Как температура влияет на эффективность аккумуляторов электропогрузчиков?

Зарядка аккумуляторной батареи электропогрузчика является химическим процессом с участием ионов. Отрицательная и положительная температура оказывают значительное влияние на все химические реакции, а значит, и на параметры АКБ электропогрузчиков.

В свинцово-кислотной АКБ при разряде происходит движение ионов, при котором серная кислота «присоединяется» к активной массе пластин в виде сульфата свинца, при этом наблюдается повышение концентрации воды в электролите.

Чтобы зарядить свинцово-кислотную АКБ приходится подавать напряжение на электроды, чтобы ионы двигались в обратном направлении и разрушали кристаллическую решётку сульфата свинца. Таким образом, при зарядке свинцово-кислотной АКБ восстанавливается плотность электролита.

Для литий-ионной батареи имеет место аналогичный процесс. При разряде АКБ ионы лития переносят заряд от анода к катоду, «встраиваясь» в кристаллическую решётку катодного материала – оксида разных соединений лития с добавками. При зарядке, наоборот – ионы лития покидают катод, проходят через электролит и оседают на графитном аноде, «встраиваясь» в его углеродную матрицу.

ЧИТАТЬ ТАКЖЕ: Зарядные устройства для тяговых аккумуляторов. Продлеваем срок службы АКБ

Параметры оценки эффективности аккумуляторов

Для оценки эффективности аккумуляторных батарей принято использовать следующие параметры:

ёмкость: количество энергии, которое аккумулятор может хранить. Единицы измерения: ампер-часы (А·ч) или ватт-часы (Вт·ч);
удельная энергия: характеристика, учитывающая ёмкость аккумулятора и его вес, измеряется Вт·ч/кг;
КПД – отношение энергии, отданной АКБ, к энергии, затраченной на его зарядку. Энергия тратится на внутреннее сопротивление аккумулятора и нагрев;
срок службы: принято оценивать в количестве циклов заряда/разряда;
саморазряд: потеря энергии без использования при хранении, измеряется в % за выбранный период времени (месяц, год);
температурная стабильность: способность работы при низких или высоких температурах без деградации и существенной потери ёмкости.

Параметры оценки эффективности аккумуляторов

Подобрать тяговый аккумулятор

Общепринятыми характеристиками так же являются безопасность АКБ, экологичность и цену, которую часто рассчитывают с точки зрения стоимости за единицу ёмкости.

Влияние высокой температуры на характеристики АКБ

При эксплуатации погрузчика в условиях повышенной температуры происходит увеличение ёмкости аккумулятора из-за увеличения скорости химических реакций. Высокая температура приводит к ускоренному разрушению электродов и деградации электролита, что ведёт к более быстрому снижению ёмкости АКБ при работе. Срок службы батареи сокращается.

Высокая температура приводит к повышенному газообразованию, что может привести к вздутию батареи или её взрыву. Для свинцово-кислотной батареи, которая эксплуатируется при температуре выше +30°C, срок службы сокращается вдвое на каждые 10° повышения.

При зарядке АКБ в условиях высокой температуры возможно выделение газов – водорода и кислорода. Это чревато вздутием банок АКБ и взрывом аккумулятора. При высоких температурах возрастает скорость саморазряда – АКБ быстрее разряжается при хранении.

Так же существует явление теплового разгона, возникающего при зарядке АКБ при высокой температуре. Суть теплового разгона: увеличение температуры приводит к росту зарядного тока, который может возрасти до значений короткого замыкания. Если в аккумуляторе есть проблемы с выводом водорода и кислорода (неправильная эксплуатация), то кислород может дополнительно окислять отрицательный электрод, что ещё больше разогревает АКБ. Такое состояние чревато взрывом, поэтому в современных зарядных устройствах величина зарядного тока зависит от температуры (температурная компенсация).

ЧИТАТЬ ТАКЖЕ: Как температура окружающей среды влияет на выбор литиевого аккумулятора

Влияние низкой температуры на характеристики АКБ

Эксплуатация батарей погрузчиков в холоде приводит к снижению ёмкости из-за замедления химических реакций. При этом возрастает внутреннее сопротивление АКБ. Согласно статистике, для свинцово-кислотных АКБ при эксплуатации в -20°C ёмкость снижается в два раза быстрее. При эксплуатации на холоде аккумулятор хуже отдаёт энергию, что может быть критично для погрузчика, как устройства с высоким энергопотреблением.

Зарядка АКБ при низкой температуре значительно снижает эффективность заряда из-за загущения электролита. Для литий-ионного аккумулятора, зарядка при низкой температуре приводит к эффекту металлизации лития на аноде, что уменьшает ёмкость батареи и увеличивает вероятность короткого замыкания.

При низкой температуре возможно замерзание электролита, что может повредить корпус и пластини аккумулятора.

Рекомендации по эксплуатации АКБ

Температура является фактором, напрямую влияющим на эффективность АКБ. При эксплуатации электропогрузчиков в условиях экстремального температурного режима аккумулятора рекомендуется:

избегать перегрева, не оставлять технику под прямыми лучами солнца или вблизи источников тепла;
защищать АКБ от холода: использовать утеплённые корпуса или подогрев;
хранить АКБ нужно полностью заряженными, при температуре от +10°C до +20°C.
обеспечить контроль заряда с помощью зарядного устройства с температурной компенсацией.

Наиболее комфортной для эксплуатации аккумуляторов считается температура в диапазоне от +15°C до +25°C.

Больше статей, обзоров и рекомендаций на нашем Дзен-канале! Переходите и присоединяйтесь к сообществу профессионалов

Материалы сайта не подлежат использованию кем-либо, в какой бы-то ни было форме, включая воспроизведение, распространение, переработку, не иначе как с письменного разрешения редакции Forklift.Blog. Использование материалов сайта без разрешения его владельца является нарушением авторских прав и преследуется по закону.

Темы этой статьи:

Вилочные погрузчики

Тяговые АКБ

Эксплуатация техники

Электропогрузчики

Автор статьи: Энергинский К.А.
Специалист по аккумуляторной технологии
Автор-эксперт в области литий-ионных аккумуляторов

Опубликовано: 01 February 2025