Разные типы АКБ (свинцово-кислотные, гелевые, литий-ионные)

Солнечные или ветровые электростанции отлично работают при благоприятных погодных условиях (в солнечные дни, при сильных ветрах) и способны вырабатывать электрическую энергию в больших количествах.

Ночью, в пасмурные дни, в безветрие их мощность падает, и они не могут обеспечивать энергией потребности вашего дома в полной мере.

Для того, чтобы исключить такую ситуацию в системе предусматривают установку аккумуляторных батарей (или АКБ). Их задача – накапливать излишки вырабатываемой электростанциями электрической энергии при благоприятных для работы условиях и обеспечивать нужды потребителя тогда, когда мощности не хватает.

Типы АКБ

В настоящее время солнечные и ветровые электростанциями комплектуются различными типами АКБ. В основном это свинцово-кислотные, гелевые, литий-ионные и алюминий-ионные.

Свинцово-кислотные аккумуляторы

Этот тип аккумуляторов самый распространенный и используемый для накопления электроэнергии в электростанциях. Их рабочие элементы состоят из отрицательных и положительных электродов, погруженных в электролит, который представляет раствор серной кислоты в дистиллированной воде.

Электроды в виде свинцовых решеток, в ячейки которых запрессован порошок диоксида свинца (в пластинах, которые являются анодами) и металлического свинца (в пластинах-катодах). К тому же сами электроды, для исключения взаимных касаний, разделены пористыми нейтральными пластинами.

Работа свинцово-кислотного аккумулятора происходит в результате протекания электрохимических реакций диоксида свинца и свинца в растворе серной кислоты. При поступлении электрического тока от электростанции (при зарядке аккумулятора) начинает происходить восстановление свинца на катоде и окисление диоксида свинца на аноде. Когда АКБ используется для питания приборов протекают обратные реакции.

Литий-ионные аккумуляторы

У этих аккумуляторов электроды в виде нанесенного слоя катодного и анодного материала, соответственно, на алюминиевую и медную фольгу. Они разделены между собой пористыми пластинами-сепараторами, пропитанными электролитом и помещены пакетом в герметичный корпус.

В качестве катодного материала используется кобальт лития, литий-марганцевая шпинель или литий-феррофосфат. Как анодный материал применяют соли и окислы металлов, чаще графит.

Работа литий-ионного аккумулятора происходит за счет перемещения положительно заряженных ионов лития с катода на анод и в обратном порядке. Первое происходит при зарядке АКБ, второе при работе аккумулятора как источника питания в период, когда электростанция не работает или ее мощности недостаточно.

Преимущества литий-ионных аккумуляторов: они не обслуживаются, имеют низкий саморазряд и большую емкость. Массовое использование АКБ для накопления электроэнергии в альтернативной энергетике сдерживается только их высокой ценой.

Гелевые аккумуляторы

Данный тип АКБ является усовершенствованием литий-ионного аккумулятора и называется литий-полимерный. Отличается от аналога электролитом, который представлен полимерным материалом, в составе которого имеется гелеобразный литий-проводящий наполнитель.

Гелевые аккумуляторы сегодня одни из самых емких. Они могут выпускаться очень тонкими (до 1 мм толщиной), разной формы. У АКБ, в отличие от аналога, нет эффекта памяти и малый перепад напряжения в период разрядки.

Алюминий-ионные аккумуляторы

У этого типа АКБ, если не рассматривать цену, нет конкурентов. Он способен без потери мощности выдержать 7500 циклов зарядки/разрядки. Причем сама зарядка аккумулятора длится не больше 1 минуты.

Электроды алюминий-ионного аккумулятора изготовлены из алюминия (анод) и смеси невоспламеняющегося ионного жидкого электролита и графита в виде пены (катод).

Принцип работы батареи основан:

• при зарядке – на растворении на аноде алюминия и переносе образующихся анионов хлоралалюмината на катод, в структуру графита и закреплении их там;
• при использовании как источника питания – на осаждении на аноде алюминия, выделяемого из структуры графита.