Рубрика: Аккумуляторы

В этой ста­тье мы рас­смот­рим какие акку­му­ля­то­ры для элек­тро­ве­ло­си­пе­да выбрать по кри­те­рию хими­че­ско­го соста­ва. В чем отли­чия, какие плю­сы и минусы. 

Свин­цо­вые акку­му­ля­то­ры для электровелосипеда

Исто­ри­че­ски пер­вы­ми были конеч­но свин­цо­во-кис­лот­ные акку­му­ля­то­ры. До сих пор встре­ча­ют­ся моде­ли элек­тро­ве­ло­си­пе­дов, вро­де Flygear, у кото­рых свин­цо­вые акку­му­ля­то­ры уста­нов­ле­ны за под­се­дель­ной тру­бой. Но не спе­ши­те сни­мать папин акку­му­ля­тор с авто­мо­би­ля и ста­вить на свой вело­си­пед! Для элек­тро­транс­пор­та исполь­зу­ют спе­ци­аль­ные “тяго­вые” акку­му­ля­то­ры. Они мар­ки­ру­ют­ся DZM или DZF, и не обла­да­ют таки­ми высо­ки­ми пус­ко­вы­ми тока­ми, как стар­тер­ные, но спо­соб­ны отда­вать энер­гию про­дол­жи­тель­но и испы­ты­вать более глу­бо­кие раз­ря­ды без ущер­ба сво­е­му “здо­ро­вью”. Свин­цо­вые пла­сти­ны в них более тол­стые. В совре­мен­ных свин­цо­вых тяго­вых акку­му­ля­то­рах элек­тро­лит нахо­дит­ся в виде геля, поэто­му их еще назы­ва­ют геле­вы­ми. Досто­ин­ство Gel тех­но­ло­гии в спо­соб­но­сти мень­ше терять свою емкость при глу­бо­ких раз­ря­дах и в воз­мож­но­сти уста­нов­ки в любом положении. 

Свин­цо­вые тяго­вые АКБ обыч­но выпус­ка­ют­ся при­выч­ны­ми нам бло­ка­ми по 12 вольт (6 эле­мен­тов по 2 воль­та). Они деше­вы и иде­аль­но под­хо­дят для погруз­чи­ков, выпол­няя заод­но функ­цию про­ти­во­ве­са. Так­же их исполь­зу­ют для лодоч­ных элек­тро­мо­то­ров, где вес не име­ет боль­шо­го зна­че­ния. В Китае их очень актив­но исполь­зу­ют для элек­трос­ку­те­ров. Око­ло 80% пар­ка элек­трос­ку­те­ров Китая исполь­зу­ет свин­цо­вые АКБ — они тяже­лые но деше­вые. В элек­трос­ку­те­рах они ста­вят­ся мак­си­маль­но низ­ко в пло­щад­ку для ног. Это пони­жа­ет центр тяже­сти элек­трос­ку­те­ра. Одна­ко как акку­му­ля­то­ры для элек­тро­ве­ло­си­пе­да свин­цо­вые АКБ под­хо­дит очень пло­хо — слиш­ком боль­шой объ­ем и вес. На том же Flygear, два свин­цо­вых акку­му­ля­то­ра по 12Ач в кор­пу­се весят око­ло 9кг. Их общая емкость 288Втч при номи­наль­ном напря­же­нии 24В, энер­го­плот­ность — 32 Втч/​кг. А 9кг это уже вес совре­мен­но­го велосипеда. 

Ред­кие типы химии акку­му­ля­то­ров электровелосипедов

Акку­му­ля­то­ры для элек­тро­ве­ло­си­пе­да очень ред­ко быва­ет никель-кад­ми­е­вые, никель-метал­л­гид­рид­ные или литий-поли­мер­ные, и у каж­до­го из них свои недо­стат­ки. У Ni-Cd (никель-кад­мий) силь­ный и замет­ный эффект памя­ти. У NiMH (никель-метал­л­гид­рид­ные) эффект памя­ти выра­жен сла­бо, зато силь­но выра­же­на дегра­да­ция при глу­бо­ком раз­ря­де. Литий-поли­мер­ные LiPo акку­му­ля­то­ры исполь­зу­ют­ся в радио­управ­ля­е­мых моде­лях (RC), они лег­кие и спо­соб­ны отда­вать боль­шие токи. Но при этом обла­да­ют невы­со­ким ресур­сом и крайне пожароопасны. 

Из нови­нок сто­ит отме­тить раз­ра­бот­ки 2023 года в виде натрий-ион­ных акку­му­ля­то­ров, в кото­рых так­же при­сут­ству­ет литий. Они хоть и обла­да­ют низ­кой сто­и­мо­стью, их энер­го­плот­ность крайне низ­ка для электровелосипедов. 

LiFePo4 — литий-железо-фосфат

Литий-фер­рум-поли­мер­ные (литий-желе­зо-фос­фат) акку­му­ля­то­ры LiFePo4 сей­час доволь­но-попу­ляр­ны в элек­тро­мо­би­лях и систе­мах хра­не­ния энер­гии (повер­во­лах). Мно­гие китай­ские элек­тро­ка­ры ком­плек­ту­ют­ся имен­но таки­ми акку­му­ля­то­ра­ми. Они не боят­ся моро­зов, они без­опас­ны, и их ресурс по заяв­ле­ни­ям про­из­во­ди­те­лей дости­га­ет несколь­ко тысяч цик­лов. Акку­му­ля­то­ры LiFePO4 име­ют плот­ность энер­гии око­ло 100–140 Втч/​кг. И это в 3–4 раза выше чем плот­ность геле­вы­ех свин­цо­вых АКБ. Чаще они изго­тав­ли­ва­ют­ся в виде “паке­тов”, “приз­ма­ти­ков” и боль­ших цилин­дров, изред­ка встре­ча­ет­ся форм-фак­тор 32650. Но, что хоро­шо для авто­мо­би­ля и е‑скутера, для элек­тро­ве­ло­си­пе­да под­хо­дит сла­бо. Эти эле­мен­ты боль­шие по раз­ме­ру и име­ют невы­со­кую плот­ность энер­гии. Их форм­фак­тор сла­бо под­хо­дит для инте­гра­ции в лег­кую “дву­мер­ную” раму велосипеда. 

Литий-ион­ные акку­му­ля­то­ры для электровелосипеда

Итак, мы пере­шли к самым попу­ляр­ным литий-ион­ным акку­му­ля­то­рам для элек­тро­ве­ло­си­пе­да. Они обла­да­ют самой высо­кой плот­но­стью энер­гии из рас­смот­рен­ных выше — 200–250 Втч/​кг и не име­ют эффек­та памя­ти. Совре­мен­ные литий-ион­ные акку­му­ля­то­ры доста­точ­но без­опас­ны и обла­да­ют зна­чи­тель­ным ресур­сом. Мно­гие про­из­во­ди­те­ли li-ion эле­мен­тов заяв­ля­ют в дата­ши­тах 800‑1000 пол­ных цик­лов до остат­ка 80–90% емко­сти. Наи­бо­лее попу­ляр­ные форм-фак­то­ры лити­е­вых акку­му­ля­то­ров — это цилин­дри­че­ские 18650 и 21700, встре­ча­ют­ся и “приз­ма­ти­ки” и “паке­ты” и 4680 и т.д.

Самый широ­ко-извест­ный фор­мат это конеч­но 18650 — это цилин­дрик диа­мет­ром 18мм и дли­ной 65мм. Эле­мен­ты 18650 исполь­зу­ют­ся не толь­ко в транс­пор­те, но еще в ноут­бу­ках, пор­та­тив­ных аудио­ко­лон­ках, пыле­со­сах, фона­ри­ках, вей­пах и т.д. Пер­вые элек­тро­ка­ры Тес­ла име­ли бата­реи, набран­ные имен­но из эле­мен­тов 18650. 

Сле­ду­ю­щи­ми по попу­ляр­но­сти идет отно­си­тель­но новый фор­мат 21700 — 21мм в диа­мет­ре и 70мм в дли­ну. Кста­ти, китай­ские вер­сии 21700, фак­ти­че­ски несколь­ко боль­ше — 21,7 мм в диа­мет­ре и 71мм в длину. 

Бла­го­да­ря неболь­шо­му весу и раз­ме­ру, и высо­кой плот­но­сти энер­гии, эле­мен­ты 18650 и 21700 заво­е­ва­ли огром­ную попу­ляр­ность в лег­ком элек­тро­транс­пор­те — акку­му­ля­то­ры для элек­тро­ве­ло­си­пе­дов, само­ка­тов, гирос­ку­те­ров и моно­ко­лес, дела­ют в основ­ном из эле­мен­тов 18650 и 21700. Да, эти эле­мен­ты не деше­вые, но и их коли­че­ство нуж­но небольшое. 

Попу­ляр­ность эле­мен­тов 18650 и 21700 при­ве­ла к широ­кой линей­ке быст­ро­съём­ных кор­пу­сов для АКБ, раз­ра­бо­тан­ных под эти фор­ма­ты. Такие кор­пу­са пред­на­зна­че­ны спе­ци­аль­но для уста­нов­ки на элек­тро­ве­ло­си­пе­ды. Имен­но с их помо­щью тако­го кор­пу­са акку­му­ля­то­ра, ваш элек­тро­ве­ло­си­пед собран­ный сво­и­ми рука­ми, име­ет “завод­ской” внеш­ний вид. Ведь про­из­во­ди­те­ли элек­тро­ве­ло­си­пе­дов исполь­зу­ют ана­ло­гич­ные корпуса.