Plumb-acid sau baterie litiu-ion, care câștigă

„Altele“ aplicație pentru bateriile litiu-ion au de obicei un lucru în comun - sunt dispozitive care sunt alimentate de un baterii plumb acid sigilate (Engl sigilat plumb acid (SLA).). De-a lungul trecut aproape 200 de ani de baterii plumb-acid au ocupat o poziție de lider pe piața de electronice, dar ele sunt aici pentru câțiva ani din bateriile litiu-ion de piață. Deoarece, în multe cazuri, bateriile litiu-ion a început să înlocuiască bateriile cu plumb acid (baterii reîncărcabile), este necesar să se compare aceste două tipuri de dispozitive de stocare a energiei, subliniind principalele caracteristici tehnice și fezabilitatea economică a utilizării Li-ion în loc de dispozitivele tradiționale SLA.

Istoria utilizării bateriilor

Plumb-acid de baterie - prima baterie reîncărcabilă este proiectat pentru uz comercial în 1850.. În ciuda o vârstă destul de decente în mai mult de 150 de ani, ele sunt încă utilizate în mod activ în dispozitive moderne. Mai mult decât atât, acestea sunt utilizate pe scară largă în aplicații în cazul în care, aparent, este posibil de a gestiona tehnologia modernă. Unele dispozitiv comun folosit destul de activ SDB, cum ar fi surse de alimentare neîntreruptibilă (UPS), golfkary sau stivuitoare. Surprinzător, bateriile de piață plumb-acid sunt încă în creștere pentru nișe și proiecte specifice.

În primul rând, destul de o inovație considerabilă în domeniul tehnologiei plumb-acid a venit în 1970, când au fost inventate sau care nu necesită întreținere sigilate SKB SKB. Această actualizare a fost în apariția supapelor speciale pentru evacuarea gazelor în timpul încărcării / descărcării bateriei. Mai mult, utilizarea separatorului umezit făcut posibilă operarea bateria în poziție înclinată, fără scurgeri de electrolit.

SDB, sau engleză. SLA, de multe ori clasificate în funcție de tipul sau aplicație. În prezent, două tipuri sunt cele mai frecvente: gel, de asemenea, cunoscut sub numele de baterie plumb-acid cu valva reglementată (acid reglată valve de plumb (VRLA)) și o sticlă mat absorbant (sticlă absorbant mat AGM). Bateriile AGM sunt utilizate pentru UPS mici, iluminat de urgență și scaune cu rotile, în timp ce VRLA este proiectat pentru aplicarea unui format mai mare, cum ar fi puterea de rezervă pentru catarge releu de celule, centre de Internet si stivuitoare. Bateriile cu plumb-acid pot fi de asemenea clasificate prin următoarele caracteristici: car (starter sau SLI - pornire, iluminat, aprindere); împingere (împingere sau ciclu profund); (Alimentare neîntreruptibilă) staționare. Principalul dezavantaj al SLA în toate aceste aplicații este ciclul de viață - în cazul în care acestea sunt evacuate în mod repetat, acestea sunt grav răniți.

Surprinzător, baterii plumb-acid sunt baterii reîncărcabile de necontestat lideri de piață de zeci de ani, până la apariția de baterii litiu-ion în 1980. Bateria litiu-ion este o celulă reîncărcabilă în care ionii de litiu se deplaseze de la negativ la electrodul pozitiv în timpul descărcării și invers în timpul încărcării. Bateriile litiu-ion folosesc un compus cu litiu intercalare, dar nu conțin litiu metalic, care este utilizat în baterii de unică folosință.

Primele celule litiu-ion, pe piață, au fost din aluminiu sau oțel rigide cutii, și de obicei au doar câțiva factori de formă cilindrică sau (formă de cărămidă) formă prismatică. Cu toate acestea, odată cu extinderea gamei de aplicare a tehnologiei litiu-ion a început să se schimbe dimensiunile lor.

caracteristici chimice

Principiile fundamentale ale proceselor chimice din celule atașate cu plumb acid și litiu-ion dispozitive proprietăți specifice și diferite grade de funcționalitate. Mai jos sunt câteva dintre avantajele bateriilor plumb-acid, care l-au făcut cele mai importante în timpul deceniilor și dezavantaje care acum au dus la înlocuirea acestuia, și astfel de aspecte pentru dispozitivele cu ioni de litiu.

acumulator plumb-acid

• SKB este simplu, fiabil și ieftin. Acesta poate fi utilizat într-un interval larg de temperatură.
• Bateriile trebuie să fie depozitate într-o stare încărcată (SoC) și nu se pretează la încărcare rapidă.
• SKB sunt grele. densitatea lor de energie gravimetrica este foarte scăzută.
• Ciclul de viață este, în general, de la 200 la 300 biți / taxa care este foarte mic.
• Curba de încărcare / descărcare de SOC poate fi măsurată cu un simplu control de tensiune.

Baterie litiu-ion

• Au o densitate maximă de energie în dimensiune și greutate.
• Ciclul de viață este în general de la 300 de la 500, dar pot fi măsurate și pentru mii de fosfat celule litiu;
• interval foarte mic de temperaturi de funcționare;
• Disponibil in diferite dimensiuni, forme de celule și alte caracteristici;
• Nu este nevoie de întreținere. rata de auto-descărcare este foarte mică.
• Este nevoie de punerea în aplicare a sistemelor de operare în condiții de siguranță. Algoritmul de tarifare sofisticate.
• Măsurarea SoC necesită decizii dificile din cauza neliniarității curbei de tensiune.

electronică

Este important să se înțeleagă diferența dintre acumulatorul și bateria. Cell - elementul constitutiv principal al pachetului. În plus, pachetul include, de asemenea, electronice, conectori și locuințe. Figura de mai sus prezintă exemple ale acestor dispozitive. Litiu-ion reîncărcabilă ar trebui să aibă cel puțin realizat protecția celulară și schemele de control și încărcătorul și sistemul de măsurare a tensiunii este mult mai complicată decât în ​​unitățile de plumb-acid.

Când se utilizează un litiu-ion și plumb-acid baterii, diferențele principale ale sistemului electronic vor fi după cum urmează:

Baterie reîncărcabilă plumb-acid este destul de simplu sub anumit prag de stres. Bateriile litiu-ion folosesc un algoritm mai complicat, cu excepția pachetelor pe bază de fosfat de fier. Metoda de încărcare standard pentru astfel de dispozitive - DC tehnica / tensiune constantă (CC / CV). Acesta include un proces de încărcare în două etape. La prima etapă taxa cu un curent constant. Ea durează atâta timp cât tensiunea celulei atinge un anumit prag, după care tensiunea rămâne constantă, iar scade curent exponențial până când ajunge la valoarea prag.

Contele de încărcare și de comunicare

Așa cum am menționat anterior, taxa poate fi măsurată SKB tensiune simplu mijloc de măsurare. Când se folosește o baterie litiu-ion necesita un control de celule nivelul de încărcare, care necesită algoritmi și implementarea ciclurilor de învățare complicate.

I 2 C este cea mai frecventa si economic protocolul de comunicare utilizate în baterii litiu-ion, dar are limitări în ceea ce privește imunitatea la zgomot, integritatea semnalului la o distanță și lățimea de bandă totală. SMBus (Bus de Management System), derivata I 2 C, este foarte frecvente în bateriile de dimensiuni mai mici, dar nu are în prezent nici un suport eficient pentru putere, sau pachete mai mari. CAN este ideal pentru medii cu un nivel ridicat de zgomot sau în cazul în care sunt necesare serii lungi, de exemplu, în multe dintre aplicațiile pentru CSC, dar este destul de scump.

înlocuirea directă

Trebuie subliniat faptul că în prezent există mai multe formate standard de baterii plumb-acide. De exemplu - U1, un factor de formă standard utilizat în alimentarea cu energie electrică de rezervă a aplicațiilor de echipamente medicale. Baterie de litiu fosfat de fier a fost un înlocuitor destul de decent pentru plumb-acid. fosfat de fier are o viață-ciclu remarcabil, taxele de conductivitate bună, îmbunătățirea siguranței și impedanță scăzută. Tensiune de litiu fosfat de fier baterie, de asemenea, în concordanță cu tensiunile plumb de acid (12V și 24V), care permite utilizarea aceluiași încărcător. Pachete software pentru întreținere și control al bateriei includ funcții intelectuale, cum ar fi monitorizarea taxa, ciclurile de încărcare contra / descărcare de gestiune, și altele.

Baterii Litiu-fier-fosfat reține 100% din capacitate în timpul depozitării, spre deosebire de bateriile SKB care își pierd capacitatea de peste câteva luni de depozitare. Figura de mai sus compară cele două tipuri de produse și realizările obținute în tranziția de la CSC la Li-ion.

există foarte puține baterie care poate stoca energie la fel de mult ca un plumb-acid, ceea ce face ca acest tip de baterie de cost-eficiente pentru mai multe dispozitive de mare putere. Litiu-ion tehnologie este în continuă scădere în preț, precum și îmbunătățirea continuă a structurilor lor chimice și a sistemelor de siguranță le un concurent demn de a conduce tehnologia de acid face. Dispozitivele de utilizare a acestora pot fi foarte diferite, variind de la neîntreruptibile dispozitivele de alimentare cu energie pentru vehiculele electrice și drone.