Свинцово-кислотные аккумуляторы (SLA)

SLA-аккумуляторы являются старейшими пере­заряжаемыми аккумуляторами, предназначен­ными для коммерческого использования, и до сих пор остаются самыми дешевыми автоном­ными источниками энергии. Видимо, самой большой проблемой, присущей свинцово-кислотным элементам, является их свойство выде­лять газы — кислород и водород. При этом выделение газа не может быть полностью пре­одолено, кроме как уменьшением напряжения при зарядке, а при подзарядке это приводит к тому, что аккумулятор не заряжается полнос­тью до номинального напряжения. Вместе с тем такие факторы, как способность удерживать номинальную силу тока при низком напряже­нии и его небольшая цена по сравнению с за­тратами по обслуживанию и риском сбоя, впол­не оправдывают установку свинцово-кислотного аккумулятора большей емкости.

Сегодня SLA-устройства применяются в ос­новном там, где требуется большая мощность при низкой стоимости, а масса и габаритные характеристики несущественны (например, в блоках бесперебойного питания, охранных системах или системах резервного освеще­ния). В портативных приборах используются герметичные (необслуживаемые) аккумулято­ры или аккумуляторы с регулирующим клапа­ном давления. Для обозначения таких аккуму­ляторов применяется аббревиатура SLA (герметизированные свинцово-кислотные). Подобными SLA-акку-муляторами иногда комплектуются перенос­ные сотовые телефоны большой мощности и некоторые видеокамеры, но в целом примене­ние таких аккумуляторов для портативных си­стем нехарактерно.

Из особенностей современных свинцово-кислотных аккумуляторов следует выделить:

появление необслуживаемых и малообслуживаемых аккумуляторов, разработанных на основе внутренней рекомбинации газа;

зарядка от простейших зарядных уст­ройств;

появление широкого спектра герметизи­рованных аккумуляторов(правильнее го­ворить: герметизированных, а не герме­тичных);

улучшение работы в буферном режиме, то есть в режиме постоянного подзаряда, где срок службы доведен уже до 25 лет;

значительное улучшение ресурса —коли­чество циклов зарядки-разрядки у совре­менных свинцово-кислотных аккумулято­ров составляет уже 600-800, а не 200-300, как раньше;

сведение до минимума величины самораз­ряда — 0,1% в день;

появление множества типоразмеров и вве­дение их единой стандартизации.

В отличие от обычных свинцово-кислотных аккумуляторов, в частности автомобильных, SLA-аккумуляторы для электроники разраба­тываются с низким потенциалом перезаряда с целью предохранения от выделения газа. Поэтому SLA-аккумулятор имеет длительный срок хранения, но никогда не заряжается до своей полной емкости, а следовательно, по сравнению с другими типами заряжаемых ба­тарей имеет самую низкую плотность энергии (удельную энергоемкость), которая выража­ется в количестве запасенной энергии к еди­нице веса или объема. Вследствие низкого саморазряда, отсутствия эффекта памяти и минимальных требований по обслуживанию такие батареи в некоторых областях до сих пор выглядят весьма привлекательно. Так, если NiCd-аккумуляторы затри месяца саморазряжаются на 40%, то SLA-аккумуляторам для подобной саморазрядки понадобится не менее года.

Среди SLA-аккумуляторов имеются так на­зываемые гелевые аккумуляторы (некоторые из них продаются под торговой маркой gelcell), сделанные по технологии GEL, разработанной в конце 50-х годов и предусматривающей добавление в электролит двуокиси кремния SiO₂, в резуль­тате чего через несколько часов после запол­нения электролит приобретает консистенцию желе. В толще желеобразного электролита образуются поры и раковины, имеющие зна­чительный объем и площадь поверхности, где происходят встреча и рекомбинация молекул кислорода и водорода с выделением воды. В результате количество электролита остается неизменным и в течение всего срока службы долив воды не требуется.

Кроме GEL-технологии, применяется также технология AGM, разра­ботанная в конце 70-х годов, которая исполь­зует пористый заполнитель из стекловолокна, пропитанный жидким электролитом. Микро­поры этого материала заполнены электроли­том не полностью, а свободный объем исполь­зуется для рекомбинации газов, что тоже по­зволяет производить необслуживаемые бата­реи, как и в GEL-технологии.

У свинцово-кислотных аккумуляторов, есте­ственно, имеются и недостатки. Например, они не могут быстро заряжаться (зарядный ток в зависимости от конструкции не должен превышать 0,1-0,3 Сн, а типовое время заряда не менее 8-16 часов) и не переносят глубокого разряда. К тому же хранение SLA-аккумулятора в разряженном состоянии вызывает сульфатацию, которая делает последующую за­рядку трудным или даже вообще невозмож­ным процессом, вследствие чего стандартные свинцово-кислотные аккумуляторы выдержи­вают относительно небольшое число циклов заряда-разряда. Так, в зависимости от глуби­ны разряда и температуры эксплуатации ти­пичный SLA-аккумулятор обеспечивает всего лишь 300-500 циклов заряда-разряда, и фак­тически каждый такой цикл отнимает у акку­мулятора некоторую часть емкости. Конечно, это верно и для аккумуляторов других элект­рохимических систем, но в меньшей степени. Впрочем, у некоторых современных SLA-аккумуляторов, как уже отмечалось выше, количе­ство циклов заряда-разряда доведено до 600-800, что сравнимо с NiMH-технологией.

К тому же при низких температурах у SLA-аккумуляторов значительно уменьшается спо­собность отдавать большой ток в нагрузку. Зависимость нелинейная, но для каждого эле­мента наблюдается падение напряжения на 2-5 мВ на один градус.

Что же касается утилизации вышедших из строя батарей, то из-за высокого содержания свинца SLA-аккумуляторы по нанесению эко­логического вреда уступают только NiCd-аккумуляторам.

Дата добавления: 2014-01-07