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.