Что означают удельная энергия и емкость аккумулятора?

Три основные характеристики — химический состав, напряжение и удельная энергия (ёмкость) — определяют аккумуляторы. Стартерная батарея также имеет CCA (усилитель холодного запуска) или способность выдавать большие токи в холодных условиях.

Свинцовые, никелевые и литиевые батареи являются наиболее популярными по химическому составу батареями, и для каждой системы требуется определенное зарядное устройство. Поначалу может показаться, что зарядка аккумулятора с помощью зарядного устройства, рассчитанного на другой химический состав, работает, но заряд может завершиться неправильно. При транспортировке и утилизации аккумуляторов имейте в виду, что для каждого химического вещества действуют уникальные правила.

OCV (напряжение холостого хода) любой полностью заряженной батареи на 5–7 процентов выше номинального напряжения, указанного на маркировке батарей. OCV определяется количеством и «химией» последовательно соединенных ячеек. Рабочее напряжение — CCV (напряжение замкнутой цепи). Перед подключением аккумулятора убедитесь, что номинальное напряжение соответствует действительности.

Удельная энергия представлена емкостью в ампер-часах (Ач). Долговременная емкость аккумулятора по току разряда измеряется в Ач. Чтобы увеличить время автономной работы, вы можете установить батарею с большей емкостью Ач, чем требуется; в качестве альтернативы вы можете использовать упаковку немного меньшего размера и рассчитывать на меньшее время работы.

Зарядные устройства имеют некоторую гибкость в отношении номинала Ач (с аналогичным химическим составом и напряжением); аккумулятору большего размера просто требуется больше времени для полной зарядки, чем аккумулятору меньшего размера, но разница в Ач не должна превышать 25 процентов. В Северной Америке обычно используется RC или резервная емкость, а в Европе стартовые батареи обозначаются в Ач. При разряде 25А RC отображает время разряда в минутах.

Определение

Удельная энергия аккумулятора и емкость аккумулятора — две важные характеристики, используемые для описания производительности и возможностей аккумуляторов.

3.2V 20A Низкотемпературная батарея LiFePO4 -40℃ 3C Разрядная емкость ≥70% Температура зарядки: -20~45℃ Температура разрядки: -40~+55℃ пройти тест на иглоукалывание -40℃ максимальная скорость разряда: 3C

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ

Удельная энергия батареи относится к количеству энергии, которую батарея может хранить на единицу массы или веса. Обычно он измеряется в ватт-часах на килограмм (Втч/кг) или джоулях на грамм (Дж/г).

Значение: этот показатель важен, поскольку он помогает оценить, насколько энергоемкой является батарея, что имеет решающее значение для приложений, где вес является решающим фактором, таких как электромобили (EV) или портативные электронные устройства. Более высокая удельная энергия означает, что батарея может хранить больше энергии для своего веса, что делает ее более эффективной и желательной для этих приложений.

Емкость аккумулятора — это общее количество электрического заряда, которое может хранить аккумулятор. Обычно он измеряется в ампер-часах (Ач) или миллиампер-часах (мАч). Емкость аккумулятора показывает, как долго он может обеспечивать определенное количество энергии.

Емкость аккумулятора важна, поскольку она показывает, как долго аккумулятор может питать устройство или систему, прежде чем его потребуется перезарядить или заменить. Например, если у вас есть аккумулятор емкостью 2000 мАч и устройство, потребляющее ток 100 мА, теоретически аккумулятор может питать устройство в течение 20 часов (2000 мАч / 100 мА = 20 часов).

Активный материал

Активный материал в контексте батарей и электрохимических устройств относится к компоненту батареи, который активно участвует в электрохимических реакциях, генерирующих электрическую энергию во время разрядки и сохраняющих энергию во время зарядки. В активном материале происходят химические реакции, приводящие к потоку электронов и производству электроэнергии. В разных типах батарей используются разные активные материалы. Вот некоторые примеры:

Свинцово-кислотная батарея

В свинцово-кислотной батарее активными материалами являются диоксид свинца (PbO2) в качестве положительного электрода (катода) и губчатый свинец (Pb) в качестве отрицательного электрода (анода). Электролит – раствор серной кислоты (H2SO4).

Низкотемпературный прочный полимерный аккумулятор для ноутбука с высокой плотностью энергии Спецификация аккумулятора: 11,1 В 7800 мАч -40 ℃ 0,2 C разрядная емкость ≥80% Пыленепроницаемый, устойчивый к падению, антикоррозийный, антиэлектромагнитный

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ

Литий-ионный аккумулятор

В литий-ионных батареях в качестве активного материала катода обычно используется оксид лития-кобальта (LiCoO2), фосфат лития-железа (LiFePO4) или другие соединения на основе лития. Анод часто содержит графит.

Никель-металлогидридный (NiMH) аккумулятор

Катод NiMH батареи обычно содержит соединение гидрида металла, а анод обычно состоит из оксигидроксида никеля. Электролит представляет собой щелочной раствор.

Литий-полимерный аккумулятор

В литий-полимерных батареях используется твердый или гелеобразный электролит, а активными материалами катода и анода служат различные соединения на основе лития.

Натрий-ионный аккумулятор

В ионно-натриевых батареях в качестве активных материалов могут использоваться соединения на основе натрия, такие как никелат натрия или оксид натрия-кобальта.

Твердотельный аккумулятор

В твердотельных батареях в качестве активных компонентов используются твердые материалы, в том числе твердые электролиты, заменяющие жидкий электролит, присутствующий в традиционных батареях.

Выбор активных материалов существенно влияет на эксплуатационные характеристики батареи, включая ее плотность энергии, удельную мощность, срок службы и диапазон рабочих температур. Исследователи и инженеры работают над разработкой и улучшением активных материалов для создания более эффективных и безопасных аккумуляторных технологий для различных применений, включая бытовую электронику, электромобили и хранение возобновляемой энергии.

Производительность батареи

Производительность батареи относится к общим возможностям и поведению батареи в различных приложениях. На производительность аккумулятора влияют емкость, напряжение, срок службы, саморазряд, уровень рабочей температуры, стабильность напряжения и производительность.

Как упоминалось ранее, емкость является критическим аспектом производительности аккумулятора. Он определяет, сколько энергии аккумулятор может хранить и впоследствии отдавать.

Напряжение батареи указывает на ее электрический потенциал. Для различных применений требуются батареи с определенным уровнем напряжения. Напряжение аккумулятора также может влиять на выходную мощность устройства.

Срок службы — это количество циклов зарядки и разрядки, которые может пройти аккумулятор, прежде чем его емкость значительно ухудшится. Желателен более длительный срок службы, особенно в тех случаях, когда предполагается многократное использование батарей, например, в электромобилях.

Батареи со временем естественным образом разряжаются, даже когда они не используются. Низкая скорость саморазряда важна для применений, в которых батареи хранятся в течение длительного времени, например, в системах аварийного резервного копирования.

Батареи имеют оптимальные температурные диапазоны для обеспечения производительности. Экстремальные температуры могут отрицательно повлиять на их эффективность и срок службы.

Эффективность измеряет, насколько эффективно батарея может преобразовывать накопленную энергию в электрическую и наоборот. Более высокая эффективность означает, что во время процессов зарядки и разрядки тратится меньше энергии.

Некоторые батареи могут разряжаться с высокой скоростью, обеспечивая при необходимости прилив мощности. Скорость имеет решающее значение в таких приложениях, как электроинструменты, где требуется быстрое выделение энергии.

Во многих приложениях важно, чтобы аккумулятор поддерживал относительно стабильное напряжение на протяжении всего цикла разрядки. Колебания напряжения могут повлиять на правильное функционирование электронных устройств.

Безопасность аккумулятора имеет первостепенное значение. Перезарядка, чрезмерная разрядка, перегрев или физическое повреждение могут привести к угрозе безопасности, включая пожар или взрыв.

Воздействие батареи на окружающую среду включает в себя такие факторы, как материалы, использованные в ее конструкции, возможность ее вторичной переработки и возможность образования токсичных отходов при утилизации. Разрабатываются более экологически чистые аккумуляторные технологии.

Стоимость батареи является решающим фактором во многих приложениях. Более производительные аккумуляторы, особенно с передовыми технологиями, могут быть дороже.

Как упоминалось ранее, удельная энергия батареи — это мера того, сколько энергии может хранить батарея на единицу массы. Это особенно важно в приложениях, где вес является критическим фактором, например, в электромобилях.

Удельная мощность — это мера того, какую мощность может передать аккумулятор на единицу массы. Это важно в приложениях, требующих быстрого увеличения мощности, например в некоторых аэрокосмических и военных системах.

Производительность аккумулятора может значительно различаться в зависимости от конкретного типа используемого аккумулятора, например литий-ионного, свинцово-кислотного, никель-металлогидридного и других. Инженеры и проектировщики должны учитывать эти факторы производительности при выборе подходящей батареи для конкретного применения, чтобы обеспечить оптимальную производительность и безопасность.

Заключение

Таким образом, удельная энергия батареи — это мера того, сколько энергии может хранить батарея на единицу веса, а емкость батареи указывает общее количество энергии, которую может хранить батарея. Оба являются решающими факторами при выборе батареи для конкретного применения, причем выбор зависит от того, что является более важным: плотность энергии или общее накопление энергии.