Какой аккумулятор лучше литий ионный или свинцово кислотный

Экономическое сравнение применения в ИБП батарей на базе свинцово-кислотных и литий-ионных элементов

До недавнего времени наиболее распространенным способом накопления электрической энергии являлось применение свинцово-кислотных аккумуляторных батарей. Они, например, широко используются в системах бесперебойного электроснабжения малой мощности, но абсолютно непригодны для перекачки больших потоков энергии в ежедневном режиме. С развитием технологий на рынке появились литий ионные (ЛИА) АКБ.

Высокая реактивность и способность лития интеркалировать (проникать) в кристаллическую решетку другого материала позволяет сохранить в атомных связях большое количество энергии, поэтому служит идеальным накопителем.

Благодаря наноструктурированной топологии, литий-ионные АКБ имеют безусловные преимущества перед всеми существующими на сегодняшний день аналогами по ряду технических характеристик:

Еще несколько лет назад, свинцовые АКБ не имели конкурентов в этой области, так как альтернативные АКБ, были очень дорогостоящими, в связи с чем их применение было экономически не выгодно.

Но с развитием технологий, на рынке появились литий ионные (ЛИА) АКБ, которые на первый взгляд имеют более высокую цену, тем не менее, если рассмотреть более внимательно, то в системах ИБП от 50кВт, применение именно ЛИА, имеет более высокую экономическую эффективность. Ниже приведены сравнения.

Основными параметрами любой АКБ, является:

В ЛИА как таковой химической реакции не происходит, а происходит миграция ионов лития с электрода на электрод, накапливая или отдавая заряд, за счет чего ЛИА имеет значительно лучшие характеристики. Разряд силой тока, пятикратно превосходящей номинальную емкость АКБ – штатный режим работы. Допускается параллельное соединение, т.к. контроллер заряда/разряда установлен на каждом элементе батареи.

Для оценки экономической выгоды от применения той или иной технологии, рассмотрим затраты на первичную установку, а так же затраты на дальнейшую эксплуатацию. В качестве примера примем ИБП на 300 кВА со временем бесперебойной работы 30 мин. Это время было выбрано потому, что именно этого времени хватит в случае необходимости запустить, и ввести в рабочий режим резервный генератор, а генераторы как известно заводятся далеко не с первого раза, особенно если стоят в резерве.

Разряд Свинцово-кислотной АКБ постоянным током, А.
Конечное напряжение 1,75В элемент при температуре 20°С

Итог. Первичная стоимость свинца будет больше, а также при первичной разнице в стоимости в 11% применение ЛИА позволит:

Применение нашей технологии позволяет осуществить прямую замену Свинцово-кислотных или Никель-Кадмиевых АКБ на ЛИА, БЕЗ каких либо конструктивных изменений или дополнений к системе заряда или подключения! Даже перемычки могут остаться старые.

Источник

Какой аккумулятор лучше, литиевый или свинцовый

Статья обновлена: 2021-12-14

Свинцово-кислотные батареи были разработаны еще в 1850-х годах, но по-прежнему используются в различных сферах. На смену обслуживаемым моделям в 1970-х годах пришли герметичные свинцово-кислотные батареи, не требующие обслуживания. Сейчас широко используются разработки с абсорбирующим стеклянным матом (AGM) и гелевым электролитом (GEL или VRLA).

В 1980-х годах у батарей на основе свинца появился солидный конкурент – литий-ионные АКБ. Вначале они производились с катодом на основе оксида кобальта. Со временем появились варианты с другими типами химии: с добавлением никеля, марганца, кобальта, алюминия, литий-железо-фосфатные, литий-титанатные и др. В будущем ожидается, что Li-ion аккумуляторы полностью вытеснят устаревших конкурентов. Но пока для многих покупателей остается актуальным вопрос, что выбрать: литиевый аккумулятор или свинцовый?

Виды аккумуляторных батарей

Свинцовые и литиевые аккумуляторы включают в себя несколько подвидов. Каждый из них отличается от аналогов технологией производства и техническими характеристиками. Рассмотрим основные типы АКБ с их особенностями:

Сравнение свинцовых и литиевых АКБ

Технология производства влияет на характеристики АКБ, определяет их преимущества и недостатки. Чтобы выяснить, батарея какого типа больше соответствует конкретным требованиям, нужно сопоставить их отличия. Сравнение по основным параметрам приведено в таблице:

Около 1000 циклов и больше, в зависимости от типа химии

Долив дистиллированной воды (для обслуживаемых моделей), периодическая чистка от окиси, замена перемычек, продувка от пыли и грязи.

Нужно только следить за состоянием батареи и заряжать ее.

Возможность многосменного использования, например, для работы клининговой или складской техники

Возможность дробного заряда и быстрой подзарядки

Возможно газовыделение и утечка электролита (у обслуживаемых моделей)

Потребность в специальном помещении для зарядки

Какая АКБ лучше?

Так что лучше, свинцово-кислотный или литий-ионный аккумулятор? Очевидно, что по соотношению цены и рабочих характеристик выигрывают Li-ion модели, особенно на основе литий-железо-фосфата. Такие батареи отлично подходят для лодочных электромоторов, складской и клининговой техники, инвалидных колясок, гольфкаров, электровелосипедов и другого транспорта на электротяге. Они обеспечивают технике стабильное электропитание и позволяют полноценно использовать возможности оборудования.

В некоторых сферах практически наравне используются как литий-ионные, так и свинцово-кислотные АКБ. Например, они устанавливаются на гольфкары, поломоечные машины, вилочные погрузчики, источники бесперебойного питания, используются в тандеме с лодочными электромоторами. Аккумуляторы типа AGM подходят для небольших ИБП, инвалидных колясок, аварийного освещения. Гелевые модели используются для более крупных ИБП, складской и клининговой техники.

Li-ion аккумуляторы обеспечивают автономное питание всевозможных устройств – от фонариков и электронных сигарет до электромобилей. Во многих случаях такие источники питания не имеют равных, в т. ч. при оснащении цифровой техники, портативных устройств, дронов, радиоуправляемых моделей, гироскутеров, моноколес, электросамокатов и других видов персонального электротранспорта. Такая универсальность позволяет заменить свинцовые батареи современными литиевыми аналогами практически во всех сферах. В частности, такая замена позволяет сократить расходы при использовании погрузчиков и складской техники.

После сравнения, чем отличается литиевый аккумулятор от свинцового, часто появляется идея о замене АКБ на батарею типа Li-ion или LiFePO4. И в теории, и на практике это решение оказывается рациональным. Литиевая технология выигрывает по всем характеристикам – от жизненного цикла, удельной емкости и проводимости зарядов до комфорта и безопасности использования аккумуляторов.

Чтобы использовать вместо свинцово-кислотной батареи модель на основе ионов лития, нужно убедиться в их взаимозаменяемости. Как правило, свинцово-кислотные аккумуляторы имеют напряжение 12 В или 24 В, но и 36, 48 и 60 Вольт не проблема. Для замены используются Li-ion или LiFePO4 батареи идентичного вольтажа. Для этого литиевые элементы питания собираются в единую систему по подходящей схеме и оснащаются общей БМС платой.

На практике замена свинцово-кислотных АКБ на модели класса LiFePO4 обеспечивает следующие преимущества:

Выводы

В вопросе, какой аккумулятор лучше, свинцово кислотный или литиевый, нет единого мнения. Несмотря на стремительное развитие литиевых технологий, АКБ не сдают позиций и все еще используются при оснащении складской техники, гольфкаров, ИБП и других устройств. Но в силу объективных преимуществ литиевые АКБ все чаще становятся приоритетными.

При выборе оптимального источника питания сегодня лидируют литий-железо-фосфатные батареи. Они имеют стабильную химическую структуру, широкий диапазон рабочих температур и большой циклический ресурс, быстро заряжаются, не боятся глубокого разряда и жестких условий эксплуатации. Такие АКБ часто используются в качестве тяговых батарей для электротранспорта, лодочных моторов, клининговой и складской техники.

Источник

Правда и мифы о литий-ионных и свинцово-кислотных аккумуляторах

Миф первый

Литий-ионные аккумуляторы не безопасны и лучше их не использовать в качестве источника питания электрического погрузчика, штабелёра, электротележки. Они могут взрываться, самовозгораться, поэтому лучше с ними не связываться

Трудно было бы с этим спорить, если бы мы были в 80-х годах прошлого века. Действительно первые образцы литий-ионных батарей не отличались высокой безопасностью. При работе такой батареи существовал риск короткого замыкания внутри элементов, нагрева и даже возгорания. Обычно это могло произойти в конце срока службы по причине низкой химической стабильности компонентов батареи.

В первых коммерческих литий-ионных батареях, выпущенных компанией Sony в 1991 году, металлический литий был заменен на более безопасную ионную форму. Однако даже после этого сфера использования данных аккумуляторов ограничивалась мелкой бытовой электроникой. Речи об использовании литий-ионных батарей в качестве источника питания складской техники тогда даже не было.

Ситуация кардинально изменилась в 1997 году, когда было изобретено новое соединение – литий-железо-фосфат (LiFePo4) в качестве катодного материала литий-ионных аккумуляторов. Это соединение является безопасным, и не содержит ядовитых веществ. Правда только в 2005-2006 годах ученым в США удалось окончательно доработать эту «химию», так чтобы стало возможным её коммерческое использование. В результате появились на свет литий-железо-фосфатные аккумуляторы с поистине революционными характеристиками в сравнении с обычными свинцово-кислотными батареями. Именно литий-железо-фосфатные батареи используются для питания электропогрузчиков и складской техники.

Кроме безопасного химического состава каждая литий-ионная тяговая батарея имеет блок управления (BMS), который управляет процессом заряда-разряда, защищает ячейки батареи от перезаряда и глубокого разряда. Даже если по какой-то причине BMS не отключит батарею в экстренной ситуации, то каждая ячейка имеет предохранительный клапан на случай перезаряда или короткого замыкания. Клапан сбросит внутреннее давление в ячейке в нештатной ситуации, чтобы избежать взрыва.

А как же относится к случаям возгорания и/или взрыва литий-ионных батарей смартфонов, планшетов, электронных сигарет и прочих девайсов, которые то и дело появляются в СМИ? К счастью эти аккумуляторы имеют мало общего с тяговыми батареями. В основном все эти случаи связаны с коротким замыканием внутри аккумулятора по причине физической деформации в результате ударов или других повреждений.

Миф второй

Разница между литий-ионными и свинцово-кислотными аккумуляторами примерно такая же, как между современной электричкой и паровозом. Свинцово-кислотный аккумулятор был изобретён в 1859 году. Это даже не прошлый, а позапрошлый век. Широко известны главные недостатки этих аккумуляторов, от которых они никогда не избавятся.

Перечислим пять самых критичных:

Всех этих недостатков лишены литий-железо-фосфатные батареи для питания напольного электрического транспорта. Они ничего не выделяют во время зарядки и разрядки, не требуют какого-либо обслуживания, сами автоматически выключаются, чтобы не допускать глубокого разряда и могут без ущерба сроку службы подвергаться любому количеству промежуточных зарядов. Время полной зарядки составляет как правило 1,5-2 часа. Можно использовать одну батарею для многосменной работы, если есть хотя бы небольшие перерывы для промежуточных зарядов. КПД литий-железо-фосфатных аккумуляторов составляет 96%, срок службы в среднем 3000-5000 циклов в зависимости от производителя.

Миф третий

Свинцово-кислотные батареи постоянно совершенствуются. Есть гелевые необслуживаемые батареи, для которых не требуется зарядная комната. Есть батареи типа HFC (Hawker NexSys), которые не выделяют газов при зарядке и могут подвергаться промежуточным зарядам

Действительно, такие батареи есть, но всё это похоже на попытки ехать на загнанной лошади. Сама свинцово-кислотная технология уже себя исчерпала. Никакие ухищрения производителей не позволят побороть основные её недостатки.

Клапанно-регулируемые батареи действительно почти не выделяют газов. Однако они являются условно не обслуживаемыми. Электролит в них представляет собой тот же раствор серной кислоты в связанном состоянии. Соответственно на эти батареи распространяются все те же недостатки свинцово-кислотных батарей, перечисленные выше, в том числе и необходимость отвода газов при зарядке. В руководстве по эксплуатации клапанно-регулируемых батарей указывается, что батареи в процессе зарядки выделяют крайне мало газов. Однако при их эксплуатации необходимо соблюдать те же требования безопасности, как и для батарей с жидким электролитом (Стандарт EN 50272-3/ IEC 62485_3 «Тяговые батареи для промышленных погрузчиков»). Другими словами, необходимо предусмотреть отвод газов.

Что касается стандартных гелевых батарей, то это самый неэффективный источник питания для электропогрузчиков и складской техники. Срок службы таких батарей составляет всего 1200 циклов при глубине разряда не более 60%. Для нормального режима заряда таких аккумуляторов можно использовать относительно небольшие токи заряда, обычно 0,25-0,3 С. Поэтому время полного заряда составляет обычно 10-12 часов, а у некоторых батарей 12-14 часов. По этой причине их невозможно использовать для многосменной работы. Не слишком любят такие батареи и эксплуатацию при низких температурах окружающей среды. Работа в условиях отрицательных температур значительно снижает полезную ёмкость гелевой батареи.

Миф четвёртый

На самом деле рынок литий-ионных аккумуляторов для грузоподъемной складской техники бурно развивается как минимум последние пять-семь лет. Ведущие производители техники активно добавляют в свою производственную линейку модели техники с литий-ионными источниками питания.

Наша компания, как официальный дилер немецкого производителя STILL, не безуспешно предлагает купить погрузчики, штабелёры, электрические тележки с литий-ионным аккумулятором нашим постоянным клиентам в Минске и по всей территории Республики Беларусь. Благодаря нашей помощи в экономическом обосновании покупки литий-ионных батарей в последние годы практически каждая вторая единица техники поставляется нашим клиентам с современным источником питания.

Очень интересной тенденцией является еще и то, что в последние годы в литий-ионную технологию поверили даже производители традиционных свинцово-кислотных батарей. Если пять-семь лет назад они и слышать о литий-ионных батареях не хотели, то теперь сами их производят на ряду с традиционными свинцово-кислотными. Тенденция на наш взгляд такова, что в скором будущем литий-ионные батареи полностью вытеснят обычные свинцово-кислотные.

Миф пятый

Литий-ионные батареи слишком дорогие. Они в разы дороже свинцово-кислотных и нет смысла тратить на них деньги. Подождем пока они подешевеют

Конечно, подождать всегда можно. Действительно есть вероятность, что бурное развитие литий-ионной технологии приведёт к появлению новых игроков на рынке и цены могут пойти вниз. Но даже при нынешнем уровне цен стоит обратить внимание на данный тип аккумуляторов. Если смотреть не просто на покупную стоимость, а ещё учесть срок службы, то окажется, что во многих случаях «дешёвые» свинцово-кислотные батареи обходятся потребителю дороже, чем современные литий-ионные.

Возьмём к примеру ситуацию, когда предприятие имеет парк складской техники, но не имеет специальной комнаты для зарядки обычных свинцово-кислотных батарей. В таком случае приходится либо инвестировать в строительство зарядной, либо использовать гелевые батареи, которые почти не имеют газовыделения в процессе зарядки. Многие идут по второму варианту.

Теперь давайте сравним две простые цифры. Срок службы гелевой батареи любого премиального бренда при соблюдении всех условий эксплуатации составляет не более 1200 циклов заряда-разряда. При этом максимальная глубина разряда допускается не более 60%. Другими словами, если ваша батарея имеет номинальную емкость 100 Ач, то реально вы используете только 60Ач и можете «снять» с неё за весь срок службы 100 Ач х 60% х 1200 = 72 000 Ач. Срок службы такой же литий-железо-фосфатной батареи, собранной, к примеру, на ячейках Winston составляет 5000 циклов при допустимой глубине разряда 80%. Её ресурс составит 100 Aч х 80% х 5000 = 400 000 Ач.

Теперь попробуйте сопоставить стоимость той и другой батареи с учётом ресурса. Литий-ионная батарея заряжается за 2 часа, а не за 11-12 часов, как гелевая. Если сюда добавить более высокий КПД (96% у Li-Ion против 80% у гелевой), то выбор становится очевидным.

Подведем итог:

При выборе типа аккумуляторов для складской техники мало учитывать только их покупную стоимость. Стоит сопоставить срок службы, допустимую глубину разряда, время полной зарядки, необходимость обслуживания и пр.

Источник

Почему вместо тяжелых свинцовых аккумуляторов мы не используем маленькие и легкие литиевые

Батареи на основе лития сегодня повсюду – они практически вытеснили все остальные типы аккумуляторов. Однако традиционный автомобиль с двигателем внутреннего сгорания упорно сопротивляется «литиевой экспансии», по-прежнему используя для запуска мотора классические свинцово-кислотные батареи, которым, кстати, в этом году исполнилось 160 лет! Почему так происходит?

160 лет назад, благодаря парижскому профессору физики, электротехнику Гастону Планту, появился первый свинцово-кислотный аккумулятор – знакомая каждому в наши дни деталь любого автомобиля. Когда автомобильный век вошел в свои права, «свинец» долгие годы удерживал монополию под капотом, будучи оптимальным типом химического источника тока с величиной, достаточной для вращения стартера ДВС.

Однако литиевые батареи (технологий батарей с катодами на основе соединений лития достаточно много, на мы сейчас не будем углубляться в нюансы и все их поименуем для простоты «литиевыми») превзошли своих свинцовых дедушек, обеспечивая те же параметры емкости и токоотдачи в существенно меньшем весе и объеме. Почему же до сих пор на прилавках магазинов автозапчастей мы не видим литиевых стартерных батарей? Попробуем разобраться!

Для чего вообще нужен аккумулятор в автомобиле?

Этот вопрос может показаться странным – вроде бы тут всё и ежику понятно. Однако значение аккумулятора не всегда было одинаковым…

Возьмем сперва для примера простенький старый автомобиль – типа всем известной «копейки-жигулей». В принципе чтобы поехать на таком авто, 12-вольтовая батарея нужна фактически только для запуска мотора – питания стартера и начального кратковременного питания обмотки возбуждения генератора. После начала устойчивого вращения коленвала стартер выключается, а генератор переходит в режим «самоподхвата» – то есть обмотка возбуждения начинает питаться от того же напряжения, что он сам и вырабатывает. Все энергообеспечение машины, от зажигания до освещения, взял на себя генератор, и аккумулятор больше в процессе не участвует. Если теперь батарею отключить, или даже вообще выкинуть из-под капота, двигатель продолжит стабильную работу и без нее.

При наличии же «кривого стартера» простейшие карбюраторные машины фактически и вовсе могли обходиться без полноценного аккумулятора – для езды было бы достаточно маленькой и маломощной батарейки с напряжением 5-10 вольт, отдающей ток 3-5 ампер и необходимой лишь для того, чтобы кратковременно подать напряжение на обмотку возбуждения генератора во время верчения заводной рукоятки.

Впрочем, подобный пионерский минимализм – езда без аккумулятора – был возможен (да и то с оговорками) лишь на авто с предельно примитивным электрооборудованием без электроники. На машинах, получивших коммутатор в зажигании, транзисторный радиоприемник, и, тем более, на первых инжекторах, аккумулятор после запуска отключать уже стало рискованно. Несмотря на то, что после начала ровной работы мотора батарея по-прежнему выходит из игры, уступая роль источника электричества генератору, на автомобилях с электроникой аккумулятор сохраняет важное значение – фильтрующе-стабилизирующее. Батарея, как огромный конденсатор, помогает током на холостых оборотах, когда отдача генератора слабеет, сглаживает возникающие изредка высоковольтные пики-выбросы напряжения и делает пульсирующий постоянный ток стабильным – «чистым», как говорят электронщики. Для «дубовых» потребителей, типа лампочки или обогрева стекла, это несущественно, но вот для полупроводников – жизненно важно.

Ну а на современных продвинутых авто классом выше среднего значимость аккумулятора и вовсе резко возросла. Тут уже в принципе нереально завестись без батареи с буксира, даже если вдруг попадется модификация машины без АКП. Множество электронных блоков, сидящих на цифровой шине, включаются перед запуском мотора, и еще до начала работы стартера успевают провести мгновенный опрос состояния различных датчиков и систем, дав в итоге одобряющую или запрещающую команду на старт.

В процессе работы мотора многочисленная электроника требует стабильного и чистого питания в бортсети, а после глушения электронные модули продолжают функционировать некоторое время, завершая процессы сохранения разнообразной адаптивной информации. Резкое исчезновение батареи через скидывание клеммы может вогнать электронику продвинутой современной машины в ступор. После возвращения аккумулятора на место (или зарядки разряженного в ноль) двигатель, конечно же, заведется, но наверняка закидает водителя множественными «чеками», некоторые из которых еще и не пропадут сами, а погасятся только с помощью фирменного диагностического софта у официалов…

Существуют ли литиевые стартерные батареи?

Итак, надо признать, что в современном автомобиле на аккумуляторе лежит куда большая ответственность, нежели полвека назад. Но обязательно ли ему, как те же полвека назад, быть таким здоровенным и массивным? Сегодня у многих автовладельцев имеется так называемый «пусковой бустер» или «джамп-стартер» – портативный 12-вольтовый пауэрбанк с литиевой батареей и проводами-«крокодилами», который способен запустить двигатель практически любого автомобиля с напрочь севшим штатным аккумулятором. Эти миниатюрные гаджеты легко заводят не только бензиновые моторы малолитражек, но и многолитровые дизельные двигатели внедорожников и легких грузовиков. Держа такую игрушку в руках, невольно задаешься вопросом: зачем нужны 20 килограмм свинцовой батареи, если вполне достаточно полкило «лития»?

Вопрос, лежащий на поверхности, и вполне закономерный. Польза от замены «свинца» на «литий» была бы очевидна и бесспорна – в автопроме никогда не прекращалась борьба за снижение массы, и любые, даже самые незначительные победы на этом фронте всегда преподносятся производителями как успехи инжиниринга и движение по пути прогресса. Да и чисто практический профит налицо – срок службы «лития» вдвое-втрое должен превышать таковой у «свинца». Но, обойдя все магазины автозапчастей в городе, литиевого аккумулятора вы не найдете… Почему? Их не существует?

Существуют. Однако распространенность настолько невелика, что выпускаются они исключительно самими автомобильными брендами для считанных моделей и не имеют альтернативных аналогов. Имена же машин, на которых устанавливаются литиевые стартерные АКБ, говорят сами за себя, и удивляться отсутствию таких батарей в магазинах не приходится – «литий» крутит стартеры у гражданских моделей McLaren (570S, 650S, MP4-12C), у Porsche Cayman R, 911 GT3, Boxster Spyder, у Mercedes S-klasse W221, W222, CLS-klasse C218 и ряда других, у BMW M3, M4 и тому подобных единичных моделях некоторых иных марок. Серийные штатные литиевые батареи существуют уже около десяти лет, но их по-прежнему весьма немного, и применяются они исключительно в высокотехнологичных премиальных и спортивных машинах.

Особенности конструкции литиевых АКБ и эксплуатации машин с ними

Как правило, корпуса литиевых батарей повторяют геометрию стандартных свинцовых. Идентичны у них и силовые клеммы. Электрические параметры «повседневных» литиевых батарей – те же, что и у свинцовых, подходящих для аналогичных моторов. Например, литиевая батарея Mercedes имеет емкость 78 ампер-часов и максимальный ток холодной прокрутки 550 ампер. Разве что вес существенно ниже – 12 килограммов. Хотя ниже он в лучшем случае вдвое… Не в десять раз, не в пять и даже не в три, как можно было бы ожидать.

«Повседневная» литиевая батарея BMW имеет емкость 69 ампер-часов, ток холодной прокрутки 770 ампер и вес 14 килограммов. А вот «спортивная» литиевая батарея Porsche, способная заменить свинцовый аккумулятор на 60 ампер-часов с пусковым током 480 ампер, имела емкость всего… 18 ампер-часов, но при этом вес 6 килограммов и высоту, как у пачки сигарет!

Впрочем, на некоторых машинах «свинец» можно применять временно и без вмешательства в софт и хард. Например, в руководстве пользователя суперкара McLaren MP4-12C сказано, что в экстренной-преэкстренной ситуации (когда литиевый стартерный аккумулятор полностью неисправен или отсутствует) таки можно временно воспользоваться традиционной свинцово-кислотной батареей. Автомобиль отчасти «сойдет с ума»: станет некорректно работать ряд функций – индикация разряженной батареи, поворотники, парктроники, в качестве меры безопасности не поднимутся до конца стекла дверей и т.п. Однако машина все же заведется и поедет.

А вот тот же Porsche, когда в свое время презентовал свою шестикилограммовую «спортивную» батарею, проявил клиентоориентированность, предложив ее в качестве дополнительной совместимой опции к традиционному свинцово-кислотному аккумулятору. И предупредил пользователей своих автомобилей: легкая батарея оптимальна для теплого времени года, и даже при небольшом минусе на улице ее емкость (и без того крошечная!) заметно упадет. А поскольку батареи взаимозаменяемые, ввиду климатической привередливости лития владельцам спорткаров рекомендовалось повседневно ездить на «свинце», а при визите на гоночный трек временно менять аккумулятор на облегченный для улучшения управляемости и динамики.

Собственно, о холоде… Вот мы и подобрались к едва ли не главной проблеме литиевых стартерных батарей – боязни отрицательных температур и сопутствующей ей боязни глубокого разряда. Безусловно, литиевая химия эволюционирует, современные аккумуляторы существенно расширили температурный диапазон своих предшественников десятилетней давности, но все же свинцу (который, к слову, тоже сильно страдает от морозов) литий до сих пор в хладостойкости уступает.

В электромобилях высоковольтные литиевые батареи имеют принудительный подогрев, но если у тяговой батареи емкостью не менее 30 киловатт-часов есть ресурс для самообогрева, то со стартерной 12-вольтовой батареей такое не прокатит. Риск не завестись зимой в ситуации, когда аналогичное авто со «свинцом» успешно прокрутит свой стартер, у «лития» существенно выше, и поделать с этим ничего пока не удается.

Продолжительные простои на небольшом холодке (а то и в тепле!), кстати, не менее опасны, чем внезапно ударивший сильный мороз. К примеру, владельцы BMW M-линейки с литиевыми аккумуляторами уже жаловались на выход АКБ из строя из-за длительного простоя машины. Батареи уходили в глубокий разряд, электроника в них блокировалась и не реагировала ни на «прикуривание», ни даже на внешние зарядные устройства. С подобным сталкивались даже некоторые американские покупатели новых баварских «Эмок», чьи аккумуляторы успевали умереть, пока заказанная клиентом машина шла 2-3 месяца из Европы к штатовскому дилеру. А тем, кто сам не уследил за уровнем заряда, приходилось покупать новую уже за свой счет…

А если все же… очень хочется?

И тем не менее круг желающих обрести такую батарею существует, и он шире, чем кажется на первый взгляд. Низкий вес и полную герметичность ценят, к примеру, любители бюджетного автоспорта, профессиональные джиперы, готовящие свои машины к суровым соревнованиям, или фанаты спортивного автозвука. А также непоседливые владельцы самых обычных машин, которым просто хочется поставить под капот «что нибудь интересненькое».

На легкие 12-вольтовые автомобильные аккумуляторы имеется хотя и не слишком большой, но вполне стабильный и даже растущий спрос, и он удовлетворяется небольшими кустарными мастерскими. Заказать литиевую стартерную батарею можно с любыми параметрами – как в стандартном аккумуляторном корпусе, так и в любом по размерам заказчика, с полной защитой от перезаряда, глубокого разряда и короткого замыкания или с более дешевой частичной. Изготовители обычно подчеркивают, что электроника их батарей обеспечивает полную совместимость по режимам работы со свинцовыми – достаточно просто заменить аккумуляторы один на другой и все. Не нужно поднимать напряжение генератора, что-то перепрограммировать и т. п.

Литиевая же батарея, пользоваться которой можно так же, как и штатной свинцовой на 55-65 ампер-часов, – это уже около 20-25 ампер-часов емкости и полный комплекс защит, включая защиту по нижнему порогу разряда. Стоить такая будет примерно 25-30 тысяч рублей. На фоне штатных батарей, упомянутых выше, цены весьма скромные, хотя и не всех устроит незаводское происхождение аккумуляторов.

Кстати, нельзя под конец не упомянуть сферу транспорта, куда литиевые стартерные батареи успешно проникли и даже закрепились. Это мототехника – скутеры, мотоциклы, квадроциклы. Для них в продаже доступен относительно широкий (хотя и не сопоставимый пока со свинцом) выбор литиевых аккумуляторов промышленного (а не кустарного!) изготовления, которые при емкости 3-7 ампер-часов более-менее недороги, совершенно безразличны к любого рода тряске и кренам, легки и герметичны. Ну а вопрос холодобоязни решился сам собой – мототехника, за исключением снегоходов, эксплуатируется все же в подавляющем большинстве случаев при плюсовых температурах или в крайнем случае при легком минусе, для батарей нестрашном.

Источник

Li-Ion (литий-ионные) тяговые батареи вместо свинцово-кислотных — плюсы и минусы

Традиционные источники питания для складской техники

На современных складских логистических комплексах для перемещения грузов широко используется техника на электрической тяге. Такой тип складской грузоподъемной техники считается экологически чистым. Традиционно в качестве аккумуляторов электрической энергии здесь в большинстве случаев используются классические кислотные аккумуляторные батареи с жидким электролитом, доля которых составляет по нашему опыту более 90%. В некоторых случаях могут использоваться и необслуживаемые гелевые батареи, которые по конструкции похожи на классические, но почти не выделяют вредных газов в процессе зарядки. Классические и гелевые батареи фактически сейчас доминируют на рынке. Они доступны и стоят относительно недорого. Но настолько ли хорош такой источник питания и есть ли альтернатива?

Невысокая стоимость и массовость — это пожалуй единственные преимущества классических свинцовых аккумуляторов для напольного транспорта. Зато существует множество недостатков. Начнем с того, что они требуют регулярного обслуживания. Время полной зарядки кислотного аккумулятора составляет обычно от 7,5 до 12 часов. Это обстоятельство заставляет в случае многосменной работы использовать поочередно две батареи для одной единицы техники и тратить рабочее время на их замену. Не следует также забывать о затратах на персонал для регулярного контроля своевременности зарядки-разрядки и доливки воды. Это связано с тем, что такие батареи очень чувствительны к небрежному обращению. Например хронические неполные заряды могут быстро вывести батарею из строя.

Кислотные батареи с жидким электролитом

Срок службы традиционных тяговых батарей также невысок. В среднем он составляет 1500 циклов заряда-разряда для обычных и 1200 для гелевых. Далее остаточная емкость снижается и электропогрузчик или штабелер с такой батареей вместо полной 8 часовой смены сможет отработать только 4-6 часов и меньше.

Одним из самых главных недостатков классических тяговых батарей является выделение водорода в процессе зарядки. Смесь водорода с кислородом воздуха является взрывоопасной. Поэтому в местах использования техники с таким типом аккумуляторов необходимо оборудовать специальные комнаты с серьезными требованиями к пожаробезопасности и вентиляции. А это серьезные капитальные затраты. В случае же, когда требуется перейти на технику с электрическим приводом на уже действующем складе, необходимость оборудования зарядной комнаты становиться непреодолимым препятствием для собственника таких складов.

Вопросом является и эффективность кислотных тяговых батарей. Дело в особенности электрохимических преобразований. Во время зарядки часть энергии высвобождается в виде тепла и попросту теряется. Из 100% электроэнергии направленной на зарядку свинцово-кислотной батареи полезными являются только 65-70%.

Тяговые батареи гелевого типа

Конечно некоторых перечисленных выше недостатков не имеют батареи гелевого типа. Выделение водорода у них минимальное, так что в большинстве случаев строительство специальной зарядной комнаты не требуется. Однако многосменная работа с такими батареями может быть проблемой. Гелевые батареи очень чувствительны к повышенным токам зарядки, поэтому время их полного заряда составляет минимум 12-14 часов. Это делает невозможным многосменную работу. Батареи зачастую недозаряжаются и быстро теряют номинальную емкость.

Таким образом свинцово-кислотные батареи имеют ряд недостатков, устранения которых, по мнению специалистов вряд ли следует ожидать в будущем. Многие предрекают в скором времени полный уход с рынка данной технологии. Что же придет взамен?

Наиболее перспективной заменой традиционных тяговых батарей для складской грузоподъемной техники являются Li-Ion (литий-ионные) аккумуляторы.

Литий-ионные аккумуляторы массово выпускались уже давно и в основном использовались как источник питания мобильных телефонов и других небольших устройств. Но все они были довольно дороги и имели не совсем совершенную конструкцию. Некоторые даже были взрывоопасны. В их конструкции в основном использовались литий-кобальтовые и литий марганцевые элементы. С появлением недавно литий-железно-фосфатных LiFePO4 элементов стало возможным использование их для питания электрического грузоподъемного транспорта.

Тяговые батареи с литий-железно-фосфатными LiFePO4 элементами уже реально используются на логистических центрах и на складах предприятий. Они имеют ряд существенных преимуществ по сравнению с традиционными свинцово-кислотными батареями.

Конечно при таких явных преимуществах у таких батарей должны быть и недостатки. Это в первую очередь довольно высокая стоимость. Они как минимум в 2 раза дороже чем гелевые и в 3 раза дороже, чем обычные кислотные батареи с жидким электролитом. Однако не смотря на это обстоятельство они находят своего потребителя. Причем даже при высоких начальных инвестициях они могут оказаться более выгодным приобретением. Дело в том, что благодаря более энерго-эффективной технологии на их зарядку требуется на 30% меньше электроэнергии. Сокращение расходов на обслуживание таких батарей составляет 65%. Таким образом уже через 1-2 года дополнительные инвестиции окупаются и далее поребитель получает дополнительную выгоду.

Таким образом можно констатироровать, что литий-ионная технология уже в ближайшее время может значительно потеснить традиционные тяговые батареи. Уже сейчас основные производители складской грузоподъемной техники предлагают данный тип батарей на малую складскую технику и вилочные электрические погрузчики. Конечно стоимость таких источников питания, заказанных прямо на заводе-изготовите несколько великовата для белорусского потребителя.

Однако наша компания может укомплектовать поставляемую технику собственными вариантами Li-Ion батарей по ценам приемлемым для белорусских потребителей. Гарантия на такие батареи составляет минимум 3 года.

Если вы хотите отказаться от зарядной комнаты, персонала для обслуживания классических батарей вилочных погрузчиков, мы с удовольствием проконсультируем вас по современной литий-ионной технологиии.

Источник