Журнал "Системы Безопасности" № 4‘2019

К О М П Л Е К С Н А Я Б Е З О П А С Н О С Т Ь , П Е Р И М Е Т Р О В Ы Е С И С Т Е М Ы 105 Внедрение передовых технологий Технологии, используемые при создании акку- муляторов, постоянно совершенствовались. Был разработан спектр литийионных аккумуля- торов, среди которых наибольшее распростра- нение получили: l литийкобальтовые (LiCoO 2 ); l литиймарганцевые (LiMn 2 O 4 ); l литий-никель-марганец-кобальтовые (LiNiMnCoO 2 ); l литий-никель-кобальт-алюминиевые (LiNiCoAIO 2 ); l литий-титанатные (Li 4 Ti 5 O 12 ). В 2003 г. специалистами Массачусетского тех- нологического института было предложено использование феррофосфата лития (LiFePO 4 ) в качестве катодного материала литийионного аккумулятора. В сравнительной таблице при- ведены условные качественные показатели литийионных аккумуляторов, выполненных по различным технологиям. Исходя из данных, представленных в таблице, можно сделать вывод о том, что наилучшей совокупностью условных показателей качества обладают аккумуляторы на основе феррофос- фата лития (LiFePO 4 ). Они находят применение в самых разнообразных электроприборах и устройствах, например в электромобилях, гироскутерах, гирокоптерах, электроинструмен- тах, гаджетах и т.д. Разница очевидна Несмотря на все преимущества, литийионные аккумуляторы в качестве резервных источников электропитания ТСО используются не так широ- ко, как традиционное решение – герметизиро- ванная свинцово-кислотная аккумуляторная батарея. Вместе с тем можно с уверенностью утверждать, что в скором времени ситуация кардинально изменится. Совершенствование производственной базы, внедрение иннова- ционных технологий и расширение сферы при- менения способствуют к дальнейшему сниже- нию стоимости литийионных аккумуляторов. Особенности эксплуатации Уже сейчас с точки зрения эксплуатационных затрат литийионные аккумуляторы обладают объективными преимуществами. Это обуслов- лено в первую очередь гораздо большим сро- ком службы, чем у герметизированных свинцо- во-кислотных аккумуляторов, и расширенным диапазоном рабочих температур при разряде (от -20 до +60 °C). Срок службы литийионных аккумуляторов составляет 10–15 лет, против 3–5 лет у "брендовых" свинцово-кислотных. А бюджетные модели, которыми сейчас запол- нен российский рынок, если и "проживут" год, то повезло. Литийионные аккумуляторы практически не требуют обслуживания и почти не имеют "эффекта памяти", который необходимо учиты- вать при эксплуатации. Кроме того, продолжи- тельный срок службы (более 10 лет) сопоста- вим со сроками службы ТСО, что значительно уменьшает вероятность возникновения необхо- димости замены аккумулятора в течение срока эксплуатации ТСО. Жизненный цикл – максимальное количество последовательностей заряда и разряда аккуму- ляторов в пределах рабочих режимах эксплуа- тации. При снижении емкости до 60–80% от номинальной аккумулятор становится непри- годным к использованию и подлежит замене. Срок службы герметизированных свинцово- кислотных аккумуляторов составляет от 200 до 400 циклов. Литийионные аккумуляторы (LiFePO 4 ) могут выдержать более 5–7 тыс. циклов. Система зарядки Как известно, свинцово-кислотные аккумуля- торы нельзя разряжать ниже определенного напряжения, как нельзя и превышать время заряда или заряжать слишком большим током. Все эти ограничения должны быть учте- ны в источниках электропитания, в которых применяются свинцово-кислотные аккумуля- торы (должна быть предусмотрена защита от глубокого разряда, от короткого замыкания клемм аккумулятора, от перезаряда и т.д.), что существенно сказывается на цене. Практически все современные литийионные аккумуляторы оснащены системами контроля по умолчанию. Система управления и балан- сировки (BMS) постоянно отслеживает пара- метры каждого элемента аккумуляторной бата- реи и управляет системой зарядки, а встроен- ная защита от короткого замыкания и пере- грузки позволяет избежать любых внештатных ситуаций. Экономическая составляющая Простейший анализ с калькулятором в руках показывает, что совокупная стоимость владения в течение 10 лет источниками электропитания с резервом, то есть с применением литийионных аккумуляторов, может быть на 50% меньше, чем у источников с герметизированными свин- цово-кислотными аккумуляторами. Не стоит забывать и про косвенные затраты, связанные с обслуживанием ТСО на объектах, – выезд спе- циалистов, проведение регламентных работ ТСО, замена аккумуляторов. Новые классы устройств На рынке уже доступны аккумуляторные бата- реи на основе феррофосфата лития (LiFePO 4 ) в корпусах привычных всем VRLA-аккумулято- ров номинальным напряжением 12 В, емкостью 7 А×ч и 12 А×ч. Данные аккумуляторные батареи, превосходя по своим параметрам соответствующие герме- тизированные свинцово-кислотные, могут при- меняться в качестве их замены, не требуя дора- ботки ТСО. В ближайшем будущем можно ожидать появле- ние аккумуляторных батарей на основе ферро- фосфата лития в типовых корпусах с номи- нальным напряжением 12 В емкостью 17 А×ч, 26 А×ч и 40 А×ч. В заключение хочется выразить уверенность в том, что внедрение инновационных техноло- гий в разработку и производство технических средств охраны позволит повысить не только качество, но и надежность личностной и иму- щественной безопасности граждан. n www.secuteck.ru август – сентябрь 2019 Ваше мнение и вопросы по статье направляйте на ss @groteck.ru Конструкция батареи емкостью 7 А×ч Таблица. Условные качественные показатели литийионных аккумуляторов, выполненных по различным технологиям Технология Условный показатель качества Удельная Удельная Безопасность Эксплуатационные Срок энергия мощность эксплуатации характеристики службы LiCoO 2 Наивысший Средний Средний Высокий Средний LiMn 2 O 4 Высокий Высокий Высокий Средний Средний LiNiMnCoO 2 Наивысший Высокий Высокий Высокий Высокий LiFePO 4 Средний Наивысший Наивысший Высокий Наивысший LiNiCoAIO 2 Наивысший Высокий Средний Высокий Высокий Li 4 Ti 5 O 12 Средний Высокий Наивысший Наивысший Наивысший