Что такое аккумулятор глубокого разряда и где он используется?
Существуют сферы хозяйственной деятельности, где требуются аккумуляторы глубокого разряда. Они могут работать в качестве отдельной единицы или в составе какого-нибудь устройства. Тип этих аккумуляторных батарей может быть разный, но все они рассчитаны на постоянный довольно глубокий разряд и последующий разряд. Поэтому их также называют устройствами deep cycle, что можно перевести, как глубокое циклирование. В этой статье мы рассмотрим разновидности АКБ глубокого разряда, сферы их применения, а также некоторые примеры таких батарей.
Содержание статьи
Особенности
Как понятно из названия, эти аккумуляторы должны быть приспособлены под глубокий разряд. Глубоким циклированием можно считать постоянный разряд до 15─20 процентов от номинальной ёмкости и последующий заряд. Ниже этого значения аккумуляторы вообще разряжать не рекомендуется, поскольку это приводит к существенному сокращению срока службы. Об особенностях разряда разных типов аккумуляторов будет сказано ниже.
При разряде до 15% от номинала АКБ должна восстанавливаться без потери ёмкости. Точнее, так. Без ощутимой потери ёмкости. В процессе работы любая батарея теряет ёмкость в силу химических процессов, протекающих в ней.
Но, к примеру, для стартерных Pb батарей глубокое циклирование смерти подобно. Если пару раз глубоко разрядить современный кальциевый аккумулятор, то он потеряет большую часть своей ёмкости и станет непригоден для использования на авто.
Ещё одной важной особенностью аккумуляторов глубокого разряда является то, что в процессе разряда они до последнего момента должны обеспечивать заявленный разрядный ток и держать напряжение в определённом интервале. К примеру, для литиевого аккумуляторного элемента оно не должно опускаться ниже 3,1─3,2 вольта. Не должно быть такой ситуации, когда при уменьшении заряда валятся электрические характеристики АКБ.
Вернуться к содержанию
Разновидности
Теперь о видах аккумуляторных батарей, которые могут быть использованы для глубокого разряда.
- Некоторые разновидности свинцово-кислотных.
- Щелочные.
- Li-Ion.
- Прочие.
Свинцово-кислотные АКБ
Автомобильные стартерные батареи с жидким электролитом, как уже было сказано, очень чувствительны к глубокому разряду и не могут работать в условиях глубокого циклирования. Существует такая разновидность Pb моделей, как EFB аккумуляторы. Ряд производителей автомобилей советуют ставить их на свои модели с системами Старт-Стоп. EFB расшифровывается, как Enhanced Flooded Batteries (Усовершенствованные аккумуляторные батареи с жидким электролитом).
Но EFB нельзя отнести к группе моделей глубокого разряда. Проблема в том, что слово «Усовершенствованные» в названии не говорит ни о чём, и стандартов на этот счёт никаких. То есть, каждый производитель может что-то «подхимичить» и назвать свои аккумуляторы EFB. А они, по большому счёту, те же WET, поскольку выпускаются по той же технологии и основная конструкция их не отличается.
Для работы в условиях глубокого циклирования подходят свинцово-кислотные модели панцирного типа. Их название пошло от панцирной сетки, которую производители добавляют в конструкцию плюсового электрода. Целью этого является укрепление обмазки электрода и препятствование образованию крупных кристаллов свинца во время заряда.
Выпускается три основные разновидности панцирных Pb АКБ: PbS, PbB, PbV. PbS и PbB имеют похожие характеристики, но первый тип выполняется по немецкому стандарту DIN, а второй по стандарту BS (Великобритания). Модели PbV производятся с гелевым наполнителем.
Среди преимуществ Pb аккумуляторов можно назвать их доступную стоимость, отработанную технологию, высокий разрядный ток и налаженную переработку. К недостаткам следует отнести низкую энергетическую плотность, расход воды из электролита (для WET), чувствительность к глубокому разряду.
Вернуться к содержанию
AGM
Аккумуляторы AGM также относятся к семейству свинцово-кислотных. В электрохимических процессах принципиального отличия нет, но вместо жидкого электролита в AGM стекловолокно им пропитанное. Есть также близкая разновидность – GEL. Там электролит находится в виде геля (серная кислота переводится в гелевое состояние с помощью соединений кремния). Батареи AGM, как и EFB, рекомендуются для использования на автомобилях Старт-Стоп. Но они вполне успешно могут работать там, где требуется глубокий разряд.
Их устойчивость к глубокому разряду обусловлена большей стойкостью к сульфатации. Поэтому при заряде после глубокого разряда они восстанавливают свои характеристики в отличие от WET.
Однако длительность их эксплуатации будет зависеть от глубины разряда. При постоянном чрезмерном разряде (ниже 20% от номинала) их срок службы значительно сокращается. Поэтому многие производители указывают большой разброс, от 500 до 1200 циклов заряд-разряд.
В отношении GEL справедливо всё вышесказанное, а различия заключаются лишь в сферах применения.
Вернуться к содержанию
Литиевые
Чаще всего в роли АКБ глубокого разряда из литиевых встречаются LiFePO4. Они используются в качестве тяговых батарей в различном электротранспорте. Хотя для любых литиевых аккумуляторов глубокое циклирование не является чем-то аномальным. Для них разряд до 15─20% и последующий заряд является нормой. Так работают Li─Ion батареи в смартфонах, планшетах, ноутбуках и прочих устройствах. Но чрезмерный разряд им противопоказан. Поэтому большинство литиевых аккумуляторов работают под управлением контроллеров (BMS плат), не допускающих разряда ниже определённого напряжения.
К преимуществам литиевых АКБ для работы в условиях глубокого разряда следует отнести естественность такого режима, высокую энергоёмкость, низкий саморазряд и небольшое время зарядки. К минусам относятся необходимость защиты и высокая стоимость.
Вернуться к содержанию
Щелочные
Щелочные аккумуляторы получили широкое распространение в складской технике на электрической тяге, железнодорожном транспорте, производстве и т. п. Им глубокий разряд не наносит ущерба, и они могут использоваться в таких условиях весь жизненный цикл. Выпускаются модели Ni─Cd и Ni─MH.
Щелочные аккумуляторные батареи, используемые в режиме глубокого циклирования, обычно собираются из аккумуляторных элементов ламельного типа. Их рабочее напряжение лежит в интервале 1,25─1,45 вольта.
Щелочные АКБ отлично подходят для работы в подобных условиях. Они не только легко переносят глубокий разряд, но ещё и могут без ущерба довольно долго находиться в разряженном состоянии.
Кроме того, они имеют небольшой саморазряд и выдерживают большой ток разряда. Но эти модели имеют «эффект памяти», требуют квалифицированного обслуживания, а кадмий ещё и чрезвычайно вредный материал.
Вернуться к содержанию
Прочие
В этой категории можно упомянуть лишь некоторые концепты и перспективные разработки. Каких-то других типов АКБ глубокого разряда, которые бы выпускались серийно кроме перечисленных выше, нет. Есть только опытные разработки. В основном они имеют основу их тех же типов батарей, но ведутся эксперименты с материалами электродов, составом электролита и т. п.
Вернуться к содержанию
Где используются?
Область применения таких аккумуляторов очень широкая. Достаточно сказать, что литиевые АКБ, работающие в режиме глубокого циклирования, встречаются в различной бытовой технике и потребительской электронике. К примеру, работа смартфона, ноутбука, фотоаппарата и другой электронной техники состоит из постоянных зарядов и разрядов. В последнее время литиевые аккумуляторы востребованы в автомобилестроении. Они применяются в постоянно возрастающем количестве электромобилей.
Щелочные аккумуляторы, работающие в режиме глубокого разряда, используются в железнодорожном транспорте, на производстве, в сфере телекоммуникаций и т. п. Большое количество АКБ щелочного типа используется в современной складской технике. Это всевозможные погрузчики, подъёмники и т. д.
Транспорт на электрической тяге, который работает в производственных и складских помещениях, гораздо удобнее по сравнению с дизельной или бензиновой техникой.
В некоторых перечисленных случаях щелочные батареи заменяют свинцово-кислотными, предназначенными для работы в режиме глубокого циклирования. АКБ панцирного типа также встречаются в промышленном и телекоммуникационном оборудовании, погрузочной технике. AGM и GEL батареи, помимо использования в качестве стартерных в автомобилях и мотоциклах, применяются в альтернативной энергетике, системах оповещения, сигнализации, пожаротушения и т. п. Они также встречаются в компьютерном и серверном оборудовании. Кроме того, этот тип аккумуляторов востребован на небольшом водном транспорте. Это могут быть рыбацкие лодки, водные скутеры и т. п.
Вернуться к содержанию
Опрос
Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Это поможет развитию сайта. Исправления и дополнения к материалу, а также ваши отзывы об аккумуляторах глубокого разряда, оставляйте в комментариях ниже. Голосуйте в опросе и оценивайте статью.
Статья неплохая, хотя и слишком «мелкая». Нет хороших картинок, по которым можно было бы сравнить устройство обычных АКБ с АКБ «полного разряда». И что очень важно, толком не сказано, какое напряжение выдает АКБ в процессе разряда. То есть, хорошо бы привести график зависимости напряжения от степени разряда для разных АКБ.