Введение
Уже более века свинцово-кислотные аккумуляторы являются постоянным спутником в мире накопителей энергии благодаря своей надежности, экономичности и широкому спектру применения. Свинцово-кислотные аккумуляторы используются во многих отраслях промышленности, от автомобилестроения до хранения возобновляемой энергии. С течением времени постепенно появились различные виды свинцово-кислотных аккумуляторов, разработанные в соответствии с определенными требованиями и целями.
В данной статье описаны различные виды свинцово-кислотных аккумуляторов, а затем подробно рассмотрены их основные характеристики, состав, преимущества и области применения. Каждый тип — от универсальных герметизированных свинцово-кислотных батарей VRLA и AGM до специализированных глубоководных и высокоскоростных вариантов — обладает определенными характеристиками, позволяющими использовать его для решения конкретных задач.
Кроме того, мы рассмотрим внутреннее устройство этих батарей, выясним их химический состав, а также поймем, какие преимущества они дают в различных сценариях. Резервное питание в критически важных системах, хранение возобновляемой энергии в автономных сетях, работа телефона или автомобиля на свинцово-кислотных аккумуляторах доказали свою ценность. Она продолжает играть огромную роль в современных решениях по хранению энергии.
1. Свинцово-кислотная батарея VRLA (Valve Regulated Lead-Acid):
Свинцово-кислотные батареи с вентильным регулированием (VRLA) — это аккумуляторные батареи, которые благодаря своей герметичной конструкции не требуют обслуживания. В этих клапанах использовались герметичные батареи для предотвращения утечки электролита, и они были предназначены для регулирования клапанов. В этой аккумуляторной технологии используются стекловолоконные сепараторы, насыщенные электролитом, что делает батарею необслуживаемой и не допускающей протечек. Ключевая особенность батарей VRLA заключается в их вентильной конструкции, в которой односторонний клапан сброса давления позволяет выходить лишнему газу во время зарядки и разрядки, обеспечивая герметичность и безопасность батареи.
Примерами приложений могут служить следующие:
● Источники бесперебойного питания (ИБП): Батареи VRLA являются важным накопителем энергии для систем ИБП, обеспечивая резервное питание во время перебоев в работе для защиты критически важных электронных средств и данных.
●Аварийное освещение: В зданиях, на промышленных объектах и в общественных местах батареи VRLA обеспечивают работу систем аварийного освещения, чтобы люди могли безопасно покинуть помещение во время чрезвычайных ситуаций.
●Сигнализации и системы безопасности: Аккумуляторы VRLA обеспечивают надежное резервное питание охранных сигнализаций и систем наблюдения, гарантируя бесперебойную защиту и мониторинг.
●Телекоммуникации: Сфера применения батарей этого типа в телекоммуникационной отрасли включает резервирование источников питания вышек сотовой связи и коммуникационного оборудования при перебоях в электроснабжении для обеспечения бесперебойной связи.
Преимущества：
● Безопасность: Герметичная конструкция и система вентильного регулирования делают батареи VRLA безопасными для использования в различных областях без риска утечки кислоты, что делает их идеальными для использования внутри помещений и в чувствительных средах.
● Не требуют обслуживания: По сравнению с обычными залитыми свинцово-кислотными батареями батареи VRLA не требуют частого обслуживания, так как служат дольше обычных.
● Универсальность: Эти батареи очень универсальны. Они применяются в различных отраслях промышленности, таких как системы бесперебойного питания, аварийное освещение, системы безопасности, телекоммуникации и др.
●Быстрая зарядка: Аккумуляторы VRLA относительно быстро принимают заряд, что позволяет им быстро заряжаться и за короткий промежуток времени быть готовыми к резервному питанию.
2. Герметичная свинцово-кислотная батарея AGM (Absorbent Glass Mat):
AGM-аккумулятор состоит из свинцово-кислотного химического состава, где электролит впитывается в AGM-сепараторы. Свинцово-кислотные батареи AGM имеют клапанное регулирование и герметичные сепараторы из стекловолокнистого мата. Сепараторы AGM позволяют полностью отказаться от обслуживания батареи, обеспечивая при этом безопасность и надежность системы. Стекловолоконный мат практически поглощает и обездвиживает электролит, тем самым предотвращая утечку даже при опрокидывании или различной ориентации батареи.
Преимущества:
Во-первых, они имеют низкую скорость саморазряда. Обычно при хранении они могут сохранять заряд в течение длительного времени с незначительной потерей мощности. Во-вторых, они демонстрируют лучшие характеристики при высокоскоростном разряде, поэтому являются отличным выбором для приложений, где требуются всплески энергии или высокая выходная мощность. Кроме того, герметичная конструкция исключает необходимость обслуживания, так как нет необходимости регулярно поливать их водой или проверять уровень электролита.
Приложения:
В автомобильном секторе они широко применяются в системах запуска, освещения и зажигания (SLI), а также для резервного питания морских судов, обеспечивающих непрерывное и надежное электроснабжение во время экскурсий. Кроме того, AGM-аккумуляторы хорошо подходят для использования в качестве накопителей солнечной энергии, поскольку они могут эффективно накапливать энергию, многократно заряжаться и разряжаться. Кроме того, эти батареи отлично подходят для электроскутеров. Свинцово-кислотные батареи с AGM-герметизацией зарекомендовали себя как универсальные и надежные источники энергии в различных областях применения.
3. Герметичная свинцово-кислотная батарея GEL:
Гелевые батареи состоят из свинцовых пластин и гелеобразного сернокислотного электролита. Гель образуется при добавлении кремнезема в электролит, в результате чего образуется полутвердое вещество, удерживающее кислоту на месте. В отличие от обычных залитых свинцово-кислотных батарей, гелевая технология иммобилизует сернокислотный электролит. Таким образом, проливка или обслуживание не требуются. Конструкция герметична, то есть безопасна и позволяет работать с батареей в любом направлении без пролива кислот.
Преимущества:
Основные преимущества свинцово-кислотных батарей с GEL-герметизацией заключаются в том, что они обеспечивают повышенный ресурс цикла. Состав геля снижает скорость сульфатации пластин аккумулятора, что делает их более устойчивыми к износу, связанному с циклами заряда и разряда. Увеличение срока службы приводит к увеличению срока службы батареи и, следовательно, к снижению частоты ее замены.
GEL-аккумуляторы имеют лучшие характеристики в условиях высоких температур. Квалифицированный электролит менее склонен к высыханию при повышении температуры, что способствует сохранению емкости и эффективности аккумулятора.
Приложения:
Другой важной областью применения батарей GEL является хранение возобновляемой энергии, когда избыточная электроэнергия, вырабатываемая солнечными батареями или ветряными турбинами, накапливается в батареях GEL для обеспечения стабильного и непрерывного электроснабжения при отказе возобновляемых источников. Избыточные запасы GEL-аккумуляторов также широко используются в медицинской промышленности, поскольку от них питается такое критически важное оборудование, как аппараты искусственной вентиляции легких и системы мониторинга состояния пациентов. Высокий ресурс и надежная работа делают их хорошим выбором для медицинских приложений, где требуются качественные источники питания.
4. Свинцово-кислотная батарея глубокого цикла:
Аккумуляторы глубокого цикла, как правило, имеют большую толщину свинцовых пластин и большую плотность активного материала. Его прочная конструкция обеспечивает большую емкость, позволяющую накапливать больше энергии. Свинцово-кислотная батарея глубокого цикла разработана таким образом, чтобы выдерживать многократные глубокие разряды и перезаряды без повреждений. В отличие от тех, что используются для запуска двигателей, их характеристики позволяют использовать их в системах, где требуется устойчивая и надежная подача энергии в течение длительного времени.
Возможные преимущества:
Главным преимуществом свинцово-кислотных батарей глубокого цикла является их увеличенный срок службы. Тяжелая конструкция, устойчивость к деградации пластин и способность дольше работать в сложных условиях разряда и перезаряда позволяют использовать их в приложениях, требующих частой и непрерывной циклической работы в течение всего срока службы.
Кроме того, свинцово-кислотные аккумуляторы глубокого цикла лучше всего работают в системах с непрерывными циклами разряда и заряда. Они способны обеспечить постоянную и надежную мощность без снижения производительности и эффективности в течение длительного времени. Они находят практически любое применение.
Приложения:
Чаще всего они применяются для питания гольф-каров и электромобилей, обеспечивая их длительную работу и дальность хода. Кроме того, батареи глубокого цикла хорошо подходят для накопления избыточной энергии, вырабатываемой в часы интенсивного солнечного освещения, а также для ее отдачи при недостатке или отсутствии солнечного света. Он обеспечивает непрерывное электроснабжение с максимальным использованием солнечной энергии.
5. Высоковольтная свинцово-кислотная батарея:
Сайт
высоковольтная свинцово-кислотная батарея
представляет собой тщательно подобранный электродный материал, разработанный для обеспечения возможности быстрого разряда и заряда. Высоковольтная свинцово-кислотная батарея предназначена для обеспечения высоких токов при кратковременном использовании. Это будет совместимо с приложениями, требующими быстрого и мощного высвобождения энергии. Эти батареи разработаны с использованием оптимизированных электродных материалов и конфигураций, позволяющих эффективно выдерживать высокую скорость разряда, обеспечивая при этом надежность.
Преимущества:
Одно из главных преимуществ высоковольтных свинцово-кислотных аккумуляторов заключается в том, что они могут эффективно работать в условиях высокой мощности. Он обеспечивает быстрые всплески энергии. Они ценны для приложений, где требуется быстрое и существенное выделение энергии.
Высокоемкие свинцово-кислотные батареи также подходят для систем аварийного резервного питания. В аварийных условиях, когда требуется надежный источник немедленного питания, высоковольтные батареи могут обеспечить необходимую энергию для поддержания работы критически важных функций и устройств.
Приложения:
Высоковольтные свинцово-кислотные аккумуляторы обычно находят применение в промышленных условиях. Они часто используются в вилочных погрузчиках и другом погрузочно-разгрузочном оборудовании, поскольку для подъема тяжелых грузов и поддержания эффективной работы техники этим устройствам необходимы большие токи. Такие батареи обеспечивают погрузчики энергией через короткие промежутки времени, что позволяет им оставаться работоспособными и работать на высоком уровне.
Кроме того, способность быстро отдавать энергию делает высокоемкие свинцово-кислотные батареи подходящими для использования в телекоммуникационных системах. Во время перебоев в подаче электроэнергии или в периоды пикового спроса эти батареи могут быстро поддерживать телекоммуникационную инфраструктуру для повышения безотказности услуг связи.
6. Трубчатая батарея OPzV:
Трубчатые батареи OPzV имеют гелевый электролит и трубчатые положительные пластины. Известна конструкция трубчатой батареи OPzV с трубчато-положительными пластинами. По сравнению со свинцово-кислотными батареями эти аккумуляторы имеют более высокую производительность и срок службы. Благодаря использованию трубчатых положительных пластин они рассчитаны на глубокий цикл, что делает их лучшим выбором для приложений, требующих частых и глубоких разрядов.
Преимущества:
Трубчатая батарея OPzV имеет самый длительный срок службы среди свинцово-кислотных батарей. Сочетание трубчатых положительных пластин и гелевых электролитов снижает деградацию пластин, увеличивая срок службы батареи и делая ее экономически эффективным и надежным решением для длительного хранения энергии.
Кроме того, батареи OPzV обладают хорошей способностью к глубокому циклу. Поэтому они могут выдерживать частые глубокие разряды без снижения производительности и эффективности. Эта особенность очень важна для таких приложений, как системы хранения возобновляемой энергии и автономные системы электроснабжения, где требуется стабильная и устойчивая подача энергии.
Приложения:
Трубчатые аккумуляторы OPzV используются в различных системах хранения возобновляемой энергии. Они очень эффективно накапливают избыточную энергию, получаемую от солнечных батарей или ветряных турбин, а их способность выдерживать частые глубокие разряды и перезарядки обеспечивает стабильное и надежное электроснабжение в периоды низкой или нулевой выработки возобновляемой энергии.
Кроме того, эти батареи используются на удаленных телекоммуникационных объектах для обеспечения резервного питания при отключении электроэнергии или в районах с ограниченным доступом к электросетям. Длительный срок службы и возможность глубокой переработки делают их надежным источником энергии для критически важных коммуникационных инфраструктур.
7. Свинцово-кислотная батарея OPzS:
Свинцово-кислотная батарея OPzS имеет в своей конструкции погружной жидкий сернокислотный электролит. Элементы аккумулятора имеют трубчатые положительные пластины и плоские или вклеенные отрицательные пластины. Свинцово-кислотная батарея OPzS известна своей трубчатой конструкцией пластин, в которых используется жидкий сернокислотный электролит. В конструкции этих батарей используются жесткие и прочные трубчатые положительные пластины, которые играют важную роль в их надежной работе и длительном сроке службы.
Преимущества:
Сильной стороной свинцово-кислотных аккумуляторов OPzS является их долговечность и прочность. Помимо жидкого сернокислотного электролита, трубчатая конструкция пластин повышает прочность батареи, позволяя выдерживать частые глубокие разряды и значительную деградацию при перезарядке, а значит, увеличивает срок службы.
Кроме того, батареи OPzS обладают хорошей цикличностью, поскольку для их применения требуются многократные циклы глубокого цикла. Эта особенность очень полезна в условиях, где требуется надежное и стабильное электропитание, например, в телекоммуникационном секторе, железнодорожных системах, установках хранения энергии и т.д.
Приложения:
Свинцово-кислотные аккумуляторы OPzS находят широкое применение в критически важных приложениях в различных областях. Эти батареи служат надежными резервными источниками питания, обеспечивая бесперебойную работу услуг связи при отключении электроэнергии или в удаленных районах с ограниченным доступом к электрическим сетям.
Кроме того, батареи OPzS широко используются в железнодорожных системах для обеспечения резервного питания систем сигнализации, связи и освещения. Они обладают устойчивостью к глубоким разрядам и жестким условиям эксплуатации, что делает их надежными накопителями энергии в железнодорожной инфраструктуре.
8. Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи «старт-стоп» или «запуск двигателя»:
Свинцово-кислотные батареи Start-Stop или Engine Start специально разработаны для автомобилей с технологией «старт-стоп». Эта система также называется системой автоматического выключения и повторного запуска двигателя во время коротких остановок, например, на светофоре, что позволяет экономить расход топлива и выбросы углекислого газа. В этих батареях используются передовые технологии, такие как Absorbent Glass Mat (AGM) или Improved Flooded Battery (IFB), что позволяет им выдерживать частые запуски и остановки двигателя без выхода из строя.
Преимущества:
Свинцово-кислотные батареи Start-Stop или «старт-стоп» двигателя имеют много преимуществ при использовании в автомобилях, оснащенных технологией «старт-стоп». Одно из главных достоинств — повышение топливной экономичности. Эти батареи способны быстро запустить двигатель после остановки и, следовательно, сократить время ненужного холостого хода, что приводит к экономии топлива и снижению вредных выбросов.
Кроме того, эти батареи обладают высокой устойчивостью к глубокому циклированию, что необходимо для продолжительной работы двигателя в режиме «старт-стоп». Повышенный ресурс их работы обеспечивает надежную работу в течение длительного времени эксплуатации, что обеспечивает долговечность и экономическую эффективность для владельцев автомобилей.
Приложения:
Такие батареи устанавливаются только в современных автомобилях, оснащенных технологией «старт-стоп». Для повышения топливной экономичности и снижения выбросов углекислого газа в автомобили все чаще устанавливаются системы «старт-стоп». Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи Start-Stop или Engine Start имеют важное значение для этих автомобилей, обеспечивая плавный и надежный запуск двигателя при частых остановках.
Заключение
В заключение следует отметить, что свинцово-кислотные аккумуляторы бывают различных типов, каждый из которых соответствует конкретным областям применения и функциональным потребностям. Выбор типа батареи зависит от таких факторов, как скорость разряда, потребность в циклическом режиме, предпочтения в обслуживании и бюджетные ограничения. По мере развития технологий свинцово-кислотные батареи, вероятно, будут совершенствоваться и дальше, что сделает их жизнеспособным решением для хранения энергии на долгие годы.
