8 (499) 375-54-30 Ср-Вс: с 11.00 до 21.00, Пн-Вт: выходной
0
Корзина 0 руб.
Оформить заказ

Общая информация о типах аккумуляторных батарей (АКБ) для электротранспорта

Олег Охорзин 29 марта 2019

В этой статье я Вам расскажу – какие бывают аккумуляторные батареи (далее АКБ), их преимущества и недостатки, а так же разберемся, какие аккумуляторные батареи лучше всего подходят для электровелосипедов, электросамокатов и др.

В современном мире различных типов аккумуляторных батарей уже огромное множество, но далеко не все подходят для ежедневного их использования в качестве постоянного источника тока на электротранспорте.

Прежде чем приступать к видам аккумуляторов, немножко углубимся в принцип расчета емкости аккумулятора.

Большинство людей при покупке электровелосипеда, электросамоката и т.д. в первую очередь смотрят на емкость аккумуляторной батареи по параметру Ач (ампер часов). Это совершенно не верно.

Попробую объяснить почему.

Возьмем в пример АКБ электровелосипеда 48в 13Ач и 36в 15Ач

48в это напряжение самой АКБ и на таком напряжение работает вся система электровелосипеда.

На что влияет это напряжение? И что же такое Ач?

1. Напряжение влияет в первую очередь на обороты мотор-колеса. Чем выше напряжение системы, тем быстрее мотор-колесо крутится. Однако максимальная скорость зависит от многих факторов – размер колеса, сила тока, погодные условия, вес седока, обмотки мотора и т.д

2.На общее КПД (коэффициент полезного действия).

Например – мы имеет два электровелосипеда мощностью 500Вт. У одного электровелосипеда аккумуляторная батарея 36в 15Ач, а у второго 48в 13Ач.

- Для того чтобы на 36В достичь мощность 500Вт, надо снимать с батареи и вкачивать в мотор 14А тока;

- Для того чтобы на 48в достичь мощность 500Вт, надо снимать с батареи и вкачивать в мотор 10А тока.

3. Что такое емкость аккумуляторной батареи в Ач (ампер-часы) указанные на батареи? Это ток, которая эта батарея способна отдавать в течении часа. То есть, если у Вас АКБ 48в 13Ач, то производитель гарантирует, что батарея сможет отдать в течении часа всю свою емкость при токе 13А.

Чем меньшие токи мы снимаем с АКБ, тем срок службы для АКБ выше, а сама АКБ чувствует себя гораздо лучше в таких условиях.

Исходя из трех пунктов Выше можно сделать Выводы

- АКБ 48в 13Ач намного лучше чем АКБ 36в 15Ач, так как снимаемые токи с нее меньше, 10А против 14А;

- АКБ греется меньше, а значит срок службы у АКБ будет больше;

- мотор греется меньше;

- общий расход энергии у электровелосипеда меньше, так как снимаемые токи меньше.

Самый правильный расчет энергоемкости АКБ это «Втч» (Ватт х час). Втч – это какую мощность способна отдать АКБ в течении часа в Вт.

Для этого Вам надо умножить напряжение на емкость (в х Ач).

Например:

- АКБ 48в 13Ач имеет емкость – 624 Втч – с 500Вт мотором электровелосипед проедет 1 час 15 минут на максимальной мощности;

- АКБ 36в 15Ач имеет емкость – 540 Втч с 500Вт мотором электровелосипед проедет 1 час 5 минут на максимальной мощности.

Теперь Вы наглядно видите, что смотреть лишь на «Ач» при покупке электровелосипеда, электросамоката и т.д., категорически нельзя! Рассчитывать емкость надо в «Втч», при этом анализируя все технические характеристики аппарата полностью.

Это Вас заранее убережет от дальнейших лишних вопросов к продавцу и от лишних расстройств после покупки.

Ну а теперь перейдем к видам аккумуляторных батарей.

Я не буду перечислять все существующие виды АКБ. Затронем только те АКБ, которые широко применяются в современном мире как источники питания.

1.Свинцовой-кислотные аккумуляторные батареи и гелиевые аккумуляторные батареи.

1.1. Свинцовой-кислотные аккумуляторные батареи.

Данный тип АКБ очень широко применяется:

- в автомобилях в качестве стартерной АКБ;

- в гольф-карах и погрузчиках в качестве источника тока, но там вес не так критичен и Важен;

- в источниках бесперебойного питания (ИБП). Опять же, так как ИБП стационарны, там вес совершенно не важен, стоят и стоят себе под столом.

Основные особенности данного типа АКБ и преимущества:

- способны кратковременно отдавать большие токи до 10С, но это только очень кратковременно;

- самая низкая цена;

- не требуют обслуживания, кроме очевидного факта, не разряжать ниже минимального порога;

- возможна эксплуатация зимой, в том числе и зарядка АКБ при минусовых температурах.

Основные минусы:

- самые тяжелые из всех существующих АКБ – очень низкая энергоемкость в Втч на общий вес;

- несмотря на то, что их можно эксплуатировать зимой, данные АКБ имеют свойство замерзать, что приводит к существенному падению емкости и напряжения при отрицательных температурах;

- существенное падение напряжение по мере разряда аккумуляторной батареи;

- категорически не любят быструю зарядку. Рекомендованный ток заряда не более ~0.2С*;

- токсичность при зарядке;

- маленький срок службы при постоянной эксплуатации в качестве источника тока на электротранспорте. В среднем 1-1.5 лет.

1.2. Гелевые аккумуляторные батареи.

Устройство гелевых аккумуляторов схоже со свинцово-кислотными. Но внутри электролит заключен в виде геля, что дает ему массу преимуществ на фоне классического свинца.

Я не буду вдаваться в подробности устройства гелевых АКБ, напишу лишь список преимуществ и недостатков над свинцовыми АКБ.

Особенности и преимущества над свинцово-кислотными аккумуляторным батареями:

- гелевые АКБ могут работать как в вертикальном, так и в горизонтальном положении, за счет герметичного корпуса;

- опять же за счет герметичного корпуса, гелиевые АКБ не токсичны при зарядке;

- они гораздо меньше боятся перепадов температур, в том числе и отрицательные температуры;

- более высокая токоотдача за счет более низкого внутреннего сопротивления;

- более высокая устойчивость к вибрациям;

- меньше боятся глубокого разряда;

- срок службы гелевых АКБ выше в 2-3 раза в сравнении со свинцово-кислотными АКБ.

То есть 3 года они отслужить должны гарантировано (все зависит от производителя).

Основные минусы:

- самые тяжелые из всех существующих АКБ – очень низкая энергоемкость в Втч на общий вес;

- несмотря на то, что их можно эксплуатировать зимой, данные АКБ имеют свойство замерзать. Данные АКБ замерзают меньше чем свинцово-кислотные АКБ;

- существенное падение напряжение по мере разряда аккумуляторной батареи;

- категорически не любят быструю зарядку. Рекомендованный ток заряда не более ~0.2С*;

- от перезаряда могут испортится.

Выводы:

В общем могу Вам сказать лишь одно. На всех мега-бюджетных электровелосипедах стоят эти АКБ, а это сплошной ужас и мучения, так как электровелосипед весом 35 кг с ужасными техническими характеристиками - это мучения на весь срок их эксплуатации.

То же самое касается электросамокатов.

Если Вы покупаете электросамокат и планируете его хранить в гараже, на даче и т.д., то покупку такого электросамоката я допускаю.

Но таскать такую тяжесть домой, ужас - получите грыжу.

Данные АКБ можно спокойно использовать в гольф-карах, погрузчиках, экомобиликах, электроскутерах, в общем на технике ,которую не требуется таскать на себе.

Но на электровелосипеды, электросамокаты - категорически нет!

2. Никель-кадмиевые аккумуляторы (Ni-Cd).

Данный вид аккумуляторных батарей был изобретен достаточно давно и на текущий момент считаются морально-устаревшими. Помимо этого, они являются достаточно токсичными.

Основная сфера применения Ni-Cd АКБ это - дрели, шуруповерты, отвертки. Так же они широко применяются в авиации.

Основные особенности данного типа АКБ и преимущества:

- большой ток разряда. В зависимости от типа Ni-Cd АКБ, ток разряда может достигать 15С* (это касается современных, цилиндрических Ni-Cd АКБ);

- большой ток заряда АКБ. Ток заряда зависит от температуры окружающий среды. Самая благоприятная температура +10 - +30 градусов. При такой температуре допускается ток заряда в штатном режиме до 1С*;

- срок службы при правильной и бережной эксплуатации – более 1000 циклов;

- возможность эксплуатации при минусовых температурах;

- продолжительные сроки хранения при любой степени заряда;

- сохранения емкости при низких температурах;

- одни самых приспособленных АКБ при жестких условиях эксплуатации;

- относительно небольшая стоимость.

Основные минусы:

- низкая энергетическая плотность Втч в сравнении с другими типами АКБ;

- эффект памяти и необходимость проведения переодических работ по его устранению;

- высокая токсичность материалов, что отрицательно сказывается на экологии, в некоторых странах введено сильное ограничение по использованию этих АКБ;

- достаточно высокий саморазряд, до 25% в месяц. Если в Вашем шуруповерте стоит такой тип АКБ, не забывайте его периодически заряжать, чтобы не допустить разряд АКБ ниже минимального порога;

- относительно высокий вес.

Выводы:

Данный тип АКБ гораздо интереснее и лучше чем свинцово-кислотные и гелиевые АКБ, но из-за своего так же высокого веса и токсичности для сборки электровелосипедов и электросамокатов они так же не рекомендуются.

3. Никель-метало-гидридные аккумуляторные батареи (Ni-MH).

Данный тип аккумуляторных батарей (Ni-MH) по своей конструкции являются аналогами никель-кадмиевых аккумуляторных батарей (Ni-MH). Однако удельная емкость - аккумуляторов существенно выше - аккумуляторов.

Данный тип аккумуляторов более современный и практически полностью вытеснил - аккумуляторы с рынка.

Основная сфера применения – фотоаппараты, плееры, игрушки, автомобильный электротранспорт (например ), электроинструменты. В общем куда не глянешь, почти везде стоит данный тип АКБ.

Основные особенности данного типа АКБ и преимущества:

- большой ток разряда. В зависимости от типа Ni-Mh АКБ, ток разряда может достигать 5С*;

- срок службы при правильной и бережной эксплуатации – более 1500 циклов;

- возможность эксплуатации при минусовых температурах;

- продолжительные сроки хранения при любой степени заряда;

- сохранения емкости при низких температурах;

- низкий саморазряд;

- низкий эффект памяти.

Основные минусы:

- средняя энергетическая плотность Втч в сравнении с другими типами АКБ;

- относительно высокий вес.

4. Li-ion аккумуляторы.

А теперь настала пора перейти к самому широкому пункту нашей статьи - Li-ion аккумуляторы.

Это - тип электрического аккумулятора, который широко распространён в современной бытовой электронной технике и находит своё применение в качестве источника энергии в электромобилях и накопителях энергии в энергетических системах. Это самый популярный тип аккумуляторов в таких устройствах как сотовые телефоны, ноутбуки, цифровые фотоаппараты, видеокамеры и электромобили.

Литий-ионные аккумуляторы это целый огромный класс аккумуляторных батарей который очень сильно различается по своим электрохимическим свойствам и соответственно по потребительским качествам.

На текущий момент самыми распространенными являются: LiCoO2, LiMn2O4, LiFePO4, LiNMC, Li-Pol аккумуляторные батареи.

Самыми главными особенностями литиевых аккумуляторных батарей является:

- все литиевые АКБ не имеют эффекта памяти;

- все литиевые АКБ обязательно требуют наличия системы контроля заряда/разряда АКБ (BMS);

- каждый тип химии литиевых АКБ имеет свою максимальную границу заряда и разряда, пресекать которые категорически нельзя. В ином случае АКБ выходит из строя из-за изменения своей химической структуры, которое может привезти да же к возгоранию;

- при соблюдении всех условий эксплуатации литиевых АКБ рекомендованных производителем, литиевые АКБ практически безопасны.

Самыми опасными являются Li-Pol химия литиевых батарей, которые требуют к себе особого внимания при эксплуатации!

4.1. Литий-кобальтовые аккумуляторные батареи LiCoO2.

Данный тип АКБ обладает высокой удельной энергоемкостью, что повлияло на их высокое применение в портативной электронике. Однако из-за низкой токоотдачи и из-за достаточно низкого срока службы данный вид аккумуляторов плохо подходит для среднего и мощного электротранспорта.

Для простеньких электровелосипедов и электросамокатов данный тип АКБ вполне подходит.

Основные особенности данного типа АКБ и преимущества:

- Очень высокая удельная энергоемкость;

Основные минусы:

- низкий срок службы (300-500 циклов);

- имеют свойство стареть (3 года);

- очень плохо переносят отрицательные температуры.

- нельзя заряжать при отрицательных температурах!

4.2. Литий-марганцевые аккумуляторные батареи LiMn2O4.

Данный тип АКБ обладает средней удельной энергоемкостью, однако имеют высокую токоотдачу (до 15С). Данные АКБ имеют высокий срок службы, а так же свою отличительную особенность – самобалансировку. Когда напряжение АКБ доходит до максимального значения, АКБ начинает выделять тепло, пытаясь не превысить пороговое значение.

Сфера применения – дорогие силовые инструменты, легкий электротранспорт.

Основные особенности данного типа АКБ и преимущества:

- эффект самобалансировки;

- высокая токоотдача;

- низкий саморазряд;

- высокий срок службы (1000 циклов или 5 лет);

- возможность эксплуатировать зимой.

Основные минусы:

- не высокая удельная энергоемкость;

- нельзя заряжать при отрицательных температурах!

4.3. Литий-железо-фосфатные аккумуляторные батареи LiFePo4.

Самые живучие и не убиваемые литиевые аккумуляторные батареи. Огромный срок службы, более 2000 циклов или 10 лет. Они способны отдавать самые большие токи и заряжаться так же огромными токами. Они являются самыми безопасными к возгоранию из всех литиевых АКБ. Их можно использовать по полной без всяких ограничений зимой вплоть до -30 градусов. Единственный их минус - это низкая удельная энергоемкость на кг.

Данный тип аккумулятора превосходно подходит для сборки средних и мощных электровелосипедов, электросамокатов, а так же для электромобилей и т.д.

Почти идеальный АКБ, но самый дорогой и тяжелый из всего лития.

Основные особенности данного типа АКБ и преимущества:

- очень большой срок службы (от 2000 циклов или 10 лет);

- постоянное напряжение разряда (нет резкого снижения напряжения при снижение емкости АКБ);

- способны отдавать огромные токи, до 50С;

- очень низкий саморазряд;

- стабильность;

- отлично переносят низкие температуры, эксплуатация зимой;

- возможность заряжать при отрицательных температурах следуя определенным правилам.

Основные минусы:

- низкая удельная энергоемкость;

- нестандартное максимальное напряжение;

- самая высокая стоимость из всех литиевых АКБ.

4.4. Литий-никель-марганец-кобальтовые аккумуляторные батареи Li-NMC.

Мой второй фаворит из всех существующих АКБ. Данный тип литиевых АКБ собрал в себе все достоинства обычных литий-кобальтовых АКБ и литий-железо-фосфатных АКБ - получился некий гибрид: с хорошей удельной энергоемкостью, хорошим весом, токоотдачей, сроком службы, морозоустойчивостью, стабильностью.

В данный момент Литий-никель-марганец-кобальтовые Li-NMC аккумуляторы серийно устанавливаются в автомобили – Tesla.

Li-NMC АКБ один из самых лучших претендентов среди АКБ для электровелосипедов, самокатов и вообще всего электротранспорта.

Li-NMC АКБ есть в наличии в нашем магазине.

Основные особенности данного типа АКБ и преимущества:

- большой срок службы (до 1000 циклов или 5 лет);

- высокая токоотдача;

- хорошо переносят отрицательные температуры;

- низкий саморазряд;

- химическая стабильность;

- возможность заряжать при отрицательных температурах следуя определенным правилам.

Основные минусы:

- нестандартное максимальное напряжение;

- высокая стоимость.

4.5. Литий-полимерные аккумуляторные батареи Li-Pol.

Литий-полимерный аккумулятор Li-Pol — это усовершенствованная конструкция литий-ионного аккумулятора.

В качестве электролита используется полимерный материал.

Обычные бытовые литий-полимерные аккумуляторы не способны отдавать большой ток, но существуют специальные силовые литий-полимерные аккумуляторы, способные отдавать ток, в 10 и даже 130 раз превышающий численное значение ёмкости в ампер-часах. Они широко применяются как аккумуляторы для радиоуправляемых моделей, а также в портативном электроинструменте и в некоторых современных электромобилях.

Основные особенности данного типа АКБ и преимущества:

- большая удельная энергоемкость;

- низкий саморазряд;

- толщина элементов от 1 мм;

- возможность получать очень гибкие формы;

- отсутствие эффекта памяти;

- незначительный перепад напряжения по мере разряда;

- хорошо переносят отрицательные температуры;

- не высокая цена для своих характеристики.

Основные минусы:

- очень опасные аккумуляторы! В случае перезаряда или перегрева АКБ гарантировано воспламеняется. АКБ как и все литийионнаые батареи требует плату защиты BMS, но если в обычных литиионных АКБ выход платы защиты из строя может привести к порче АКБ, то в данном случае это гарантированный пожар!;

- самый низкий срок службы из всех литиевых АКБ (300-500 циклов или 2 года);

В общем крайне не рекомендую использовать данный АКБ в электротранспорте, особенно если Вы заряжаете АКБ в квартире. В США и Канаде зафиксировано уже огромное количество погорельцев из-за этих АКБ.

Основная сфера применения в данный момент этих АКБ это модельные игрушки – квадрокоптеры, вертолетики ,самолетики и др, из-за их веса и высокой токоотдачи.

Подводим итоги:

В общем, все что ниже это лично мое мнение.

Самый подходящие АКБ для электровелосипедов, электросамокатов и другого легкого мобильного электротранспорта это:

1 место – Литий-никель-марганец-кобальтовые аккумуляторные батареи Li-NMC – для средних и мощных электровелосипедов, электромотоциклов, электроскутеров и т.д.

2 место - Литий-железо-фосфатные аккумуляторные батареи LiFePo4 – для средних и мощных электровелосипедов, электромотоциклов, электроскутеров и т.д.

3 место - Литий-кобальтовые аккумуляторные батареи LiCoO2 – для легких электровелосипедов и электросамокатов с большим пробегом.