Электро-аккумуляторы-ликбез

Текущая версия на 17:33, 8 февраля 2025

статья----автор Книжников ВВ

• вся правда о силовых аккумуляторах[1]

Устройство ----любая аккумуляторная батарея состоит из ячеек или банок соединенных последовательно S и параллельно P---например 4S3Р=12банок. Сама банка состоит из листового набора тонких пластин различной гальванической пары двух разных металлов--называются анодом и катодом--- и токопроводящим раствором называемым электролитом.[2]

При последовательном соединении напряжение увеличивается пропорционально кол-ву банок, а емкость не меняется!

При параллельном соединении емкость увеличивается пропорционально кол-ву банок, а напряжение не меняется!

Существует много рекламного фейка о возможностях электрических акку----например рейтинг отдачи силы тока липо в 65--100С, на самом деле это запредельный режим короткого замыкания, то есть время разряда менее одной минуты, когда в химии электролита и пластин происходят не поправимые последствия-полная деградация емкости и рост внутреннего сопротивления и как следствие падение ресурса с сотни циклов до десяти...

Важно всегда помнить, что чем ниже ток разряда тем выше ресурс акку и больше удельная энергия! 

Поэтому все профессиональные акку с низким рейтингом меньше 5С, высокой удельной энергией в 180-250вт часов на кг и огромным ресурсом до 300-500 циклов в зависимости от химии.

Чтобы увеличить мощность токоотдачей производители понижают внутреннее сопротивление аккумулятора методом увеличения площади контакта поверхностей пластин при том же объёме электролита, то есть просто в книжке наращивают кол-во металлических листов попеременно чередующих анод и катод---поэтому растёт масса акку и падает удельная энергия.

золотое правило---- заявленный производителем силовой рейтинг надо всегда делить на три, только тогда рабочий номинальный ток будет равен  честному рейтингу батареи.[3]

1) спортивные литий-полимерные акку имеют честный(рабочий) рейтинг всего в 25--30С при ресурсе менее 50 циклов и уд.энергией 100--110втч/кг

2) липо для хобби с честным рейтингом в 10--12С ресурсом в 100--150циклов и уд.энергией в 140--160 втч/кг

3) профи-липо уже 3--4С с ресурсом в 200--300 циклов и 180--200втч/кг

4) литий- ионки 3 поколения всего 2--3С с ресурсом в 300--500 циклов и 220--250втч/кг

Внутреннее сопротивление одной банки легко рассчитать по формуле R(ом)=delta U/Imax=(4.2в-3в)/рейтингС(А), где дельта---это просадка напряжения свежезаряженного ли-по акку с 4.2в до критических 3в под предельной нагрузкой.[4]

Например на банке ёмкостью С=2Ач написано 60С,значит пиковый секундный ток Imax=2Ач х 60=120А и сопротивление одной банки R=1.2В/120А=0.01ом.

Тепловая мощность потерь на банке Ртеп=R Imax2=0.01ом х(120А)2=144вт-----всего за 10 секунд выделиться Е=10сек х144вт=1440джоуль,что неприемлемо и вызовет самовозгорание электролита и пожар!

По мере разряда реальное сопротивление акку вырастает в три раза в конце разряда----так как истощается насыщенность электролита заряженными ионами!например 100% заряда банки при 4.2в электросопротивление 0.01 Ом----при 50% и 3.9в уже 0.02 Ом---при 10% и 3.6в уже все 0.03 Ом---Поэтому в конце разряда акку сильно разогревается ----при разогреве электролита происходит выделение газа который повышает внутреннее давление среды на оболочку и пластины (вздутие банок), а сами пузыри газа сильно уменьшает площадь контакта электролита с анодом и катодом, именно это вызывает рост ещё большее электросопротивление акку.

По мере разряда сопротивление акку  растёт в три раза и КПД падает с 95% до 85%...

Оптимальная рабочая температура электролита +40грС----критическая самовоспламенения +70грС!

Хранить липо-акку заряженными на 38%---3.8В для стандартных lipo ЭДС=4.2В  или 3.9В для HV-lipo ЭДС=4.35В на банку при температуре (+5--+25)грС.

Падение напряжение без нагрузки на 0.07В для ЭДС=4.2В или 0.09В для ЭДС=4.35В  вольт на одну банку соответствует примерно 10% расхода ёмкости.

Заряжать током лучше 1С, но на практике можно 2-3С. 

Все липо перед эксплуатацией рекомендуется закатать в жесткие пластины толщиной 0.5-1мм типа дюраль или стеклотекстолит армированным стеклом сверхпрочным скотчем или сразу покупать автоверсии в жестком корпусе-----это защитит от вздутия и проколов.

На практике удельную мощность ли-по акку для сохранения ресурса лучше не превышать 1вт/г---то есть при массе акку в 100 грамм мощность потребления не 
более 100 вт. [5]

По мере выработки ресурса ёмкость акку падает в 1.25 раз от номинала----то есть до 80% от начальной и возрастает внутреннее электросопротивление в 1.6 раз, а значит и падает отдаваемый максимальный рабочий ток в 1.6 раз!

При падении ёмкости до 70% уже сопротивление в 2 раза больше и пик тока всего 0.5 от номинала ----акку списывается и и его можно использовать только на слаботочном оборудовании с максимальной силой тока 1С.

более подробно смотри статью "техника безопасности"