повышением вязкости электролита и замедлением диффузии электролита в поры активной массы, внутренние слои которой не участвуют в реакции разряда.

5. Отдача по емкости

Отдача по емкости – отношение количества электричества, полученного от аккумулятора при разряде, к количеству электричества, необходимого для заряда аккумулятора до первоначального состояния при определенных условиях. Отдача по емкости зависит от полноты заряда, который падает с падением температуры электролита.

Выводы

Все вышесказанное объясняет значительное влияние холода на основные характеристики свинцовых аккумуляторов. В холодное время, разряженный после неудачного запуска двигателя и оставленный в машине почти новый аккумулятор, может быть испорчен в результате замерзания электролита.

Если рассматривать практический пример, то мы наблюдали падение емкости АКБ с 80 A/ч  до 12 А/ч при температуре -18°C и токе разряда 240А.

Пути снижения влияния холода на характеристики АКБ:

1. Утепление подкапотного пространства

2. Если автомобиль хранится в гараже, то можно подсоединить к аккумулятору коннекторы постоянного подключения и соединять его с зарядным устройством Optimate или Battery Service – данные зарядные устройства имеют режим хранения и не требуют отключения от акб после окончания процесса зарядки акб.

3. С периодичностью раз в неделю/месяц (в зависимости от состояния акб и температуры эксплуатации) подзаряжать аккумулятор зарядным устройством. 

4. Обязательно менять масло в двигателе на зимнее – это позволит не только снизить нагрузку на акб в момент старта двигателя, но и значительно увеличит срок его службы.

Ссылки по теме

• Снимать аккумулятор с мотоцикла на зиму или нет? 🏍

• Зарядные устройства Optimate на сайте компании

• Почему нужно использовать зарядные устройства OptiMate?

• OptiMate: Стандартные и расширенные функции зарядных устройств

• Купить зарядное устройство в нашем магазине

• Купить зарядное устройство Battery Service в нашем магазине

Коррозионная безопасность хранения — защита промышленности

Что такое литий-ионный аккумулятор?

Применение литий-ионных аккумуляторов

Влияние температуры на литий-ионные батареи

Внутренние механизмы безопасности для литий-ионных батарей

• Датчики температуры контролируют температуру ячейки
• Регуляторы напряжения контролируют и контролируют выход каждой ячейки
• Датчики измеряют и сообщают фактический процент заряда батареи
• Сепараторы предотвращают скачкообразный переход температуры из одной ячейки в другую

Особенности хранения литий-ионных аккумуляторов

Пример использования литий-ионного аккумулятора

Потребности ATC NT

Решение

Индивидуальные требования

Свяжитесь с нами

Стандарты, относящиеся к литий-ионным батареям

Ссылки

• Университет Бэттери. Артикул
• Экстремальные технологии. Как работает литий-ионный аккумулятор?
• Используйте. Как работает аккумулятор и 3 способа его испортить
• Интертек. МЭК-62133

Сможет ли свинцово-кислотный аккумулятор конкурировать в наше время?

Ответ ДА. Свинцово-кислотный аккумулятор — старейший из существующих аккумуляторов. Свинцово-кислотная батарея, изобретенная французским врачом Гастоном Планте в 1859 году, стала первой перезаряжаемой батареей для коммерческого использования. 150 лет спустя у нас все еще нет экономически эффективных альтернатив автомобилям, инвалидным коляскам, скутерам, тележкам для гольфа и системам бесперебойного питания. Свинцово-кислотные аккумуляторы сохранили долю рынка в приложениях, где новые химические составы аккумуляторов были бы слишком дорогими.
Свинцово-кислотные не поддаются быстрой зарядке. Типичное время зарядки составляет от 8 до 16 часов. Периодическая полная зарядка необходима для предотвращения сульфатации, и аккумулятор всегда должен храниться в заряженном состоянии. Если оставить аккумулятор в разряженном состоянии, это приведет к сульфатации, и перезарядка может быть невозможна.

Очень важно найти идеальное предельное напряжение заряда. Высокое напряжение (выше 2,40 В на элемент) обеспечивает хорошие характеристики батареи, но сокращает срок службы из-за коррозии сетки на положительной пластине. Низкий предел напряжения подвержен сульфатации на отрицательной пластине. Если оставить аккумулятор на плавающем заряде в течение длительного времени, это не приведет к повреждению.

Свинцово-кислотные не любят частые циклы. Полный разряд вызывает дополнительную нагрузку, и каждый цикл лишает батарею некоторого срока службы. Эта характеристика износа в той или иной степени применима и к другим химическим элементам аккумуляторов. Чтобы предотвратить нагрузку на аккумулятор из-за повторяющихся глубоких разрядов, рекомендуется использовать аккумулятор большего размера. Свинцово-кислотная система недорога, но эксплуатационные расходы могут быть выше, чем у системы на основе никеля, если требуются повторяющиеся полные циклы.

В зависимости от глубины разряда и рабочей температуры герметичный свинцово-кислотный аккумулятор обеспечивает от 200 до 300 циклов разрядки/зарядки. Основной причиной его относительно короткого срока службы является коррозия решетки положительного электрода, истощение активного материала и расширение положительных пластин. Эти изменения наиболее распространены при более высоких рабочих температурах. Велоспорт не предотвращает и не обращает вспять тенденцию.

Свинцово-кислотный аккумулятор имеет одну из самых низких плотностей энергии, что делает его непригодным для портативных устройств. Кроме того, производительность при низких температурах является маргинальной. Саморазряд составляет около 40% в год, один из лучших показателей на аккумуляторных батареях. Для сравнения, никель-кадмиевый аккумулятор саморазряжается за три месяца. Высокое содержание свинца делает свинцово-кислотные экологически безопасными.

Толщина пластины

Срок службы свинцово-кислотной батареи можно частично измерить толщиной положительных пластин. Чем толще пластины, тем дольше будет срок службы. При зарядке и разрядке свинец на пластинах постепенно выъедается и осадок выпадает на дно. Вес батареи является хорошим показателем содержания свинца и ожидаемого срока службы.

Пластины автомобильных стартерных аккумуляторов имеют толщину около 0,040 дюйма (1 мм), в то время как типичный аккумулятор для тележки для гольфа имеет толщину пластин от 0,07 до 0,11 дюйма (1,8–2,8 мм). Аккумуляторы для вилочных погрузчиков могут иметь пластины, толщина которых превышает 0,250 дюйма (6 мм). В большинстве промышленных затопленных аккумуляторов глубокого цикла используются пластины из свинца и сурьмы. Это увеличивает срок службы пластин, но увеличивает выделение газов и потери воды.

Герметичные свинцово-кислотные

, исследователи разработали необслуживаемую свинцово-кислотную батарею, которая может работать в любом положении. Жидкий электролит заливается во влажные сепараторы, а корпус герметизируется. Предохранительные клапаны обеспечивают вентиляцию во время заряда, разряда и изменения атмосферного давления.

В соответствии с различными потребностями рынка появились две свинцово-кислотные системы: небольшая герметичная свинцово-кислотная система (SLA), также известная под торговой маркой Gelcell, и более крупная свинцово-кислотная система с регулируемым клапаном (VRLA). Обе батареи похожи. Инженеры могут возразить, что слово «герметичный свинцово-кислотный» является неправильным, поскольку ни одна перезаряжаемая батарея не может быть полностью герметичной.

Герметичный свинцово-кислотный аккумулятор рассчитан на 5-часовой (0,2) и 20-часовой (0,05°C) разряд. Более длительное время разряда дает более высокие показания емкости из-за меньших потерь. Свинцово-кислотные хорошо работают при высоких токах нагрузки.

Аккумуляторы с абсорбированным стекловолокном (AGM)

AGM — это герметичный свинцово-кислотный аккумулятор нового типа, в котором между пластинами используются абсорбированные стеклянные маты. Он герметичен, не требует технического обслуживания, а пластины жестко закреплены, чтобы выдерживать сильные удары и вибрацию. Почти все батареи AGM являются рекомбинантными, то есть они могут рекомбинировать 99% кислорода и водорода. Потерь воды почти нет.

Зарядное напряжение такое же, как и у других свинцово-кислотных аккумуляторов. Даже в условиях сильного перезаряда выброс водорода ниже 4%, указанных для самолетов и закрытых помещений. Низкий саморазряд 1-3% в месяц позволяет длительное хранение без подзарядки. AGM стоит в два раза дороже залитой версии той же емкости. Из-за долговечности в немецких автомобилях с высокими характеристиками используются батареи AGM, а не залитые.

Преимущества

• Недорогой и простой в изготовлении.
• Проработанная, надежная и хорошо изученная технология. При правильном использовании свинцово-кислотные аккумуляторы долговечны и обеспечивают надежную работу.
• Саморазряд является одним из самых низких среди аккумуляторных систем.
• Высокая скорость разряда.

Ограничения

• Низкая плотность энергии — плохое соотношение веса и энергии ограничивает использование в стационарных и колесных установках.
• Нельзя хранить в разряженном состоянии — напряжение элемента никогда не должно падать ниже 2,10 В.
• Допускает только ограниченное количество циклов полной разрядки — хорошо подходит для резервных приложений, требующих лишь редких глубоких разрядов.