Свинцево-кислотні та літієві батареї
1. Свинцево-кислотні акумулятори
1.1 Що таке свинцево-кислотні акумулятори?
● Свинцево-кислотна батарея – це акумуляторна батарея, електроди якої в основному складаються звестиі йогооксиди, і чий електролітрозчин сірчаної кислоти.
● Номінальна напруга одноелементної свинцево-кислотної батареї становить2,0 В, який можна розряджати до 1,5 В і заряджати до 2,4 В.
● У програмах6 одноклітиннихсвинцево-кислотні батареї часто з'єднуються послідовно для формування номінального12Всвинцево-кислотний акумулятор.
1.2 Структура свинцево-кислотної батареї
● У розрядженому стані свинцево-кислотних акумуляторів основним компонентом позитивного електрода є діоксид свинцю, і струм тече від позитивного електрода до негативного електрода, а основним компонентом негативного електрода є свинець.
● У стані заряду свинцево-кислотних акумуляторів основними компонентами позитивного та негативного електродів є сульфат свинцю, і струм тече від позитивного електрода до негативного електрода.
●Графенові батареї: графенові електропровідні добавкидодаються до матеріалів позитивного та негативного електродів,графенові композитні електродні матеріалидодаються до позитивного електрода, іграфенові функціональні шаридодаються до провідних шарів.
1.3 Що означає інформація в сертифікаті?
●6-ДЗФ-20:6 означає, що є6 сіток, кожна сітка має напругу2V, а напруга, з’єднана послідовно, становить 12 В, а 20 означає, що акумулятор має ємність20AH.
● D (електричний), Z (з підтримкою живлення), F (необслуговувана батарея з регулюванням клапана).
●DZM:D (електричний), Z (автомобіль з електроприводом), M (герметичний необслуговуваний акумулятор).
●EVF:EV (автомобільний акумулятор), F (необслуговувана батарея з клапанним регулюванням).
1.4 Різниця між регульованим і герметичним клапаном
●Необслуговувана батарея з клапанним регулюванням:немає необхідності додавати воду або кислоту для обслуговування, сама батарея є герметичною структурою,немає витоку кислоти або кислотного туману, з одностороннім запобіжникомвипускний клапан, коли внутрішній газ перевищує певне значення, випускний клапан автоматично відкривається, щоб випустити газ
●Герметичний необслуговуваний свинцево-кислотний акумулятор:весь акумулятор єповністю закритий (Окисно-відновна реакція батареї циркулює всередині герметичної оболонки), тому необслуговувана батарея не має переповнення «шкідливим газом».
2. Літієві батареї
2.1 Що таке літієві батареї?
● Літієві батареї – це тип акумулятора, який використовуєметалевий літій or літієвий сплавяк позитивні/негативні електродні матеріали та використовує неводні розчини електролітів.(Солі літію та органічні розчинники)
2.2 Класифікація літієвих батарей
●Літієві акумулятори можна умовно розділити на дві категорії: металеві літій-іонні батареї та літій-іонні батареї.Літій-іонні батареї перевершують літій-металеві батареї з точки зору безпеки, питомої ємності, швидкості саморозряду та співвідношення продуктивності та ціни.
● Через власні високі технологічні вимоги лише компанії в кількох країнах виробляють цей тип літій-металевої батареї.
2.3 Літій-іонний акумулятор
| Матеріали позитивних електродів | Номінальна напруга | Щільність енергії | Цикл життя | Вартість | Безпека | Час циклу | Нормальна робоча температура |
| Оксид літію кобальту (LCO) | 3,7 В | Середній | Низький | Високий | Низький | ≥500 300-500 | Залізофосфат літію: -20 ℃ ~ 65 ℃ Потрійний літій: -20 ℃ ~ 45 ℃Потрійні літієві батареї ефективніші за низьких температур, ніж літій-залізофосфат, але не настільки стійкі до високих температур, як літій-залізофосфат.Однак це залежить від конкретних умов кожного акумуляторного заводу. |
| Оксид марганцю літію (LMO) | 3,6 В | Низький | Середній | Низький | Середній | ≥500 800-1000 | |
| Оксид нікелю літію (LNO) | 3,6 В | Високий | Низький | Високий | Низький | Немає даних | |
| Літій-залізофосфат (LFP) | 3,2 В | Середній | Високий | Низький | Високий | 1200-1500 | |
| Нікель Кобальт Алюміній (NCA) | 3,6 В | Високий | Середній | Середній | Низький | ≥500 800-1200 | |
| Нікель Кобальт Марганець (NCM) | 3,6 В | Високий | Високий | Середній | Низький | ≥1000 800-1200 |
●Матеріали негативного електрода:В основному використовується графіт.Крім того, металевий літій, літієвий сплав, кремній-вуглецевий негативний електрод, оксидні негативні електродні матеріали тощо також можна використовувати для негативного електрода
● Для порівняння, фосфат літію і заліза є найбільш рентабельним матеріалом позитивного електрода.
2.4 Класифікація форми літій-іонної батареї
Циліндричний літій-іонний акумулятор
Призматичний літій-іонний акумулятор
Кнопковий літій-іонний акумулятор
Літій-іонний акумулятор спеціальної форми
М'яка батарея
● Типові форми акумуляторів електромобілів:циліндричний і софт-пак
● Циліндрична літієва батарея:
● Переваги: зріла технологія, низька вартість, невелика одиночна енергія, легкість керування, добре розсіювання тепла
● Недоліки:велика кількість акумуляторних блоків, відносно велика вага, трохи менша щільність енергії
● М'яка літієва батарея:
● Переваги: накладений метод виробництва, тонший, легший, вища щільність енергії, більше варіацій при формуванні акумуляторної батареї
● Недоліки:погана загальна продуктивність акумуляторної батареї (консистенція), нестійкість до високих температур, нелегка стандартизація, висока вартість
● Яка форма краще підходить для літієвих батарей?Насправді однозначної відповіді немає, це в основному залежить від попиту
● Якщо вам потрібна низька вартість і хороша загальна продуктивність: циліндрична літієва батарея > літієва батарея з м’якою упаковкою
● Якщо вам потрібен малий розмір, легкість і висока щільність енергії: літієва батарея з м’якою упаковкою > циліндрична літієва батарея
2.5 Структура літієвої батареї
● 18650: 18 мм позначає діаметр батареї, 65 мм позначає висоту батареї, 0 позначає циліндричну форму, і так далі
● Розрахунок літієвої батареї 12v20ah: припустімо, що номінальна напруга батареї 18650 становить 3,7V (4,2V, коли повністю заряджено), а ємність – 2000ah (2ah)
● Щоб отримати 12 В, вам потрібні 3 батареї 18650 (12/3,7≈3)
● Щоб отримати 20 год, 20/2=10, вам потрібно 10 груп батарей, кожна з яких має 3 12 В.
● 3 послідовно — 12 В, 10 паралельно — 20 ah, тобто 12v20 ah (всього потрібно 30 елементів 18650)
● Під час розряду струм тече від негативного електрода до позитивного
● Під час заряджання струм тече від позитивного електрода до негативного
3. Порівняння між літієвою батареєю, свинцево-кислотною батареєю та графеновою батареєю
| Порівняння | Літієва батарея | Свинцево-кислотний акумулятор | Графенова батарея |
| Ціна | Високий | Низький | Середній |
| Коефіцієнт безпеки | Низький | Високий | Відносно високий |
| Обсяг і вага | Невеликий розмір, легка вага | Великі розміри і велика вага | Великий об'єм, важчий за свинцево-кислотний акумулятор |
| Термін служби батареї | Високий | нормальний | Вище, ніж свинцево-кислотний акумулятор, нижчий, ніж літієвий акумулятор |
| Тривалість життя | 4 роки (потрійний літій: 800-1200 разів фосфат літію заліза: 1200-1500 разів) | 3 роки (3-500 разів) | 3 роки (>500 разів) |
| Портативність | Гнучкий і зручний для транспортування | Не можна заряджати | Не можна заряджати |
| Ремонт | Ремонтоне підлягає | Підлягає ремонту | Підлягає ремонту |
● Немає однозначної відповіді на питання, який акумулятор краще для електромобілів.В основному це залежить від попиту на акумулятори.
● Що стосується терміну служби батареї та тривалості роботи: літієва батарея > графен > свинцева кислота.
● З точки зору ціни та безпеки: свинцева кислота > графен > літієва батарея.
● З точки зору портативності: літієва батарея > свинцева кислота = графен.
4. Сертифікати, що стосуються акумулятора
● Свинцево-кислотна батарея: якщо свинцево-кислотна батарея витримає випробування на вібрацію, перепад тиску та температуру 55°C, її можна виключити зі звичайного вантажного транспортування.Якщо він не проходить три випробування, він класифікується як небезпечний товар категорії 8 (корозійні речовини)
● Загальні сертифікати включають:
●Сертифікація безпечного транспортування хімічних вантажів(авіа/морський транспорт);
●MSDS(ПАСПОРТ БЕЗПЕКИ МАТЕРІАЛУ);
● Літієва батарея: класифікується як експорт небезпечних товарів класу 9
● Загальні сертифікати включають: літієві батареї зазвичай UN38.3, UN3480, UN3481 і UN3171, сертифікат упаковки небезпечних вантажів, звіт про оцінку умов транспортування вантажу
●UN38.3акт перевірки безпеки
●UN3480літій-іонний акумулятор
●UN3481літій-іонна батарея, встановлена в обладнанні, або літієва електронна батарея та обладнання, упаковані разом (та сама шафа для небезпечних вантажів)
●UN3171транспортний засіб, що живиться від батареї, або обладнання, що працює від батареї (акумулятор, розміщений у автомобілі, та ж шафа для небезпечних вантажів)
5. Проблеми з акумулятором
● Свинцево-кислотні батареї використовуються протягом тривалого часу, і металеві з'єднання всередині батареї схильні до поломки, що спричиняє коротке замикання та самозаймання.Термін служби літієвих батарей закінчився, серцевина батареї старіє та протікає, що може легко спричинити коротке замикання та високі температури.
Свинцево-кислотні акумулятори
Літієва батарея
● Несанкціонована модифікація: користувачі без дозволу змінюють схему батареї, що впливає на безпеку електричної схеми автомобіля.Неправильна модифікація призводить до перевантаження, перевантаження, нагрівання та короткого замикання ланцюга автомобіля.
Свинцево-кислотні акумулятори
Літієва батарея
● Несправність зарядного пристрою.Якщо зарядний пристрій залишити в машині на тривалий час і труситися, можна легко спричинити ослаблення конденсаторів і резисторів у зарядному пристрої, що може легко призвести до перезаряду акумулятора.Вибір невідповідного зарядного пристрою також може призвести до перезарядки.
● Електричні велосипеди піддаються впливу сонця.Влітку температура висока, тому паркувати електричні велосипеди на вулиці на сонці не можна.Температура всередині акумулятора продовжуватиме зростати.Якщо ви заряджаєте батарею одразу після повернення додому з роботи, температура всередині батареї продовжуватиме зростати.Коли він досягає критичної температури, він легко самозаймається.
● Електромотоцикли легко намокають у воді під час сильного дощу.Літієві батареї не можна використовувати після замочування у воді.Електромобілі зі свинцево-кислотними акумуляторами потребують ремонту в ремонтній майстерні після замочування у воді.
6. Щоденне технічне обслуговування та використання батарей та іншого
● Уникайте перезаряджання та надмірного розряджання акумулятора
Перезарядка:Як правило, зарядні палі використовуються для зарядки в Китаї.Після повної зарядки джерело живлення буде автоматично відключено.Під час заряджання за допомогою зарядного пристрою живлення буде автоматично відключено після повної зарядки.На додаток до звичайних зарядних пристроїв без функції вимкнення повного заряду, при повній зарядці вони продовжуватимуть заряджатися малим струмом, що вплине на термін служби протягом тривалого часу;
Надмірне розрядження:Зазвичай рекомендується заряджати батарею, коли залишається 20% заряду.Заряджання з низькою потужністю протягом тривалого часу призведе до зниження напруги акумулятора, і він може не заряджатися.Його потрібно активувати знову, і він може не активуватися.
● Уникайте використання в умовах високих і низьких температур.Висока температура посилить хімічну реакцію та виділить багато тепла.Коли нагрів досягне певного критичного значення, це призведе до горіння та вибуху батареї.
● Уникайте швидкої зарядки, що спричинить зміни внутрішньої структури та нестабільність.Водночас батарея буде нагріватися, що вплине на термін служби батареї.Згідно з характеристиками різних літієвих батарей, для літій-марганцево-оксидної батареї на 20 А, використання зарядного пристрою на 5 А та зарядного пристрою на 4 А за однакових умов використання використання зарядного пристрою на 5 А скоротить цикл приблизно в 100 разів.
●Якщо електромобіль не використовується протягом тривалого часу, спробуйте заряджати його раз на тиждень або раз на тиждень 15 днів.Сама свинцево-кислотна батарея щодня споживає приблизно 0,5% власної енергії.При установці на нову машину він витрачатиметься швидше.
Літієві батареї також будуть споживати електроенергію.Якщо акумулятор не заряджати протягом тривалого часу, він перебуватиме в стані втрати живлення, і акумулятор може стати непридатним для використання.
Абсолютно нову батарею, яка не була розпакована, потрібно заряджати один раз більше ніж100 днів.
●Якщо акумулятор використовувався протягом тривалого часучасу та має низьку ефективність, професіонали можуть додати в свинцево-кислотну батарею електроліт або воду, щоб продовжувати використовувати її протягом певного періоду часу, але за нормальних обставин рекомендується замінити нову батарею безпосередньо.Літієва батарея має низьку ефективність і не підлягає ремонту.Рекомендується замінити нову батарею безпосередньо.
●Проблема зарядки: Зарядний пристрій має використовувати відповідну модель.60 В не може заряджати акумулятори 48 В, 60 В свинцево-кислотні не можуть заряджати літієві акумулятори 60 В, ісвинцево-кислотні зарядні пристрої та зарядні пристрої для літієвих акумуляторів не можна використовувати як взаємозамінні.
Якщо час заряджання довший, ніж зазвичай, рекомендується від’єднати зарядний кабель і припинити заряджання.Зверніть увагу на те, чи не деформована або пошкоджена батарея.
●Ресурс батареї = напруга × сила акумулятора × швидкість ÷ потужність двигуна. Ця формула підходить не для всіх моделей, особливо для моделей двигунів високої потужності.У поєднанні з даними про використання більшості жінок-користувачів метод виглядає наступним чином:
Літієва батарея 48 В, 1 А = 2,5 км, літієва батарея 60 В, 1 А = 3 км, літієва батарея 72 В, 1 А = 3,5 км, свинцево-кислотна приблизно на 10% менше, ніж літієва батарея.
Батарея 48 В може працювати 2,5 кілометри на ампер (48V20A 20 × 2,5 = 50 кілометрів)
Акумулятор 60 В може пробігти 3 кілометри на ампер (60 В 20 А 20 × 3 = 60 кілометрів)
Батарея 72 В може працювати 3,5 кілометрів на ампер (72V20A 20×3,5=70 кілометрів)
●Ємність акумулятора/А зарядного пристрою дорівнює часу заряджання, час заряджання = ємність акумулятора/зарядний пристрій Число, наприклад 20A/4A = 5 годин, але оскільки ефективність заряджання буде повільніше після заряджання до 80% (імпульс зменшить струм), тому його зазвичай записують як 5-6 годин або 6-7 годин (для страховки)
