Dlaczego wyważanie stosuje się tylko w przypadku akumulatorów litowych?

Nigdy nie słyszałem o akumulatorze ołowiowo-kwasowym mającym elektronikę do zrównoważenia jego ogniw, a nawet jakikolwiek ręczny sposób równoważenia ich.

Ale myślę, że wszystkie baterie litowe mają, a przynajmniej baterie litowe powyżej pewnego rozmiaru.

Dlaczego jest taka różnica między akumulatorami litowymi i kwasowo-ołowiowymi?

Powiedzmy, że biorę cztery akumulatory 12 V i łączę je szeregowo. Czy kiedykolwiek potrzebowałbym, czy byłoby to korzystne, aby mieć jakiekolwiek wyważenie, czy mogę udawać, że jest to jedna bateria 48 V.

Dotychczasowe odpowiedzi są nieco lekceważące na temat rzeczywistej mechaniki, która gwarantuje równowagę na chemii litowej, a nie na innych.

Po pierwsze; wszystkie chemikalia akumulatorów w dużym stopniu korzystają z właściwego równoważenia. Wyważarki stosuje się w akumulatorach niklowo-kadmowych statków kosmicznych, niektórych rodzajach akumulatorów kwasowo-ołowiowych o niskim poziomie rozładowania i tak dalej. Wszystkie chemikalia akumulatorów są tylko pewną dominującą reakcją chemiczną redukcji-utleniania, która zachodzi między pewnymi energiami Gibbsa (lub potencjałów Redox, jeśli weźmie się pod uwagę zarówno reakcje anody, jak i katody) - a więc między pewnym niższym i wyższym poziomem napięcia. Powyżej lub poniżej tego „idealnego” zakresu napięć mogą wystąpić inne reakcje - w przeciwnym razie dominują reakcje mniejszościowe.

Te inne reakcje często nie są odwracalne, dlatego zmniejszają ilość „użytecznej” anody i materiału katodowego, zmniejszając pojemność. Czasami takie niepożądane reakcje są jeszcze bardziej dramatyczne, tworząc związki, które powodują korozję elektrod, degradują elektrolit lub powodują tworzenie toksycznych / wybuchowych substancji chemicznych.

Te niebezpieczne reakcje są głównym powodem, dla którego chemia litowa naprawdę potrzebuje obwodów bezpieczeństwa. Zarówno podczas przeładowania, jak i przeładowania, w zależności od zastosowanego elektrolitu, powstaje wybuchowa mieszanina gazów. Co ważniejsze, gdy anoda staje się zbyt gorąca (około 125 ° C), rozpoczyna się reakcja egzotermiczna, która przyspiesza sama, zużywając większość energii zgromadzonej w akumulatorze (niekontrolowany wzrost temperatury). Jest to często spowodowane samonagrzewaniem się przy dużych prądach rozładowania lub niepożądanymi reakcjami spowodowanymi przeładowaniem. Ponieważ akumulatory litowo-chemiczne mają gęstość energii większą niż rząd wielkości więcej niż chemikalia niklu i ołowiu, tj. Dużo energii w małym miejscu, może to spowodować wielki boom. Zwłaszcza w połączeniu z wybuchową atmosferą wodoru i tlenu.

Jednak inne chemikalia mają ten sam problem! Akumulatory mokro-kwasowo-ołowiowe są bardzo dobrze znane z wytwarzania wodoru, nawet podczas „normalnego” użytkowania, ale głównie w przypadku nadużywania ogniw. Komórki kwasu ołowiowego mogą również ulec ucieczce termicznej, gdy kwas siarkowy jest wystarczająco skoncentrowany. Jednak ze względu na stosunkowo niską gęstość energii i wysoką pojemność cieplną płyt, a także wysoką temperaturę, w której dochodzi do ucieczki termicznej w porównaniu z jonem litu, nie jest to ryzyko, z którym należy sobie poradzić w większości sytuacji. To samo dotyczy chemikaliów niklowych, które często są wyposażone w wyważarki w zastosowaniach wysokoprądowych (np. Samochody RC) - w przeciwnym razie akumulator wytrzyma tylko 10-50 ładunków.

Następnie pojawia się praktyczne pytanie: czy możesz po prostu połączyć wiele ogniw w szeregi i udawać, że jest to jedno duże ogniwo wysokiego napięcia? Tak, ale żywotność baterii będzie straszna. Każde niedopasowanie ogniwa w stosie 12 ogniw zostanie zaostrzone w każdym cyklu ładowania i rozładowania, a po kilkudziesięciu, a może 100 cyklach ładowania, będziesz mieć rozładowaną baterię. Może nawet powodować zagrożenie bezpieczeństwa. Tak więc, zarówno dla własnego bezpieczeństwa, jak i optymalnego użytkowania akumulatorów, bardzo zaleca się stosowanie zrównoważonego zarządzania ładowaniem.

Akumulatory kwasowo-ołowiowe są w porządku z pewnym prądem ładowania float na zawsze. Baterie litowe zostałyby w ten sposób uszkodzone. Gdy bateria litowa jest pełna, próba jej naładowania spowoduje uszkodzenie. I odwrotnie, w samochodzie akumulator kwasowo-ołowiowy „12 V” jest zwykle ładowany stałym napięciem około 13,6 V. Przy tym napięciu zajmie on niewielką ilość prądu ładowania, nawet gdy jest pełny, ale w przeciwieństwie do akumulatora litowego, to nie szkodzi akumulatorowi ołowiowo-kwasowemu.

Ogniwa różnią się w zależności od akumulatora więcej niż niedopasowaniem wielu ogniw w tej samej konstrukcji. Stąd 6-kwasowy kwas ołowiowy jest traktowany jako jeden. Ponieważ starzenie i pojemność urządzenia jest przyspieszana przez wyczerpanie najsłabszego ogniwa, w przypadku litu bardziej krytyczne jest zoptymalizowanie dopasowania, aby poprawić ogólną pojemność i zapobiec przeładowaniu najsłabszego ogniwa. Potrzebny jest aktywny zacisk Zenera na każdym ogniwie, aby zapobiec przeładowaniu.

Jednak akumulatory kwasowo-ołowiowe zawiodą najpierw na 1 ogniwie, niż wszystkie ulegają takiej samej degradacji, ale opłacalność nie gwarantuje tego dodatkowego kosztu przedłużenia żywotności.

Ponadto, ponieważ samonagrzewanie przyspiesza starzenie się litu, wolą raczej szybkie ładowanie i odcięcie niż szybkie ładowanie i ładowanie CV 14,2 kwasu ołowiowego dla pływaka. SLA są podobne, ale niższe napięcie, które jest również kompensowane temperaturowo.

Akumulatory kwasowo-ołowiowe NALEŻY ładować za pomocą procesu znanego jako „Wyrównanie”. Komórki w ciągu szeregowym, które mają najwyższy ładunek, mogą być nadmiernie naładowane, a to z kolei pozwala również na pełne naładowanie dolnych komórek w ciągu.

Ogniwa litowo-jonowe nie mogą korzystać z tego procesu, ponieważ nie mogą tolerować nadmiernego naładowania, dlatego potrzebują aktywnego, zrównoważonego procesu ładowania, aby uzyskać ten sam efekt; wszystkie komórki o tym samym poziomie naładowania.

Z mojego doświadczenia wynika, że ​​czysta energia słoneczna w odległych obszarach działa bardzo dobrze z akumulatorami kwasowo-ołowiowymi, ponieważ: Stawki ładowania są niskie przez dłuższy czas. Akumulator powoli się zmienia w cyklu letnim i zimowym. Nadmiar energii stosunkowo często wyrównuje się przy niskich prądach

Hybrydowe systemy z bateriami słonecznymi z silnikiem wysokoprężnym mają: Znacznie większe dzienne cykle. Rzadko ma dostępną energię do wyrównania niskiego prądu. Przejdź od wysokiego ładowania do znacznego rozładowania bez znacznego czasu pływania

Potwierdza to, co użytkownik 38367 wspomina, że ​​równoważenie poszczególnych ogniw byłoby korzystne dla akumulatorów ołowiowo-kwasowych w takich odległych hybrydowych systemach zasilania wykorzystujących akumulatory ołowiowo-kwasowe.

Istnieją znaczące dowody na to, że długie ołowiowe akumulatory kwasowo-ołowiowe szybko tracą pojemność w porównaniu z podobnymi cyklami na jednym ogniwie. http://www.battcon.com/PapersFinal2004/SymonsPaper2004.pdf

Ponieważ jeśli przeładujesz ogniwo litowe, pali się ono lub wybucha; jeśli przeładujesz ogniwo Pb, po prostu odpowietrza wodór, aż wyschnie; wtedy musisz tylko dodać wodę, aby ponownie ją napełnić. Myślę, że nowoczesne akumulatory krzemowe i AGM Pb nawet nie wentylują, ale raczej rekombinują wodór i tlen w wodę; ale energia w nadmiarze musi gdzieś iść, więc może trochę się rozgrzeją, nie wiem.