Аккумуляторные батареи, если говорить максимально просто, это устройства, предназначенные для хранения и передачи энергии электричества. Они состоят из одной или нескольких ячеек, которые накапливают электроэнергию в процессе зарядки и, соответственно, отдают ее при разрядке.
В небольшом обзоре, подготовленном НЭТЕР, мы расскажем основные моменты, которые стоит знать об аккумуляторных батареях.
Какие типы аккумуляторов существуют?
Современная отрасль готова предоставить заказчику и итоговому потребителю разные разновидности аккумуляторных батарей, такие как свинцово-кислотные, никель-кадмиевые, никель-металлгидридные, а также спроектированные с использованием «белого золота» современного мира — лития.
Каждая из них имеет свои особенности, характеристики и область применения, но экспертное мнение единодушно – современная отрасль производства АКБ пока основывается на литии, то есть самыми выгодными, экономичными и современными вариантами являются Li-ion, LiPo и LiFePO4 аккумуляторы.
Основные типы аккумуляторных батарей
| Тип аккумулятора | Преимущества | Недостатки | Типичные области применения |
|---|---|---|---|
| Свинцово-кислотный (AGM, GEL) | Низкая стоимость, простота обслуживания | Большой вес, чувствительность к глубокой разрядке | ИБП, телеком-оборудование, клининговая техника |
| Никель-кадмиевый (NiCd) | Устойчивость к перегрузкам и низким температурам | Зависим от эффекта памяти | Электроинструмент, транспорт, электроника |
| Никель-металлгидридный (NiMH) | Устойчив к перепадам температуры, экологичен | Саморазряд, меньшая энергоёмкость | Медицинское и измерительное оборудование |
| Литий-ионный (Li-ion) | Высокая энергоёмкость, лёгкий вес, отсутствие эффекта памяти | Чувствителен к перегреву, требует BMS | Электроинструмент, беспилотные системы, мобильные устройства |
| Литий-полимерный (Li-Pol) | Большая гибкость в форме и размере | Требуют осторожного обращения | Электроника, беспилотные системы |
| Литий-железо-фосфатный (LiFePO₄) | Повышенная безопасность, до 3000 циклов, широкий температурный диапазон | Ниже удельная энергия по сравнению с Li-ion | Электротранспорт, погрузчики, промышленные системы |
| Литий-титанатный (LTO) | Рекордный срок службы (до 10 000 циклов), стабильная работа при −30 °C | Высокая цена | Спецтехника, накопители энергии |
Почему литий-ионные технологии вытесняют свинцово-кислотные
Литий-ионные аккумуляторы (включая LiFePO₄ и LTO) сегодня занимают доминирующее положение в промышленности.
Это объясняется сочетанием факторов:
- высокая плотность энергии — до 180 Вт·ч/кг против 30–50 Вт·ч/кг у свинцово-кислотных;
- долгий срок службы — от 2000 до 5000 циклов;
- отсутствие необходимости обслуживания (доливка электролита не требуется);
- встроенная система управления (BMS), контролирующая ток, температуру и баланс ячеек.
Именно поэтому большинство производителей складской и клининговой техники переходят на литий-ионные решения: они обеспечивают стабильность, сокращают простои и позволяют снизить эксплуатационные расходы.
Появились вопросы?
Наши специалисты всегда готовы на них ответить!
Какой принцип работы объединяет все литиевые аккумуляторы?
Такие АКБ хранят химическую энергию, которая преобразуется в электрическую. При зарядке происходит обратимый химический процесс, в результате которого энергия накапливается. При разрядке этот процесс идет в обратном порядке.
Li-ion
Литий-ионные аккумуляторы работают, используя движения ионов лития между анодом и катодом для хранения и освобождения энергии. Литий-ионная батарея состоит из трех основных компонентов:
- анод (обычно из графита);
- катод (часто из литий-кобальт-оксидов или литий-железо-фосфата);
- электролит (жидкий или полимерный).
Когда аккумулятор заряжается, внешний источник питания подает электрический ток. Ионы лития движутся из катода через электролит к аноду, где они встраиваются в слои графита. В ходе этого процесса происходит накопление энергии. При использовании аккумулятора электрический ток вырабатывается благодаря обратному процессу. Ионы лития перемещаются обратно от анода к катоду, высвобождая электроны. Эти электроны движутся через внешний контур, обеспечивая электрической энергией подключенные устройства. Электролит играет важную роль, обеспечивая проводимость между анодом и катодом, а также защищая элементы от коротких замыканий и других проблем.
Li-Pol
Литий-полимерные батареи работают по аналогичному принципу, что и литий-ионные, но отличаются конструкцией и используемыми материалами. Такая аккумуляторная АКБ состоит из анода, катода и электролита, но в качестве последнего здесь используется полимерный материал. Это позволяет делать такие аккумуляторы более легкими и гибкими. При зарядке ионы лития перемещаются из катода (обычно из литий-металлических оксидов) через полимерный электролит в анод, где они осаждаются в графитовой структуре. Этот процесс приводит к накоплению энергии. При разрядке ионы лития возвращаются от анода к катоду через полимерный электролит, значит освобождаются электроны. Электроны проходят через внешний контур, обеспечивая питание для подключенных устройств.
LiFePO4
Литий-железно-фосфатные аккумуляторы работают по принципу обмена ионами лития между анодом и катодом, но имеют свои уникальные характеристики. Вот основные аспекты их работы. АКБ данного типа состоит из:
- анода (обычно на основе графита);
- катода (состоящего из литий-железно-фосфатного соединения);
- электролита, который обеспечивает движение ионов лития.
При зарядке ионы лития перемещаются из катода через электролит к аноду. Этот процесс сопровождается накоплением электрической энергии в аноде. Во время разрядки ионы лития возвращаются обратно к катоду, после чего высвобождаются электроны, которые проходят через внешний электрический контур, обеспечивая питание устройства.
Какая сфера применения у литий-ионных аккумуляторов?
Применение очень обширно, так как практически все современные автономные устройства работают именно на таких АКБ, а их производители выбирают именно литиевые решения для питания.
Речь о малом и большом приборостроении, различных беспилотных системах, медицинском оборудовании, складском (шаттлы, погрузчики, тележки, тягачи), роботах, даже гольфкарах и поломоечной технике, ледозаливочной и ледонарезной технике, о водном транспорте, автодомах и многом другом. Самое главное, что современные АКБ имеют возможность многократного перезаряда, они относительно компактные и способны работать в различных (часто довольно экстремальных) условиях.
Как выбрать аккумулятор под задачу
При подборе батареи важно учитывать не только напряжение и ёмкость, но и реальные условия эксплуатации.
Основные параметры:
- Рабочее напряжение и диапазон токов нагрузки.
- Температурный режим (особенно для внешних установок).
- Габариты и тип корпуса.
- Наличие встроенной системы защиты (BMS).
- Сертификация по стандартам безопасности (UN 38.3, IEC 62619 и др.).
Компания НЭТЕР разрабатывает и производит литиевые аккумуляторы под индивидуальные требования. Оставьте заявку — мы предложим техническое решение, которое обеспечит стабильную работу вашего оборудования.
