Аккумуляторные батареи

Аккумуляторная батарея (АКБ)- источник постоянного тока, предназначенного для накопления и хранения энергии, это самый важный компонент любого источника бесперебойного питания (ИБП). От их технических параметров зависит надежность и эффективность работы источника питания.

АКБ, устанавливаемые в источники бесперебойного питания, обычно выдерживают 300-400 циклов заряда/разряда. Если отключения сети и долговременные просадки напряжения – не редкость, то свой ресурс АКБ может выработать очень быстро – примерно за 6-12 месяцев. В этом случае пользователи сталкиваются с тем, что гарантийный срок на АКБ существенно меньше заявленного (это свойственно АКБ низкого качества).

Технические параметры АКБ:

  • Ёмкость - количество электрического заряда, которым может «запастись» АКБ. Единица измерения емкости ампер-час (Ah). От этого параметра зависит продолжительность работы источника питания в автономном режиме (чем больше емкость АКБ, тем дольше работа в автономном режиме).
  • Глубина разряда - минимальное значение напряжения, до которого может быть разряжен АКБ без ухудшения своих свойств.
  • Саморазряд - разряд и потеря емкости АКБ при отсутствии подключенных потребителей.
  • Количество циклов заряда/разряда - количественный показатель продолжительности работы АКБ (срок службы).
  • Диапазон рабочих температур - интервал температур, допустимых для эксплуатации АКБ без снижения работоспособности.

Классификация АКБ:

  • Литий-ионные
  • Свинцово-кислотные
  • Никелево-металлогидридные
  • Никель-кадмиевые

Литий-ионные

АКБ данного типа представляют собой пропитанные электролитом и разделенные пористым сепаратором элементы:

- положительный анод, выполненный из медной фольги

- отрицательный катод, выполненный из алюминиевой фольги

Для защиты от перегрева, перезаряда и коротких замыканий предусмотрен встроенный контроллер.

Такие АКБ отличаются большой емкостью относительно массы, часто используются для питания устройств, потребляющих высокое количество энергии. Габаритные размеры и масса обычно небольшие.

Преимущества:

  • Высокая способность сохранения энергии
  • Не требуют больших затрат на обслуживание
  • Не теряет максимальную емкость
  • Высокая надежность

Недостатки:

  • Чувствительны к перепадам температур
  • Для зарядки требуются специальные приборы
  • Свойствен эффект старения
  • Нельзя оставлять разряженными

Свинцово-кислотные

Самый распространенный вид АКБ, конструктивно представляют собой свинцовые пластины, погруженные в электролит (раствор на основе серной кислоты), помещенных в пластиковый корпус. Имеют достаточно продолжительный срок службы (5-12 лет). Используются во многих сферах, включая компьютерные источники бесперебойного питания.

Достоинства:

  • Большое количество циклов перезарядки
  • Устойчивость к перепадам температур (широкий диапазон рабочих температур)
  • Всегда стабильное напряжение на выходе
  • Бюджетные и при этом надежные
  • До момента выхода из строя осуществляется более 1000 циклов зарядки/разрядки
  • Малый саморазряд
  • Выдерживают высокий ток разряда

Недостатки:

  • Существенно снижается максимальный объем хранимого заряда в случае полного разряда
  • Небольшое соотношение емкости к объему элемента
  • Большие габаритные размеры и масса


Никелево-металлогидридные

АКБ данного типа состоят из разделенных сепаратором водородно-металлогидридного анода и никелевого катода, помещенных в щелочной электролит.

Преимущества:

  • Стабильная производительность
  • Высокая плотность заряда
  • Соотношение емкости и габаритов на высшем уровне
  • Энергетическая емкость со временем эксплуатации не снижается

Недостатки:

  • Во время простоя наблюдается быстрое разряжение АКБ
  • Низкий уровень заряда влияет на максимальный уровень заряда
  • Невысокое максимальное напряжение на выходе
  • Чувствительность к перепадам температур


Никель-кадмиевые

Отличаются компактностью и низкой массой, что допускает его использование в телефонах, планшетах и других, небольших по размеру устройствах.

Достоинства:

  • Выдерживают до 1500 циклов заряда-разряжения
  • Надежность и компактность
  • Высокая устойчивость к перепадам температур
  • Простое использование
  • В простое практически не разряжаются
  • Соотношение емкости и размеров

Недостатки:

  • Кадмий- токсичный материал, поэтому осложняются производство и утилизация
  • Со временем теряется емкость

Классификация по типу электролита



  • С жидким электролитом
  • С технологией GEL
  • С технологией AGM

АКБ с жидким электролитом

Наиболее распространенные АКБ. В качестве примера можно привести свинцово-кислотные автомобильные аккумуляторы.

Достоинства:

  • Низкий саморазряд
  • Широкий диапазон рабочих температур
  • Продолжительный срок службы (большой резерв количества циклов заряда-разряда)
  • Отсутствие «эффекта памяти»
  • Способность выдерживать высокие токи разряда

Но есть недостатки, делающие использование этих АКБ не лучшим решением в качестве накопителя электроэнергии для ИБП:

  • Токсичность выделяемых паров электролита
  • Большой вес и габаритные размеры

АКБ с технологией GEL

Их еще называют гелевыми аккумуляторами. Их особенность в консистенции электролита (GEL-Electrolite). Электролит имеет гелеобразное состояние благодаря добавленному загустителю. АКБ не выделяют газ, изготавливаются герметичными.

Преимущества:

  • Высокий циклический ресурс заряда/разряда
  • Малая чувствительность к глубоким разрядам
  • Экологичность и высокая надежность
  • Отсутствие необходимости в обслуживании
  • Продолжительный срок службы

АКБ с технологией GEL малопригодны для применения в ИБП (для работы в буферном режиме с редкими нерегулярными циклами заряда/разряда). Использование гелевых АКБ для ИБП уместно при эксплуатации в рабочих режимах с интенсивной цикличностью заряда/разряда.

Недостатки:

  • Чувствительность к коротким замыканиям
  • Высокая стоимость
  • Высокая чувствительность к низким температурам
  • Необходимость контроля напряжения заряда (неустойчивость к перезарядам)

АКБ с технологией AGM (Absorbed Glass Mat)

Особенность строения таких АКБ в помещенных между пластинами электродов пропитанного электролитом пористого стекловолокна. Волокна этого стойкого к воздействию электролита полотна удерживают его на протяжении всего срока эксплуатации.

Преимущества:

  • Обеспечивает высокие токи в цепи независимо от глубины разряда
  • Выдерживает большое количество циклов заряда/разряда
  • Низкий саморазряд
  • Не нуждается в обслуживании

Недостатки:

  • По сравнению с гелевыми АКБ более высокий саморазряд
  • Небольшой резерв количества циклов заряда/разряда
  • Чувствительность к глубоким разрядам

Полезные советы

  • АКБ обычно служат от 4 до 6 лет (в идеальных условиях до 10-12 лет). К снижению срока службы приводит воздействие высоких и низких температур, либо сильная перегрузка. В аккумуляторах происходят химические изменения, имеющие необратимый характер. Хранить батареи на складе нужно только в полностью заряженном состоянии и периодически (раз в 4 месяца) производить их подзарядку.


  • Новые АКБ нужно подзарядить перед включением ИБП, т.к. они теряют заряд за время хранения на складе. Восстановление емкости АКБ производится в штатном режиме при дальнейшей работе.


  • Приобретайте АКБ у надежных и проверенных поставщиков.


  • Соблюдайте правила транспортировки АКБ (не допускать падения/тряски, перевозки в перевернутом состоянии, механических повреждений и т.д.), во избежание утечки электролита, отсоединения контактов, деформации пластин.


  • Своевременно производить замену вышедшей из строя АКБ. Иначе возможен сбой калибровки, что чревато невозможностью держать нагрузку.


  • Оптимальная температура в помещении 20–25 °C. Использование АКБ при температуре свыше 30°C приводит к ее быстрому износу. Также не рекомендуется переохлаждение данного устройства.


  • Нельзя выбрасывать АКБ в мусор, т.к. они содержат токсичный электролит. Для утилизации существуют специальные пункты приема или в магазине при покупке нового АКБ могут забрать старый.

69 18.07.2020