Изготовление аккумуляторов

Аккумуляторные батареи являются неотъемлемой частью систем видеонаблюдения, пожарной и охранной сигнализации. Их основная задача заключается в поддержании работоспособности оборудования при перебоях в электросети.

Благодаря высокой энергоёмкости, длительному сроку службы, стабильному уровню напряжения, минимальному саморазряду, малым габаритам и весу, литий-ионные аккумуляторные батареи являются оптимальным выбором для устройств, работающих круглосуточно и обеспечивающих защиту объектов различного назначения. 

Преимущества использования литий-ионных АКБ:

- Автономная работа: способность систем функционировать независимо от внешних источников энергии на протяжении длительного времени
- Универсальное применение: совместимость с различными видами технических устройств
- Долговечность: большой срок службы позволяет минимизировать затраты на замену
- Надёжность: гарантия непрерывного энергоснабжения

Для бытовых условий обычно выбирают доступные по цене аккумуляторы, способные поддерживать работоспособность домашней видеокамеры или датчика движения при временном отсутствии электричества.

Профессиональные системы требуют индивидуального подхода.

Сферы применения охранных систем обширны:

- Жилые дома и квартиры: защита жилья и резервирование электропитания
- Коммерческая недвижимость: охрана офисов, банков, торговых точек, складских помещений, торгово-развлекательных центров
- Промышленные и производственные объекты: мониторинг производственных процессов на предприятиях
- Общественные зоны: наблюдение за парками, улицами, транспортными узлами (метро, вокзалы, аэропорты)
- Образовательные учреждения: детские сады, школы, колледжи и высшие учебные заведения
- Государственные и частные учреждения: больницы и поликлиники
- Стратегические объекты: АЭС, ГЭС, нефтехранилища и другие
- Питание охранного оборудования в удаленных местах с нестабильным энергоснабжением
- и др.

Правильно подобранная АКБ способна долгое время поддерживать работоспособность систем защиты имущества и жизни, предотвращая несанкционированный доступ, возникновение пожара, аварийные, чрезвычайные ситуации, обеспечивая непрерывный контроль над охраняемым объектом.

Современная складская и клининговая техника требует надежных и эффективных решений для автономной работы. Одним из наиболее перспективных вариантов являются литий-ионные аккумуляторы. Эти аккумуляторные батареи - универсальный источник энергии, применимый как в бытовой электронике (смартфоны, умные часы и др.), так и в промышленном оборудовании и специализированной технике. Литиевые АКБ завоевали популярность среди владельцев крупных предприятий, складов и сервисных служб. Высокая емкость, компактность, долговечность и быстрая зарядка делают литий-ионные аккумуляторы незаменимыми помощниками для повышения производительности, снижения эксплуатационных расходов и обеспечения стабильного функционирования складской и уборочной техники.

Аккумуляторная складская и клининговая техника представляет собой современные электромеханические устройства, предназначенные для эффективного выполнения операций внутри помещений и на открытых территориях. Такие аппараты оснащены мощными аккумуляторными батареями, позволяющими обеспечивать стабильную работу и надежное питание электродвигателей складских машин и уборочного оборудования. Благодаря аккумуляторам техника может свободно перемещаться по помещениям и территориям без привязки к стационарному источнику электричества.

Производственно-складские комплексы и клининговые компании активно используют электротехнику в своей деятельности. Для поддержания постоянной работоспособности такого оборудования крайне важно снабжение его надежными и эффективными элементами питания.

При подборе аккумуляторов принимают во внимание следующие факторы:

- Тип техники: мощность двигателя и вес
- Емкость и производительность: от емкости зависит продолжительность непрерывной работы без подзарядки, а высокая нагрузка предполагает наличие мощного аккумулятора.
- Размеры и технические требования: источник питания должен соответствовать параметрам посадочного места в устройстве.
- Финансовые затраты: покупка свинцово-кислотных АКБ изначально обходится дешевле, однако требует регулярных расходов на техобслуживание и последующую замену спустя несколько лет. Предпочтительнее выбрать литий-ионную батарею, если предприятие предпочитает минимизировать частоту обслуживающих работ.
- Режимы эксплуатации: интенсивность нагрузки и продолжительность рабочего цикла. Для многосменной работы оптимальны литий-ионные АКБ, отличающиеся быстрым зарядом и длительным сроком службы.

Аккумуляторные батареи для складской техники должны обеспечивать результативность работы логистической системы, а для клининговой - заметно ускорять уборку и повышать эффективность.

Для обеспечения продолжительной работы электротехники с минимальными простоями, АКБ должны иметь большую энергоемкость и быстро заряжаться, а правильный выбор и грамотная эксплуатация аккумуляторных батарей позволяют значительно повысить надежность и эффективность работы.

К аккумуляторной складской технике относятся:

- штабелёры и ричтраки
- электротележки и тягачи
- электрический ножничный подъёмник
- электрические вилочные погрузчики
- автопогрузчики с боковым захватом
- комплектовщики заказов
- и др.

По уровню автоматизации делятся на 3 вида:

1. Традиционная техника с водителем
2. Роботизированная техника (AGV): управляемая дистанционно или автоматически
3. Полностью автоматизированные роботы-погрузчики (AMR): автономные беспилотные модули, ориентированные на выполнение логистических задач без участия оператора

Эти машины активно эксплуатируются на складах логистических компаний, заводах, производствах и на других объектах.

К аккумуляторной клининговой технике относятся:

- поломоечные машины, профессиональные пылесосы, подметальные машины
- стеклоочистители и роботы-мойщики окон
- снегоуборщики
- аккумуляторные мойки высокого давления
- автономные уборочные машины
- и др.

По уровню автоматизации принято делить на три основные категории:

1. Ручная техника: управляется человеком непосредственно во время работы
2. Механизированная техника: частично облегчающая труд персонала путем механизации отдельных функций, но требующая постоянного присутствия оператора (например, поломоечная машина с ручкой управления)
3. Автоматическая (роботизированная) техника: самостоятельно выполняющая уборку без непосредственного вмешательства человека (например, роботизированные пылесосы)

Данная техника широко используется в гостиницах, офисах, медицинских учреждениях, торгово-развлекательных центрах, общественных пространствах, складах и производственных помещениях, частных домах.

Коммуникационные комплексы обеспечивают информационное и технологическое взаимодействие между пользователями, зданием и инженерной инфраструктурой и включают в себя:

- Телекоммуникации — передача цифровых данных, телефония и интернет
- Системы контроля и управления доступом (СКУД) - автоматизация пропускного режима, учет рабочего времени, запись событий и перемещений, защита от проникновения
- Охранно-пожарные сигнализации (ОПС) — выявление признаков возгорания, контроль и управление доступом, оповещение, сбор и передача данных
- Видеонаблюдение – осмотр территорий и запись происходящего
- Голосовые и аварийные оповещения - своевременное информирование в чрезвычайных ситуациях

Для стабильной и надежной работы систем применяются источники резервного электропитания, такие как аккумуляторные батареи, способные выдерживать длительные и глубокие разряды, повышенные и низкие температуры. Основная доля аккумуляторов в сфере телекоммуникаций представлена недорогими свинцово-кислотными моделями. Но в ряде случаев, при ограничениях по площади, весу, климат-контролю, применение литий-ионных батарей оправдано и оказывается существенно ниже по эксплуатационной стоимости.

Среди литий-ионных аккумуляторов наиболее безопасными являются литий-титанатные (LTO), литий-железо-фосфатные (LiFePO4). Отсутствует риск взрыва и воспламенения, плотность энергии в разы выше по сравнению со свинцово- кислотными, они имеют меньшие габариты и вес, больший срок службы.

Варианты подключения дополнительного (сервисного) аккумулятора в автомобиль, автодом, яхту, катер, караван (прицеп-дача).

Существует несколько вариантов подключения:
Разумеется, что все дополнительные потребители подключаются к дополнительной батарее, а не к штатной.

1. Подключение параллельно штатному АКБ.
Предохранители устанавливаются сразу после штатного АКБ на плюсовом проводе и непосредственно перед дополнительным аккумулятором тоже на плюсовом проводе. Делается два предохранителя для безопасности от пожара, если вдруг произойдет короткое замыкание на этом проводе, который соединяет два АКБ, то сгорят оба предохранителя и цепь обесточится.
Недостаток данного варианта в том, что два АКБ не отделены друг от друга, нагрузка всегда подсоединена к двум АКБ (к дополнительному и стартовому), оба АКБ разрядятся одновременно и на запуск двигателя не останется энергии. В данном соединении мы просто увеличиваем емкость и запас энергии.

2. Подключение параллельно штатному АКБ, но сразу после штатного АКБ ставится реле развязки аккумуляторов (устройство развязки аккумуляторов (УРА)).
Провод подключается не напрямую к штатному АКБ, а через данное устройство. Реле следит за напряжением на штатном АКБ и в случае, если напряжение на штатном (стартовом) АКБ уменьшается до значения 12.8 Вольт, что соответствует напряжению полного заряда после отстоя для пусковых свинцовых АКБ, оно разъединяет цепь параллельно подключения АКБ и вся нагрузка ложится на сервисную АКБ, а штатная так и остается полностью заряженной, обеспечивая пуск авто даже после полного разряда дополнительной батареи. 
После запуска двигателя, пока на штатной батарее напряжение не вырастет выше 13.5 Вольт (то есть штатная батарея заряжена), реле не подключит сервисную батарею для заряда. Как только напряжение на штатной батарее превысит 13.5 Вольт (полный заряд), реле подключает дополнительную батарею к цепи автомобиля для заряда. Как правило, подключение дополнительной батареи происходит уже через несколько секунд после запуска двигателя.

3. Подключение, как в пункте 2, но непосредственно перед сервисным АКБ ставится зарядное устройство DC-DC.
Цель данного устройства стабилизировать ток заряда, тем самым ускорить заряд и ограничить максимальные токи от генератора авто.
- Актуален на длинных линиях. Когда длина проводника слишком большая, либо сечение не позволяет использовать все возможности генератора (на длинных линиях иногда не спасает сечение даже на 25 кв.мм., особенно при зарядке литий-железо-фосфата).
- Если машина стандарта евро 6, DC-DC зарядное устройство обязательно для установки перед сервисным АКБ. В данных авто генератор быстро понижает напряжение бортовой сети с 14.0 - 14.4 до 12.6 - 12.8 Вольт. Заряд сервисного АКБ на таком напряжении прекратится, так как это значение напряжения может только удерживать заряд уже заряженной свинцовой батареи, а не заряжать её.
- Для литий-железо-фосфатной (LiFePO4) батареи напряжения 12.8 В не хватит даже для удержания заряда, так как необходимо не менее 13.6 В. для удержания заряда,
- Для литий-ионных (Li-ion) батарей требуется конечное напряжение заряда не выше 12.6 В, зарядное устройство DC-DC позволяет получить нужное напряжение,
- Для литий-титанатных (LTO) батарей 5S требуется напряжение не выше 13.5 В, зарядное устройство DC-DC позволяет получить нужное напряжение.

Подключение с двумя предохранителями справедливо для всех видов подключений дополнительного АКБ.

Желательно во всех вариантах соединения минус (-) подключать и к кузову и дублировать минусовым проводом от генератора к точке подсоединения на кузове, для уменьшения плотности тока на точечной сварке кузова (быстро гниет кузов в местах сварки при больших токах). Сечение данного проводника - не менее половины 1/2 от сечения плюсового провода. 

P.S. Возможно существуют и другие варианты подключения. 

Аккумуляторный инструмент работает без привязки к сети. Такой инструмент удобен для пользователя, дарит свободу передвижения и позволяет работать вне зависимости удалённости от розетки. Пользователь не ограничен длиной шнура и не тратит время на перемещение удлинителей.

Аккумуляторный электроинструмент очень разнообразен:
- дрели, шуруповёрты, гайковёрты, винтовёрты
- перфораторы и ударные дрели
- шлифмашины
- электролобзики
- пилы (сабельные, дисковые, цепные, циркулярные, лобзиковые)
- газонокосилки и триммеры
- рубанки
- углошлифовальные машины (болгарки)
- клеевые пистолеты и строительные фены
- строительные пылесосы и мойки высокого давления
- и прочее...

Аккумуляторы для электроинструмента выпускаются в виде сменных блоков различных конструкций и характеристик. Блок состоит из аккумуляторных элементов питания на необходимое напряжение. Самое распространённое напряжение аккумуляторного электроинструмента – 12 и 18 Вольт, менее распространённое (у более мощных моделей) - 21, 24, 26 и 36 В. От характеристик аккумуляторного блока зависит производительность портативного электроинструмента, а также время автономной работы на одном заряде. Поэтому важно сделать оптимальный выбор в сторону того или иного аккумулятора, чтобы он справлялся со своими задачами.

На данный момент литий-ионные (Li-Ion) аккумуляторы практически полностью вытеснили с рынка электроинструмента никель-кадмиевые (Ni-Cd) и никель-металлогидридные (Ni-MH) аккумуляторы, оптимально сочетая в себе преимущества, в числе которых:
- легкость и компактность
- увеличенное время автономной работы
- стабильная токоотдача
- большая удельная энергоемкость
- отсутствие эффекта памяти
- возможность быстрой зарядки
- малый саморазряд

Ниже представлена таблица сравнительных характеристик аккумуляторов, Ni-Cd, Ni-Mh и Li-ion технологий, для электроинструмента:

Дополнительный тяговый аккумулятор может быть любым на соответствующую емкость для ваших потребностей. Это могут быть свинцовые АКБ наливные, технологии AGM или технологии GEL. Но оптимальнее использовать литиевые аккумуляторы: литий-железо-фосфатные (LiFePO4) или литий-титанатные (LTO), литий-ионные (Li-Ion), которые имеют значительно бОльшую энергоемкость (больший запас энергии при меньшем весе и размере).

У каждой технологии аккумуляторов есть и преимущества, и недостатки.

Для всех свинцовых АКБ (наливные, технологии AGM или технологии GEL) главным недостатком является их вес.

К примеру, гелевый (GEL), тот же свинцовый, аккумулятор емкостью 100 А-час напряжением 12 В весит в среднем 32 кг.

Для сравнения:
- Вес аккумулятора 12В 100 А.ч. технологии LTO (литий-титанат) - 25 кг.
- Вес аккумулятора 12В 100 А.ч. технологии LiFePO4 (LFP, литий-железо-фосфат) - 10 кг.
- Вес аккумулятора 12В 100 А.ч. технологии Li-Ion (Li-NMC, - LMO, - NCA, - LCO, литий-ионный) - 5 кг.

Про заряд на морозе:
- Все виды свинцовых батарей очень медленно заряжаются при отрицательных температурах. Из плюсов - можно заряжать напрямую от бортовой сети автомобиля.
- LTO технологии - хорошо заряжаются при отрицательных температурах аккумулятора. Не требует специального зарядного устройства для заряда от авто.
- LiFePO4 - допускает заряд при отрицательных температурах аккумулятора до -20 °С ~ - 30 °С (в зависимости от модели) допустимым током заряда не более 0,1 – 0,5 С (ток заряда от 0,1 до 0,3 % от емкости АКБ). К примеру, для АКБ емкостью 100 А-час допустим ток заряда до 10-30 А. От больших токов заряда при отрицательных температурах аккумулятор быстро деградирует. Для заряда от авто специального зарядного устройства не требует.
- Li-Ion - запрещено заряжать при температуре аккумулятора 0 °С и ниже. ТРЕБУЕТ специальное зарядное устройство DC-DC 12-12 В.

Ресурс:
- Свинцовые - до 200 полных циклов (глубина 80%) у лучших образцов. Ресурс ограничен временем, то есть что раньше наступит или циклы или время (5 - 10 лет), зависит от модели и производителя.
- Литий-титанатные - 15 000 - 20 000 полных циклов (глубина 80%).
- Литий-железо-фосфатные - 2 000 - 3 000 полных циклов (глубина 80%).
- Литий-ионные - 500 - 1 000 полных циклов (глубина 80%).

К недостаткам всех литиевых аккумуляторов можно отнести цену, которая заметно выше, чем у свинцовых АКБ.

Исходя из вышесказанного, под разные цели можно выбирать разные типы АКБ.

К примеру, если вам нужен АКБ с большим ресурсом и для экстремально низких температур, то лучше выбрать LTO аккумуляторы.

Для умеренных морозов до минус 10 – 20 °С лучше подходит LiFePO4. И с ресурсом у него все в порядке, и на морозе работает, и весит весьма умеренно.

С нашей точки зрения, более-менее универсальным является именно этот аккумулятор.

Литий-ионные технологии чаще используют там, где небольшой вес является главным фактором выбора.

Заказал недавно себе фонарик на AliExpress, очень обрадовался цене, потому что она была уж очень привлекательной, с учетом того что продавался он в комплекте с двумя аккумуляторами типа 18650.

Но когда получил посылку и распаковал её, мне сразу же кинулись в глаза аккумуляторы с емкостью 6800 мАч бренда UltroFirc.

Именно о подобных китайских подделках и пойдет речь в этой статье.

Я нашел на AliExpress продавцов этих «чудо-аккумуляторов» и моё внимание сразу же привлекли фото товара, при том что продавцы разные, а фото везде одинаковые и на всех фото скрыта сторона с названием бренда, это показалось мне странным.

Более того почитав отзывы на эти аккумуляторы, я не нашел ни одного плохого отзыва, хотя я точно знал на тот момент, что эти аккумуляторы простая обманка в красивой упаковке с заявленными высокими параметрами.

И чтобы неопытные пользователи не попадались на лохотрон со стороны нерадивых продавцов, я решил сделать подробное описание на тему как различить «пустышку» от нормального аккумулятора, чтобы не выбрасывать свои кровно заработанные деньги на ветер, покупая откровенное д@рьмо за 200 и более рублей.

Запомните, все аккумуляторы типа 18650 с емкостью выше 4 Ач, должны уже настораживать пользователей, не ведитесь на такие маркетинговые уловки, чтобы после не кусать локти.

Для теста возьму три аккумулятора различных брендов: LiitoKala (новый), JKT (старый, остался после ремонта самоката) и «подозреваемый» UltroFirc (новый).

Первый и самый быстрый тест аккумулятора, это его вес, у качественной банки он должен быть в пределах 43~49 грамм.

Сейчас проверим вес испытуемой подделки и сравним с весом нормального аккумулятора, так как по практике скажу, что чем больше реальной емкости у аккумулятора, тем он должен быть тяжелее, в некоторых моделях внутри еще есть и плата защиты, такие банки будут еще грамм на 2 тяжелее.

Итак, ставим на веса и видим у LiitoKala вес — 46 грамм, JKT — 44 грамма и UltroFirc — 33 грамма, что уже не очень хорошо.

Следующий важный параметр, это внутреннее сопротивление аккумулятора, отвечающий за ток, который он может отдать, то-есть, чем меньше внутреннее сопротивление, тем больший ток может отдать аккумулятор.

Сопротивлением я проверяю вот таким прибором YR1030+, который измеряет по четырехпроводной схеме на частоте 1 кГц.

Так сопротивление LiitoKala составило — 18.1 мОм, JKT — 34.9 мОм и UltroFirc — показал аж 64.6 мОм, что уже говорит о его непригодности к адекватному использованию в каких-либо высокотоковых потребителях, можно использовать разве что в фонариках радио или другой электроники с низким током потребления.

Хотя справедливости ради отмечу, что даже для фонарика, который я приобрел, аккумуляторы UltroFirc с таким внутренним сопротивлением не подойдут и на полной мощности свечения, на этих двух светодиодах они не продержатся и полчаса.

Теперь проверим наши аккумуляторы на ёмкость. Измерения будем производить прибором LiitoKala, который хорошо себя зарекомендовал именно для этих целей.

Устанавливаем три аккумулятора, каждый в свою ячейку. Ставим режим Nortest (нормальный тест), при котором аккумуляторы пройдут полный цикл тестирования.

Сначала они дозарядятся током 1 ампер, после разрядятся током 500 миллиампер, при этом прибор зафиксирует ёмкость аккумуляторов и последним этапом будет полная зарядка током 1 ампер.

В результате тестирования аккумуляторы показали следующие параметры ёмкости: LiitoKala — 2550 (даже чуть более заявленных 2500 мАч), JKT — 1391 (вместо заявленных 2000 мАч) и это нормально, ведь они уже отработали свое и UltroFirc — 755 (вместо заявленных 6800 мАч), что почти в 10 раз меньше ёмкости указанных производителем на корпусе элемента питания.

Кстати, оригинальные аккумуляторы UltraFire (популярные в узких кругах пользователей), которые продаются на AliExpress и имеют 3000 мАч ёмкости, а на фото продавец не скрывает бренд аккумулятора, как это делают магазины продающие подделки бренда.

Остаётся только вскрыть пародию на аккумулятор под брендом UltroFirc и посмотреть что у них внутри. Перед тем как вскрывать оболочку, хочу показать, что написано на корпусе.

Указано, что это Li-ion аккумулятор, нет эффекта памяти, 10 лет хранения и предупреждения об опасности, типа не разбирать, не протыкать, не бросать в огонь.

И это справедливые предупреждения, так как если при внутреннем вмешательстве в аккумулятор, по неосторожности замкнутся полюса, то может произойти файер-шоу, так что во избежание возгорания, рекомендую перед разборкой разрядить аккумулятор в ноль.

Я сделаю это нагрузкой FX35, выставив в настройках нижний порог разрядки аккумулятора по минимуму, установил ток 1 ампер и запустил нагрузочный модуль в работу (светится синий светодиод).

Когда аккумулятор сядет до установленного нами значения нагрузка выдаст звуковой сигнал и дальше продолжим.

Но как оказалось минимальный порог просадки аккумулятора в нагрузочном модуле становит 1.5 вольта, этого нам не достаточно и я решил подключить к аккумуляторам нихромовую спираль и оставил на сутки, чтобы уже наверняка.

Пирометром проверил не греются ли банки, так как сопротивления нихромовой спирали не измерял, а отрезал «на глаз», в общем-то с температурой все ОК.

Для чистоты эксперимента, решил посадить в ноль и разобрать аккумулятор JKT с реальной емкостью указанной с завода 2000 мАч.

Так нам буде с чем сравнить и посмотреть по какой же причине емкость у подделки UltroFirc не соответствует действительности.

Итак, посадили аккумуляторы до нулевого значения напряжения и теперь можно заняться разборкой наших «подопечных».

Возьму канцелярский нож и срежу верхнюю оболочку в виде термоусадки.

Далее кусачками отогнул края аккумулятора и аккуратно вскрыл верхнюю (плюсовую) часть банки. Замыкания и пожара не произошло, это уже хорошо)). То же самое проделал и с другим аккумулятором.

Даже без разборки уже видно, сколько слоев обмотки в обеих аккумуляторах, и в подделке UltroFirc их явно меньше (чуть ли не на половину).

Вытащим обмотки наружу, для этого я раскурочил металлическую оболочку аккумулятора и вот обе намотки уже на столе.

Теперь размотаем ленту, для безопасности одел резиновые перчатки, маску и включил вентиляцию, так как запах из аккумулятора очень даже резкий.

Итак, чтобы не размусоливать тему, быстренько размотал оба рулончика и, как и следовало ожидать, во-первых, слои из меди, пленки и литиевого покрытия существенно тоньше, во-вторых, по длине у аккумулятора подделки пленка намного короче, чуть ли не на треть.

Вот здесь и кроется вся суть обмана, и ведь не пишут же на аккумуляторе емкость хотя бы в два-три раза больше от реальной, а уж если обманывать, то по-крупному. Реальная емкость в подделке ниже почти в 10 раз.

В общем-то думайте перед тем как покупать аккумуляторы, не может качественный аккумулятор стоять дешево — это раз, и заоблачные емкости в 6800 или 12000 мАч ну никак не поместится в банке типоразмера 18650 — это два.

Ну и конечно же название оригинала UltraFire, а подделок, каких только не бывает и UltroFirc, и UltroFite и т. п. Это что-то вроде Adidas и Abibas.

Ну и для закрепления материала, давай выложу четыре фото аккумуляторов с AliExpress и не только, а вы для себя определите какой из них один реально качественный и его стоит покупать, а какие должны настораживать и почему.

Если можно поделитесь своим мнением в комментариях, с какими еще видами обмана вы сталкивались при покупке аккумуляторов, обсудим здесь, будет интересно.