Свинцовые или литий-ионные аккумуляторы для электровелосипеда

Аккумулятор для электровелосипеда — химический источник тока, предназначенный для питания мотора электровелосипеда и бортового оборудования. Прочитайте нашу статью и узнаете какой аккумулятор вам купить.

Электровелосипед, помимо педалей, дополнительно приводится в движение электрическим мотором. Для его питания необходим источник тока. Одним из таких источников является химический источник тока – аккумулятор.

Основные факторы, определяющие выбор аккумулятора

Ниже представлены основные факторы, определяющие выбор аккумулятора.

Главным достоинством аккумуляторных батарей является возможность их зарядки и повторного использования.

Аккумуляторные батареи делятся на:

• Принцип работы свинцовых аккумуляторов

  Свинцовые аккумуляторы производятся более 100 лет. За это время были хорошо отработаны технологии их производства, за счёт чего их цена достаточно низкая. Необслуживаемые аккумуляторы по своему химическому составу ничем не отличаются от обслуживаемых. В них реакция осуществляется в серной кислоте. Среди кислотно-свинцовых аккумуляторов есть ещё вид аккумуляторов, поддерживающих глубокий цикл разряда, предназначенный для питания электродвигателя транспортного средства он ещё называется тяговым аккумулятором.

• Принцип работы литий-ионных аккумуляторов

  Основная концепция литий-ионных аккумуляторов зародилась в 1970-х годах и получила широкое распространение в 1990-х. Основной принцип работы можно описать как движение заряженных ионов Лития между катодом и анодом во время разрядки и зарядки. На рисунке ниже представлен процесс разрядки литий-ионного аккумулятора.

  

  Различия в химическом составе анода, катода и электролита, а также геометрия влияют на производительность литий-ионной ячейки. Химический состав анода наиболее изменяемая от производителя к производителю характеристика. Они собирают ячейки с железофосфатными, марганцевыми, кобальтовыми и т.д. анодами. Более 90% анодов литий-ионных ячеек состоят из графита: кремния и титаносодержащих материалов, используемых для увеличения срока службы и производительности.

  Электролит существует в жидкой форме, но для литий-полимерных ячеек им пропитана полимерная мембрана. Это позволяет производителям использовать упаковку ячеек в пластик в отличие от металлической упаковки на ячейках с жидким электродом в цилиндрических и призматических ячейках. Все изменения этих параметров влияют на производительность литий-ионных ячеек.

  

Cравнение LiFePO4 и Li-ion аккумуляторов для электровелосипеда

Все химические сочетания литий-ионных аккумуляторов могут быть разделены на две группы: Литий-железо-фосфатные аккумуляторы (LiFePO4) и металл оксидные (Никель LiNiCoAlO2, Кобальт LiCoO2, Марганец LiMn2O4, Цинк и Никель LiNiMnCoO2, Титан Li4Ti5O12). В таблице ниже представлены основные различия между ячейками этих двух химических классов.

Все литий-ионные аккумуляторы поддерживают цикл глубокого разряда, позволяя полностью себя разрядить и зарядить. Они не имеют эффекта памяти. Предельное количество циклов существенно увеличивается, если глубина каждого цикла разряда не превышает 80% фактической емкости.

Не будем подробно расписывать различия между кислотно-свинцовыми и литий-ионными аккумуляторами, остановимся лишь на некоторых фактах: У литий-ионных аккумуляторах плотность энергии в 2,5 раза выше, удельная энергия в 3,75 раза выше, стоимость в 9 раз выше в пересчёте на 1 Квт.ч, количество циклов заряд-разряд в 2 раза выше.

Влияние на окружающую среду

Кислотно-свинцовые аккумуляторы плохо соревнуются в литий-ионными в вопросе влияния на окружающую среду. Они требуют в несколько раз больше сырья для их производства для достижения схожей энерговооруженности, оказывая гораздо больший эффект при горных разработках и добыче их составляющих. Их производство энергоёмко и выбрасывает массу загрязняющих веществ в окружающую среду. К плюсам можно отнести то, что в большинстве цивилизованный стран 97% свинцовых АКБ подвергаются повторной переработке.

Литий так же не дружен к окружающей среде. Основные компоненты литий-ионных аккумуляторов требуют разработки месторождений для добычи карбоната Лития, Меди, Алюминия и железной руды. Добыча Лития требует особенно много ресурсов, но его часть в ячейках не велика, добыча алюминия и меди оказывает гораздо большее влияние. Индустрия переработки литий-ионных аккумуляторов сейчас только в стадии зарождения, но составляющие ячеек показали высокую способность для восстановления и переработки. Остаётся надеяться, что уровень переработки литий-ионных аккумуляторов достигнет и обгонит уровень свинцовых аккумуляторов.

Безопасность

Свинцовые и литий-ионные аккумуляторы склонны к тепловым пробоям при которых ячейка быстро нагревается и может выделять электролит, возгораться и опасно газить. Вероятность возникновения такого события на литий-ионных аккумуляторах выше, так как они обладают большей энергоёмкостью в меньшем объёме. Советы по безопасности, показанные на диаграмме ниже направлены для предотвращения таких ситуации как короткое замыкание и перегрев на сборках и блоках литиевых ячеек.

На более подробном сравнении литий-железо-фосфатных и литий-ионных аккумуляторов для электровелосипедов Мы остановимся в следующий раз.