Większość baterii dostępnych na rynku może zostać wykorzystana do budowy akumulatorów, które mają możliwość ponownego ładowania i tym samym wielokrotnego wykorzystania do zasilnia różnych urządzeń. Baterie najczęściej dostępne na rynku i mające możliwość wielokrotnego ładowania/rozładowania można wymienić:
– Baterie Ni-MH (niklowo-manganowo-wodorowe),
– Baterie LiFePo (litowo-żalazowo-fosforowe),
– Baterie NMC (niklowo-Manganowo-Cobaltowe)
– Baterie Li-Po (litowo-polimerowe),
– Baterie kwasowo-ołowiowe,
– Baterie AGM.
Liczba cykli ładowania/rozładowania typowych akumulatorów zawiera się w przedziale 200-8000 i przede wszystkim uzależniona jest od rodzaju zastosowanych w ich baterii. Przy czym większość akumulatorów zaprojektowana została na określone parametry ładowani/rozładowania i niewłaściwe ich użytkowanie może prowadzić do skrócenia jej żywotności, względnie do uszkodzenia.
Dlatego projektując układ wykorzystujący systemy bateryjne warto zapoznać się z parametrami pracy baterii, którą planujemy wykorzystać do zasilania różnych urządzeń i aplikacji.
Przykładowo bateria o pojemności 10 Ah oznaczana jako 1C po pełnym naładowaniu powinna być w stanie dostarczyć prąd 10 A przez jedną godzinę. Szybkość ładowania w jednostkach C oznacza, jaka część maksymalnej pojemności akumulatora jest przywracana w ciągu godziny.
Z drugiej strony system bateryjny o pojemności 10 kWh i posiadający charakterystykę 0,5C, to maksymalna moc jaką można z niego uzyskać wynosi 0,5 x 10 kWh = 5 kW (przy napięciu baterii wynoszącym 48 V, uzyskamy max. prąd rozładowania na poziomie 104 A).
W przypadku ładowania baterii występują dwie podstawowe bariery ograniczające szybkość ładowania. Pierwszą jest zdolność odprowadzania ciepła (im większe prądy ładowania tym wyższa temperatura baterii), natomiast druga bariera związania jest z ograniczeniami związanymi z przenoszeniem ładunku w elektrolicie (zależą od chemii baterii). Tym samym jeśli mamy określony typ baterii, to będzie on miał ograniczenia w zakresie szybkości ładowania (przyjmowania i oddawania ładunku elektrycznego).
Zapraszam do skorzystania z kalkulatora doboru baterii (w zależności od charakteru obciążenia):
Wysoki poziom rozładowania baterii C opisuje szybkość, z jaką może być maksymalnie rozładowywana. Tym samym jeśli bateria ma pojemność 1000 mAh, to przy 1C bateria nie powinna być rozładowywana szybciej niż 1000 mA/h.
Samochody elektryczne wymagają baterii posiadających co najmniej 5C (takie może być chwilowe zapotrzebowanie na energię podczas przyspieszania), natomiast podczas normalnej pracy wystarczający jest prąd rzędu 2C. W samochodach hybrydowych występują baterie posiadające zdecydowanie niższe pojemności i dlatego niezbędne jest stosowanie baterii posiadających większe prądy rozładowania – przykładowo typowa bateria ma znaczenie min. 40C.
Inne urządzenia wymagające wysokich parametrów rozładowania/ładowania (min. 40C) to:
-> Elektryczne motocykle wyścigowe
-> Zabawki sterowane radiem
-> Elektryczna deskorolka lub hulajnoga
-> Narzędzia elektryczne
-> Rozruszniki awaryjny
-> Urządzenia UPS
Z kolei telefony komórkowe mogą pracować z bateriami posiadającymi 0,2C i najczęściej wykonane są w technologii litowo-polimerowej..
Natomiast typowa szybkość ładowania standardowego akumulatora samochodowego AGM wynosi 0,1C (pojemność 60 Ah, prąd ładowania 6A i czas ładowania 15h). Ładowanie z większą szybkością jest często możliwe, ale może wpłynąć na skrócenie żywotności akumulatora. W przypadku akumulatorów AGM o głębokim poziomem rozładowania możliwe jest osiągnięcie parametrów nawet 40C i takie baterie najczęściej są używane w urządzeniach UPS, energetyce odnawialnej oraz w łodziach. Akumulatory kwasowo-ołowiowe mają różną pojemność do akumulatorów AGM przy różnych wskaźnikach C. Szybkość ładowania akumulatorów kwasowo-ołowianych jest stosunkowo niska i zwykle wynosi 0,05 C.
Baterie można opisać również w inny sposób, czyli pisząc najpierw C jako pojemność i następnie liczbę oznaczającą liczbę godzin (w których pojemność może być dostarczona). Na przykład, jeśli bateria ma charakterystykę C20 = 100Ah, to taka bateria może dostarczyć łącznie 100Ah oddając energię w ciągu 20 godzin.
Dobór akumulatora do charakteru odbiornika, musi zawsze uwzględniać charakterystykę rozładowania/ładowania baterii. Dlatego warto sprawdzić jaka wartość współczynnika C posiada wybrana przez nas bateria i jeśli nie można znaleźć tej wartości na etykiecie baterii lub w instrukcji, to warto bezpośrednio spytać producenta baterii. Tak abyśmy nie doprowadzili do sytuacji, że skrócimy żywotność naszej baterii lub osiągali znacznie niższe pojemności niż podane na obudowie akumulatora. Prawidłowy dobór baterii to również konieczność stosowania różnych procesów ich ładowania i tym samym dopasowania właściwych ładowarek akumulatorów (różnych dla różnych wartości współczynnika C), w tym wyposażonych w systemy zarządzania baterią BMS (Battery Management Systems). Równie istotne co prądy ładowania/rozładowania są również temperatura pracy baterii, ponieważ mają one decydujący wpływ na jej żywotność. Tym samym może być konieczne umieszczenie baterii w odpowiednim pomieszczeniu lub kontenerze, który zapewni jej prawidłową pracę.
