Літієвий акумулятор для автомобіля. Чи є такі на 12В, які є плюси і мінуси?

2

Як ми всі з вами знаємо, на автомобілях використовуються різні варіації свинцево-кислотних батарей. Вони можуть бути з різними добавками в пластини (Кальцій, Сурма, навіть Срібло і т. д.), а також можуть мати різну форму електроліту, скажімо запакований в спеціальні мати (AGM) або спеціальний гель (GEL). АЛЕ ось цікаве питання – чому не ставлять літієві акумулятори? Чи їх немає потужних, які скажімо дають 12 – 14Вольт і володіють високими струмами пуску? Давайте розбиратися, як зазвичай, буде відео версія в кінці …


ЗМІСТ СТАТТІ

  • Li-ion, Li-Pol
  • LiFEPO4
  • Свинцеві або літієві батареї для авто
  • Що таке «С»
  • ПІДВОДИМО ПІДСУМОК
  • ВІДЕО ВЕРСІЯ

Щодо літієвих акумуляторів для автомобіля все дуже не просто, з одного боку є дуже багато міфів, з іншого боку є дійсно кілька факторів, які поки роблять установку не бажаною для великої маси автомобілістів. НУ що ж, не будемо зволікати.

Li-ion, Li-Pol

Варто відзначити, що обидві абревіатури в заголовку, відносять ці акумулятори до «літієвим», але различающимся по наповненню (як матеріалів катода, так і всередині електроліту).

НА зорі таких батарей, як зазвичай всередину поміщали катодний матеріал (розташовувався на алюмінієвій фользі), а також анодний (на мідній фользі). Між ними містився спеціальний сепаратор, просоченим рідким електролітом (він їх поділяв і був пористий).

Вся ця система поміщається в герметичний корпус (найчастіше це обов’язково) нерідко з клапаном скидання внутрішнього тиску, катод і анод приєднані до клема токосъемникам, які виходять назовні.

Варто відзначити, що в літій-іонних акумуляторах носіями заряду є позитивно заряджені іони літію, які чудово можуть взаємодіяти (проникати) в кристалічні решітки інших матеріалів (наприклад графіту, оксиди і солі металів) з утворенням з ними міцної хімічного зв’язку

Спочатку в якості негативних пластин застосовувався металевий літій, потім його замінили на кам’яновугільний кокс, і зараз все більше поширений графіт. Після застосування оксиду кобальту батареї стали працювати при значно більш низьких температурах, причому підвищилася кількість розрядів/зарядів.

Літієві батареї обов’язково повинні йти разом з платами захисту типу BMS (Battery Management System), зараз є більш просунуті.

Li-ion акумулятори розрізняються за катодному матеріалу, є два більш распрастраненных, можна назвати класичних:

  • LiCoO2 (кобальт літію) + в якості електроліту тверді розчини на основі літію никелата
  • LiMn2O4 (літій-марганцева шпінель)

LiPol (літій-полімерний, ще назви Li-polymer, LIP, Li-poly тощо). Відміну від Li-ion тільки в тому, що у нього полімерний електроліт, на відміну від рідкого. Він має трохи вдосконалені характеристики, наприклад — низький саморозряд, велика щільність енергії на одиницю маси, товщина елементів вже від 1мм, відсутність ефекту пам’яті, можна виробник практично різні форми (на відміну від Li-ion). Можуть працювати до -20 градусів.

LiFEPO4

Ще один тип, про який я вирішив поговорити окремо, вважаю його самим перспективним з усіх для установки під капот автомобіля.

LiFEPO4, LFP (літій-феррофосфат, або літій-залізо-фосфатний). Катод тут інший, з застосуваннями фосфатів та заліза, основні плюси:

  • Тривалий термін служби, повільніше втрачає ємність (вже через кілька років він буде мати більшу ємність, ніж Li-ion опонент).
  • Стабільна напруга розряду, напруга на клітинки 3,2-3,3 В (якщо з’єднати 4 штуки, дає дуже правильне напруга 12,8, як раз для автомобіля),
  • Тут немає застосування «кобальту» (як у звичайних Li-ion), а значить немає такої високої токсичності та шкоди навколишньому середовищу
  • Має більш високі пікові струми (опоненти)
  • Менша швидкість розряду
  • Термічна стабільність, менш схильний до вибуху і загоряння
  • Переносить вкрай низькі температури до -40,-50 градусів Цельсія

Є звичайно і мінуси, наприклад якщо порівняти нові елементи, але у нього питома щільність енергії буде нижче, ніж у звичайного літієвого АКБ, приблизно на 14-15%. Також для нього обов’язково потрібно використовувати плати захисту.

Свинцеві або літієві батареї для авто

На самому початку мені хочеться сказати — що з енергетичної питомої щільності (Вт на кілограм), однозначно виграють літієві акумулятори. Також у них кращі показники по — життєвому циклу, опору, час заряду, саморозряду і іншого.

Але чому ж зараз немає ажіотажного попиту на них? Чому ставлять по старинці свинцеві акумулятори? Для початку дивимося табличку.

Параметр   Li-ion
Свинцево-кислотні

LiCoO2

(кобальт літію)

LiMn2O4

(літій-марганцева шпінель)

LiFEPO4

(літій-феррофосфат)

Питома щільність енергії, Втч/кг 30-50 150-190 100-135 90-120
Внутрішній опір, мОм <100, АКБ 12В 150-300, блок 7,2 В 25-75 елемент 25-50 елемент
Життєвий цикл (80% розряду) 200 — 300 500 – 1000 500 – 1000 1000 — 2000
Час швидкої зарядки 8-16ч 2-4ч 1ч (або менше) 1ч (або менше)
Стійкість до перезаряду Висока Низька. Не переносять постійну підзарядку
Саморозряд, за місяць (кімнатна температура) 5-8% 5-10%
Номінальна напруга елемента 3,6 В 3,8 В 3,3 В
Піковий струм навантаження 5-7С 30С 30С
Температура зарядки Від -20 до + 50 °С Від 0 до 45 °С
Вимагає обслуговування ТАК. 3 – 6 місяців бажана підзарядка Немає.
Безпека Термічно безпечні Вимагають захисний контур

З цієї таблиці стає зрозуміло, що може бути скільки завгодно плюсів у літієвих АКБ різних типів, вони поступаються кислотним в деяких аспектах. Заряд при мінусовій температурі (скажімо при -15,-20 градусів). Постійний заряд (скажімо від генератора автомобіля). Безпека, свинцево-кислотні АКБ не запалюються при перезарядах і пошкодженнях.

Що таке «С»

Багато помітили в табличці, такий показник – «30С». Латинською літерою «С» зазвичай маркується піковий струм навантаження. Чим більше цифра з цим показником, тим краще. Як все це справа вираховується? Досить просто:

Для прикладу візьмемо батарею в 6000 mA (6А) – 40С. Для того щоб обчислити максимальний струм, нам потрібно 6Х40=240А

Це дуже хороший показник, який найчастіше достатньо для пуску двигуна автомобіля.

ПІДВОДИМО ПІДСУМОК

Літієві акумулятори не ставляться на автомобіль з багатьох причин:

  • Почнемо з ціни. Вона дійсно вище приблизно в два-чотири рази, ніж у рядових (скажімо кальцієвих) свинцево-кислотних батарей однакової ємності
  • Погано переносять низькі температури. Швидко втрачають ємність, для нашої країни це дуже актуально
  • Погано заряджаються на морозі. Точніше їх взагалі не рекомендується заряджати вже при 0 градусів
  • Плата балансування (балансир). Літієва батарея (якщо в нашому випадку на 12В) складається з декількох банок (3-4 в залежності від застосовуваної технології). Якщо напруга на елементах буде різний, то одна банка може сильніше розрядитися або зарядитися. Таким чином, вся батарея може вийти з ладу, і навіть спалахнути. Щоб заряд або розряд проходив рівномірно у кожної банки, потрібен спеціальний балансир (чого свинцевої батареї практично не потрібно).
  • Не переносять постійної зарядки, скажімо від генератора. Потрібно встановлювати спеціальні плати захисту (які теж не дешеві)
  • Безпека. При пошкодженні Li-ion або Li-Pol акумуляторів, або якщо відмовить система захисту і буде йти постійна зарядка, може статися дуже сильний спалах, який загасити, не так-то просто (все тому, що вони можуть горіти з температурою під 3000 градусів, без кисню). У цьому відношенні найбільш безпечний LiFEPO4 він не вибухає і не так сильно горить. До речі всі авіаперевізники намагаються знизити кількість літієвих батарей на борту.

Вже ці п’ять пунктів роблять використання літієвих батарей неможливими, на цьому тлі перспективнішими виглядають варіанти AGM. Звичайно, зараз є бустери, які можуть запустити практично будь-який автомобіль, там часто стоять або Li-ion або Li-pol акумулятори. Але ви їх зберігаєте вдома (не рекомендується зберігати в авто на морозі), заряджаєте від розетки невисокими струмами, там стоять різні плати захисту.

Зараз дивимося відео версія

НА цьому закінчую, думаю моя стаття була вам корисна, підписуйтесь на мій канал буде ще багато цікавих статей і відео. Щиро ваш АВТОБЛОГГЕР

Гелевий акумулятор плюси і мінуси. Корисно, читай + відео вер…
Щільність акумулятора. Яка в електроліті вважається нормальн…
Дистильована вода в домашніх умовах (для акумулятора). …