Klady a zápory baterií s gelovým elektrolytem

Již více než století zůstávají olověné baterie (AB) stále relevantní díky své nízké ceně, nenáročnosti a téměř úplné absenci „paměťového efektu“. Měly však značnou nevýhodu – kvůli nutnosti odstranit plyny uvolněné během provozu nelze pouzdro baterie zcela utěsnit. Z tohoto důvodu a také kvůli použití kapalného elektrolytu jsou olověné baterie kritické pro jejich umístění v prostoru. Mohou být použity pouze v jedné přesně definované poloze.

12V olověná baterie

Pro použití na družicích a kosmických lodích se také nenašlo nic lepšího než olověné baterie, ale vyvstala otázka – jak dosáhnout provozu v jakékoli poloze a jak zajistit těsnost pouzdra? V rámci práce na tomto projektu vznikly dvě technologie – baterie AGM, kde je speciální sklolaminátový separátor napuštěný elektrolytem, ​​a tzv. gelové baterie (jinak GEL – Gelled ELectrolite), o kterých bude řeč v článku. Jako mnoho „vesmírných“ vynálezů se gelové a AGM baterie nakonec začaly používat v každodenním životě. Ano, protože mluvíme o špičkových technologiích, měli bychom varovat před používáním nesprávného termínu „gelové baterie“, který je rozšířen mezi běžnými uživateli. V těchto bateriích není žádné helium a pojem „gel“ znamená rosolovitou hmotu a je nám dobře známý na každodenní úrovni. Na první pohled je vše velmi jednoduché – do elektrolytu se přidává látka (nejčastěji sloučenina křemíku), která způsobí jeho zhoustnutí do rosolovitého stavu prakticky bez tekutosti. Toto řešení ale radikálně zlepšuje parametry baterie. Zároveň je zachována kontinuita s předchozími bateriemi – emf jednoho článku je stále 2,1 V.

Baterie s gelovým elektrolytem Fiamm série SMG Endurlite (OPzV Gel) – vlevo a série SMG12V Endurlite (Gel) – vpravo

Výhody gelových baterií

Žádný obrat

Gel se obalí kolem olověných destiček, čímž zabrání jejich odpadnutí. Díky tomu je eliminován vnitřní zkrat a je také sníženo samovybíjení. Ale co je nejdůležitější, uvolněné plyny zůstávají téměř úplně uvnitř gelu ve formě bublin, po kterých následuje vnitřní rekombinace, díky níž je pouzdro baterie zcela utěsněno. Aby se předešlo možnému „nafouknutí“ baterie, je v pouzdře umístěno několik jednocestných ventilů, kterými však gel nemůže vytéct. To umožňuje provozovat baterii v jakékoli poloze, i když se stále nedoporučuje provozovat gelové baterie pro široké použití v poloze „vzhůru nohama“ vzhledem k hlavní. Díky utěsněné konstrukci již není potřeba přidávat destilovanou vodu, a proto mají baterie AGM a GEL společný název „bezúdržbové olověné baterie“.

Nedostatečná tekutost gelu také zajišťuje bezpečnost v případě zničení bateriového pouzdra. V tomto případě kyselina neunikne. Tato okolnost je zvláště důležitá pro elektromobily.

Možnost úplného vybití

Olověné a AGM baterie nelze nechat zcela vybít, protože to způsobí, že se na olověných destičkách objeví krystaly síranu olovnatého. Toto spojení nevede elektřinu a je velmi obtížné jej odstranit z desek, aby se obnovila funkčnost baterie.

Přítomnost elektrolytu ve formě želé zabraňuje tvorbě krystalů síranu oxidu olovnatého, takže gelové baterie lze zcela vybít bez obav z jejich selhání. Další otázkou je, že pokud to není zbytečné, je lepší to nedělat, protože úplné vybití gelové baterie snižuje její životnost.

Dlouhá životnost

Počet cyklů nabití-vybití gelové baterie při plném vybití je cca 350, při vybití 50% jmenovité kapacity – cca 550, při vybití 30% – cca 1200. Správně provozovaná gelová baterie vydrží minimálně 7 let. Pro srovnání, běžné olověné baterie vydrží cca 2 roky, AGM baterie cca 5 let.

Struktura gelového elektrolytu v baterii Fiamm SMG zpomaluje vysychání článku, takže odhadovaná životnost 2V článků je 18 let

Nevýhody gelových baterií

Stát

Značnou nevýhodou GEL baterie je její cena. Při srovnatelné kapacitě je to přibližně 3krát více než u AGM a 5krát více než u tradičních olověných baterií. Tato nevýhoda je ale plně kompenzována vyšší životností.

Citlivost na přepětí

Nevýhodou spojenou s principem činnosti gelové baterie je její citlivost na napětí překračující určitou úroveň při nabíjení. Například baterii o jmenovitém napětí 12,6 V nelze nabíjet na napětí vyšší než 14,5 V. Při výrazném zvýšení napětí při nabíjení je pozorována změna struktury elektrolytu směrem k větší tekutosti. Z tohoto důvodu nemůžete instalovat například autogelové baterie do starších modelů, kde se velmi liší palubní napětí. Takové baterie jsou vhodné pouze pro moderní modely automobilů, kde je stabilizované palubní napětí. A samozřejmě je nepřípustné nabíjet gelovou baterii z nabíječky, která není přímo určena pro takové baterie.

Limity nabíjecího proudu

Potřeba zachovat rosolovitou strukturu elektrolytu také omezuje nabíjecí proud GEL baterií. A přestože takové baterie překonávají tradiční olověné baterie v rychlosti nabíjení, zaostávají za bateriemi AGM. Pro GEL baterie platí jednoduché pravidlo – optimální nabíjecí proud v ampérech je číselně roven 10 % kapacity vyjádřené v ampérhodinách. Maximální přípustný nabíjecí proud je uveden v technické specifikaci baterie, je obvykle asi 3x větší než optimální.

Dlouhodobý zkrat může vést k „nabobtnání“ pouzdra gelové baterie a jeho úplnému selhání. Zkraty jsou však kontraindikovány i u jiných typů olověných akumulátorů.

Provozní teplota gelových baterií

GEL baterii lze skladovat a používat, dokud elektrolyt nezmrzne. V závislosti na modelu baterie se spodní teplotní limit pohybuje od -50 do -30 C. Ale v chladném počasí se gelové baterie chovají jinak než tradiční olověné baterie, vše závisí na typu zátěže.

Gelové baterie jsou optimálním řešením pro využití v alternativní energetice

Pokud mluvíme o zátěži, která je v průběhu času rovnoměrná, stejně jako o úrovni nabití baterie, která se velmi liší, což je typické například pro alternativní energetické systémy, pak GEL za studena demonstruje výhodu oproti tradičním olověným kyselinám. a AGM baterie.

V olověných a AGM bateriích hustota elektrolytu silně závisí na úrovni nabití během procesu vybíjení, elektrolyt může zamrznout, což nakonec vede k fyzické destrukci pouzdra. U gelových baterií je závislost hustoty elektrolytu na úrovni nabití mnohem méně výrazná, takže takovou baterii lze bezpečně skladovat v chladu i ve zcela vybitém stavu.

Ale jak teplota klesá, klesá náběhový proud GEL v mnohem větší míře než u jiných olověných baterií. Proto jsou při použití takových baterií ve vozech se spalovacími motory známy případy, kdy motor v silném mrazu nenaskočil.

Při aplikaci za zvýšených teplot mají gelové baterie výhody díky svému utěsněnému designu – není potřeba přidávat vodu, která se často odpařuje. Pokud teplota překročí maximální přípustnou hodnotu (v závislosti na konkrétním modelu se vyrábí GELOVÉ baterie, které jsou speciálně navrženy pro provoz při vysokých teplotách), dojde ke zkapalnění elektrolytu a tento proces je bohužel nevratný.

Aplikace gelových baterií

Uvažovaný typ baterií je optimální pro použití v alternativních energetických systémech. Baterie mohou pracovat za podmínek různé úrovně nabití v širokém rozsahu, včetně teplot pod nulou. Nedostatek požadované údržby umožňuje použití GEL baterií v pouličních lampách s autonomním napájením ze solárních baterií, baterií a větrných turbín.

Další oblastí využití gelových baterií v každodenním životě a průmyslu, kde nemají téměř konkurenci, jsou nepřerušitelné zdroje napájení. Použití takových baterií poskytuje zvláště velké výhody při napájení telekomunikačních zařízení, protože baterie jsou zapínány v režimu vyrovnávací paměti, ve kterém GEL technologie poskytuje životnost 10 – 15 let. Skříně s gelovými bateriemi, při napájení komunikačních zařízení vyznačujících se rovnoměrným zatížením v průběhu času, mohou být umístěny venku bez dalšího vybavení pro klimatizaci.

V Číně se nyní sériově vyrábí levná kompaktní elektrická auta pro cestování po městě nebo na blízkých předměstích. Gelové baterie se v takových vozidlech často používají k ukládání energie, protože jsou levnější než lithium-iontové baterie a nevyžadují další bezpečnostní opatření.

GEL FIAMM baterie, speciálně navržená pro použití v motocyklech

U dvoukolových vozidel se gelové baterie používají pouze ve startovacích systémech spalovacích motorů v motocyklech. V tomto případě jsou příliš těžké na to, aby poháněly elektromotory, a proto prohrály s LiFePo bateriemi.

Současným trendem ve vývoji vodní dopravy je používání elektrických člunů. Zpravidla jsou vybaveny GELOVÝMI bateriemi – po dokončení navigace lze baterie skladovat v nevytápěném hangáru bez starostí s dobíjením.

Výběr gelové baterie

Při výběru gelových baterií byste měli především věnovat pozornost následujícím parametrům:

• Jmenovité napětí;
• jmenovitá kapacita;
• maximální zatěžovací proud;
• rozsah provozních teplot nebo doporučený rozsah použití;
• doporučený režim nabíjení-vybíjení (vyrovnávací/cyklický);
• trvání doporučeného vybíjecího cyklu.

Při použití konkrétního modelu GEL baterie, kdy režim přesně odpovídá tomu, který doporučuje výrobce, vás baterie potěší spolehlivostí a dlouhou životností.

Pokud potřebujete profesionální radu ohledně baterie, pošlete nám zprávu!

Baterie jsou velmi důležitou, ne-li hlavní součástí pro všechny typy elektrických samojízdných skladových zařízení a elektrických vysokozdvižných vozíků. Jak ale vybrat správnou baterii a neudělat chybu?

Výrobci zařízení zpravidla vybavují své výrobky bateriemi, které považují za nejoptimálnější, které v průměru skutečně poskytují prohlásil vlastnosti a výkon zařízení. Kupující však musí pochopit, že různé typy baterií se mohou výrazně lišit jak v typu, tak v základních charakteristikách, v závislosti na technologii zabudované do jejich konstrukce. Optimální z hlediska poměru cena/kvalita neznamená optimální z hlediska účinnosti. A ne vždy to, co je krásné vypadá na papíře to v praxi vypadá stejně. Jak tedy vybrat nejvhodnější typ baterie pro vaše zařízení?

Hlavní typy baterií používaných k napájení elektromotorů samojízdných skladových zařízení a elektrických vysokozdvižných vozíků:

OLOVĚNÉ BATERIE

V současné době je tento typ baterií nejrozšířenější. Jsou jednoduché a relativně levné. Technologie výroby a likvidace byly plně vyvinuty. Málokdo o tomto typu baterií skutečně něco ví. Pojďme se v rychlosti podívat na jejich klady a zápory:
výhody:
Relativní levnost a udržovatelnost, prevalence (nalezení analogu pro náhradu není obtížné), známé a srozumitelné výkonnostní charakteristiky a pravidla provozu a údržby.
nevýhody:
Uvolňování plynů během nabíjení a provozu baterie a přítomnost otvorů na pouzdru pro jejich vyjmutí. Proto musí být takové baterie ve vodorovné poloze, s vyloučením náhlého převrácení a zejména převratů. Uvolňované plyny jsou navíc výbušné, takže nabíjení baterie vyžaduje samostatnou místnost s přídavným větráním. Olověné baterie vyžadují neustálou údržbu – doplňování destilovanou vodou a mají funkční omezení: z hlediska hloubky vybití (je zakázáno povolit hloubku vybití větší než 80 % jmenovité) a podmínek skladování (baterii nelze skladovat ve vybitém stavu)

Životnost olověných akumulátorů je cca 1500 cyklů, doba plného nabití je 8-12 hodin. Takových provozních hodin je dosaženo pouze za ideálních provozních podmínek a dodržování pravidel údržby.

GEL/AGM BATERIE

Ve svém jádru jsou gelové / AGM baterie stejné jako kyselinové baterie, pouze s tím rozdílem, že tekutý elektrolyt je zde buď uveden do gelovitého stavu (gel), nebo absorbován pomocí mírně odlišné technologie (AGM).
výhody:
Kromě obvyklých výhod kyselých baterií je zde absence některých jejich hlavních nevýhod. Za prvé, není potřeba pravidelná údržba baterie. Za druhé, nevznikají žádné nebezpečné emise plynů, které vznikají jak během provozu, tak při nabíjení „kyseliny“, se všemi z toho vyplývajícími důsledky. Gelové baterie jsou nenahraditelné při provozu zařízení v prostředí vyžadujícím zvýšenou čistotu a nedostatek emisí (kosmetika, potravinářský průmysl, farmacie). Nebo prostě všude tam, kde jsou požadavky na čistý vzduch nebo kde není možné zorganizovat speciální nabíjecí místnosti. Tento typ baterie se nebojí náhlých změn horizontální polohy – prostě nic nevytéká.

nevýhody:
Gelové baterie také nemají rády úplné vybití nad 80 % a navíc jsou tyto baterie velmi citlivé na teplo – při nízkých okolních teplotách se kapacita baterie značně snižuje, při velmi vysokých se zvyšuje, ale zároveň se baterie životnost je výrazně omezena.

Životnost gelových baterií přímo závisí na přípustné hloubce vybití při 80 % je to 800 cyklů, při 50 % – 1200. Doba nabíjení u takových baterií je 12 – 14 hodin.

LITHIUM-ION BATERIE (Li-ion) <img src=”https://madlift.ru/upload/medialibrary/c53/cjckd5pjrnehf7kotqw38lal1czoqc9i.jpg” /><br />

Lithium-iontové (lithiové) baterie jsou svým designem a principem činnosti velmi podobné malým bateriím, které se nyní aktivně používají pro mobilní telefony a další přenosná digitální zařízení. V současné době je tento typ baterií technologicky nejpokročilejší a nejpokročilejší.
výhody:
Kromě výhod gelových baterií mají lithium-iontové (lithiové) baterie další řadu zjevných výhod ve srovnání s olověnými. To je bezpečnost a možnost částečného nabíjení a snadné ovládání a obrovský zdroj ve srovnání s konkurencí. Tohoto tématu jsme se dotkli vícekrát, více o výhodách lithiových baterií se dočtete v tomto článku
nevýhody:
Největší současnou nevýhodou takových baterií je jejich cena: jsou dražší než jak olověné, tak i heliové varianty. I když technologie nestojí a každým rokem se náklady (Li-Ion) snižují. Již nyní existují modely zařízení vybavené lithiovými bateriemi za cenu srovnatelnou s cenami podobných zařízení s klasickými bateriemi.

Životnost lithiových baterií může dosáhnout 3000 – 4000 cyklů, což je dvakrát více než u tradičních kyselých baterií.

Jaký typ baterie je tedy pro vaše zařízení nakonec vhodnější?

Při výběru nového zařízení se vyplatí přesně určit hlavní parametry zařízení: nosnost, výšku zdvihu, rozměry, plánovanou intenzitu provozu a provozní režim. Na základě všech těchto parametrů jsou identifikovány požadavky na vlastnosti baterie – její typ a typ, kapacita, proudová síla, režim nabíjení, životnost, náklady na pořízení a údržbu.

U malých skladových zařízení s vlastním pohonem je použití lithiových technologií více než zřejmým plusem. Dle našeho názoru se malý přeplatek v počátečních nákladech samozřejmě vyplatí vybrat si nové zařízení přesně s těmito bateriemi

U elektrických vysokozdvižných vozíků a retraků je to trochu složitější. V některých případech je nejrozumnějším a nejvýnosnějším řešením pořízení elektrického vysokozdvižného vozíku s klasickou olověnou baterií, v jiných přísné požadavky omezují výběr pouze na héliovou baterii, ale pokud to vaše možnosti dovolí, upřímně doporučujeme nákup zvážit váš nový elektrický vysokozdvižný vozík s inovativní lithiovou baterií.

Samojízdná skladová zařízení a elektrické vysokozdvižné vozíky nabízené naší společností jsou vybaveny servisovanými a bezúdržbovými bateriemi různých typů.
Nabízíme řešení, která vyhovují celé řadě vašich potřeb. Jediné, co musíte udělat, je rozhodnout se, který typ baterie přinese vašemu podnikání maximální užitek. V případě potřeby se můžete vždy spolehnout na naši pomoc a odborné poradenství při výběru baterie.