Типи акумуляторів

Типи акумуляторів Свинцеві акумулятори (Pb). Реагентами в свинцевих акумуляторах служать діоксид свинцю (Pbo 2) і свинець (Pb), електролітом — розчин сірчаної кислоти. Вони також називаються свинцево-кислотними акумуляторами. Їх поділяють на чотири основні групи; стартери, стаціонарні, тягові і портативні (герметизовані). Найбільш поширені з свинцевих акумуляторів — стартерні акумулятори, призначені для запуску двигунів внутрішнього згоряння та енергозабезпечення пристроїв машин. В останні роки в основному використовуються акумулятори, що не вимагають догляду. До недоліків відносять невисокі питому енергію та напрацювання, погану збереження заряду, виділення водню.

Стаціонарні акумулятори використовуються в енергетиці, на телефонних станціях, в телекомунікаційних системах, в якості аварійного джерела струму і т. д. Зазвичай вони працюють у режимі безперервного підзаряду. Відносяться до недорогих акумуляторів.

Тягові акумулятори призначені для електропостачання електрокарів, підйомників, шахтних електровозів, електромобілів та інших машин. Діють в режимах глибокого розряду, мають великий ресурс і низьку вартість.

Портативні (герметизовані) свинцеві акумулятори використовуються для живлення приладів, інструменту, аварійного освітлення. До їх переваг належать більш низька вартість порівняно з вартістю інших портативних аккумулторов, широкий інтервал робочих температур. Недоліками кислотних акумуляторів є неможливість зберігання в розрядженому стані, складність виготовлення акумуляторів малих розмірів. Свинцево-Кислотні Акумулятори

Нікель-кадмієві акумулятори (Ni-Cd). Реагентами у нікель-кадмієвих акумуляторів служать гідроксид нікелю і кадмій, електролітом — розчин КОН, тому вони називаються лужними акумуляторами. Існують три основних види нікель-кадмієвих акумуляторів: негерметичні з ламельних (ламельні акумулятори) і спечені електродами (безламельные акумулятори) і герметичні. Найбільш дешеві ламельні нікель-кадмієві акумулятори характеризуються плоскої розрядної кривої, високими ресурсом і міцністю, але не низькою питомою енергією. Питома енергія, швидкість розряду Ni-Cd акумуляторів зі спечені електродами вище, вони працездатні при низьких температурах, але дорожче, характеризуються ефектом пам'яті і здатністю до теплового розгону.

Застосовуються нікель-кадмієві акумулятори для живлення шахтних електровозів, підйомників, стаціонарного обладнання, засобів зв'язку та електронних приладів для запуску дизелів та авіаційних двигунів і т. п.

Герметичні Ni-Cd акумулятори характеризуються горизонтальній розрядної кривої, високими швидкостями розряду і здатністю діяти при низьких температурах, але вони дорожче герметизованих свинцевих акумуляторів і характеризуються ефектом пам'яті. Застосовувалися для живлення портативної апаратури (стільникових телефонів, магнітофонів, комп'ютерів і т. д. ), побутових приладів, іграшок і т. д. Недоліком нікель-кадмієвих акумуляторів є застосування токсичного кадмію. Ni-Cd Акумулятори

Нікель-залізні акумулятори. Замість кадмію у цих акумуляторах використовується залізо. З-за виділення водню з самого початку заряду акумулятора виробляють тільки в негерметичному варіанті. Вони дешевше нікель-кадмієвих акумуляторів, які не містять токсичний кадмій, мають довгий термін служби і високу механічну міцність. Однак вони характеризуються високим саморозрядом, низькою віддачею енергії, практично непридатними для сценарій виконання при температурі нижче -10 °С. Випускаються в призматичному вигляді і використовуються в основному як тягові джерела струму в шахтних електровозах, електрокарах і промислових підйомниках.

Нікель-металогідридні акумулятори (Ni-MH). Активним матеріалом негативного електрода є інтерметалідів, оборотно сорбуючий водень, тобто фактично негативний електрод є водневим електродом, у якого відновлена форма водню знаходиться в абсорбувати стані. Розрядна крива Ni-MH акумулятора аналогічна кривій Ni-Cd акумулятора. Питома ємність і енергія нікель-металогідридних акумуляторів в 1,5-2 рази вище питомої енергії нікель-кадмієвих акумуляторів, крім того, вони не містять токсичний кадмій. Виготовляються в герметичному виконанні циліндричної, призматичної і дискової форм. Застосовуються для живлення портативних приладів і апаратури. Ni-MH Акумулятори

Нікель-цинкові акумулятори. Це лужні акумулятори, в яких негативний електрод — цинковий. Питома енергія нікель-цинкових акумуляторів приблизно в 2 рази вище питомої енергії Ni-Cd акумуляторів. Вони характеризуються горизонтальній розрядної кривої, високою питомою потужністю і відносно невисокої початкової ціною, проте ресурс їх малий, тому масового застосування не мають. Застосовуються для живлення портативної апаратури

Срібно-цинкові і срібно-кадмієві акумулятори. Активними матеріалами служать оксид срібла на позитивному і цинк та кадмій — на негативному електродах відповідно, електролітом є розчин лугу. Характеризуються високими питомими енергіями і потужністю, низьким саморозрядом, але досить дорогі. Срібно-цинкові акумулятори мають незначний ресурс. Випускаються в призматичної і дискової форми, застосовуються для живлення портативних приладів і апаратів, у військовій техніці.

Нікель-водневі акумулятори. Негативним електродом служить пористий газодифузійний електрод з платиновим каталізатором, на якому оборотно реагує газоподібний водень. Характеризуються високою питомою енергією і дуже високим ресурсом, але значним саморозрядом і дуже дороги. Застосовувалися в космічній техніці.

Літій-іонні акумулятори (Li-ion). В якості негативного електрода застосовується вуглецевий матеріал, який оборотно впроваджуються іони літію. Активним матеріалом позитивного електрода зазвичай служить оксид кобальту, в який також оборотно впроваджуються іони літію. Електролітом є розчин солі літію в неводному апротонном розчиннику. Акумулятори мають високу питому енергію, високий ресурс і здатні працювати при низьких температурах. Завдяки високій питомій енергії їх виробництво в останні роки різко збільшилася. Випускаються в циліндричних і призматичних формах. Вони застосовуються в стільникових телефонах, ноутбуках і інших портативних пристроях. Li-ion Акумулятори

Літій-полімерні акумулятори (Li-pol). Анодом служить вуглецевий матеріал, який оборотно впроваджуються іони літію. Активними матеріалами позитивних електродів є оксиди ванадію, кобальту або марганцю. Електролітом є або розчин солі літію в неводних апротонных розчинниках, укладений в мікропористу полімерну матрицю, або полімер (полиакрилонитрил, поліметилметакрилат, полівінілхлорид або інші), пластифікований розчином солі літію в апротонном розчиннику (гель-полімерний електроліт). Порівняно з літій-іонними акумуляторами літій-полімерні акумулятори мають більш високі питому енергію і ресурс і кращу безпеку. Застосовуються для живлення портативних електронних пристроїв. Li-pol Акумулятор

Перезаряджаються марганцево-цинкові джерела струму. Первинні циліндричні марганцево-цинкові джерела струму з лужним електролітом певного складу, виготовлені за спеціальною технологією, можуть електрично перезаряджатися. Вони характеризуються високою питомою енергією, низьким саморозрядом і невисокою вартістю, що випускаються в герметичному виконанні, проте мають дуже малий ресурс (до 25-50 циклів), невелику швидкість розряду і похилу розрядну криву. Можливість перезаряду такого марганцево-цинкового джерела струму окремо обмовляється виробником.

Характеристики аккумуляторов Среднее разрядное напряжение аккумуляторов находится в широком диапазоне от 1,25В у никель-кадмиевых аккумуляторов до 3,5В у литиевых аккумуляторов. С повышением скорости разряда емкость аккумуляторов уменьшается (см. рисунок), причем в минимальной степени у Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов. Емкость также снижается при понижении температуры. Наибольшое снижение емкости при низких температурах наблюдается у никель-железных аккумуляторов и минимальное снижение — у никель-кадмиевых со спеченными электродами и у свинцовых аккумуляторов. Високу питому потужність можна отримати від нікель-кадмієвих акумуляторів, свинцевих (стартерних і герметизованих), нікель-цинкових і срібно-цинкових акумуляторів. Невисоку питому потужність мають нікель-залізні акумулятори. Питома масова енергія мінімальна у свинцевих акумуляторів і максимальна у літієвих акумуляторів. Найбільшу напрацювання мають нікель-водневі акумулятори, низьким ресурсом характеризуються срібно-цинкові і нікель-цинкові акумулятори. Следует отметить, что по мере циклирования уменьшаются емкость, напряжение и соответственно удельная энергия аккумуляторов, причем скорости понижения удельной энергии у разных аккумуляторов существенно различаются. В наименьшей степени снижаются емкость и энергия при циклировании Ni-Cd аккумуляторов. Наработка зависит от многих причин и прежде всего от глубины разряда. Наиболее высокая скорость саморазряда отмечается у никель-водородных и никель-железных аккумуляторов, наименьшая — у серебряно-кадмиевых и серебряно-цинковых аккумуляторов. До найбільш дешевим належать свинцеві акумулятори, до найбільш дорогим — нікель-водневі, срібно-кадмієвих і срібно-цинкові акумулятори.