Натрий-ионные аккумуляторы: как они устроены и в чем преимущества

Компания РедБтр представляет новинку из мира новых технологий в автомобильных аккумуляторах – натрий- ионный стартерный аккумулятор.

Принцип работы

Внутри такой батареи при разряде ионы натрия движутся от анода к катоду сквозь электролит — раствор натриевой соли в органическом растворителе. Освобождающиеся при этом электроны уходят во внешнюю цепь и питают нагрузку. При заряде процесс разворачивается в обратную сторону: ионы возвращаются на место, и электроды восстанавливают исходное состояние.

Из чего он состоит

• Анод — твёрдый углерод, который обратимо запасает и отдает ионы натрия.
• Катод — соединения натрия с переходными металлами: марганцем, железом, никелем или медью.
• Электролит — натриевая соль в органическом растворителе.
• Сепаратор — барьер, не дающий аноду и катоду соприкасаться напрямую.

Почему это важно:

Мороз не страшен

Батарея уверенно работает при температурах до −40 °C, теряя в ёмкости не более 10%. Для сравнения: свинцово-кислотный аналог на морозе резко теряет ёмкость, слабеет пусковой ток и заряжается заметно дольше, требуется «разогрев» аккумулятора для приема заряда от генератора. Секрет — в электролите: ионы натрия сохраняют подвижность даже при сильном охлаждении.

Быстрая зарядка

Заряжать можно током до 0,5C — то есть током, равным половине ёмкости в ампер-часах (допускается до 1С). Нужен зарядный прибор с режимом CC/CV, подойдёт интеллектуальное зарядное устройство. Например, аккумулятор на 70 А·ч берёт заряд током 35 А — свинцово-кислотная батарея такой ёмкости и близко не позволит: у неё потолок 0,1–0,2C, то есть 8–16 А для 80 А·ч.

Лёгкость и компактность

Вес — примерно вдвое меньше свинцового собрата той же ёмкости. Аккумулятор на 70 А·ч весит около 6,3 кг против примерно 19 кг у свинцово-кислотного. Меньшие габариты при той же ёмкости упрощают установку, снижают подрессоренную массу.

Долгий ресурс

Более 3000 циклов заряда-разряда с сохранением 80% остаточной ёмкости. У свинцовых батарей обычно лишь 300–500 циклов. Глубокие разряды натриевые переносят без заметного ущерба для ресурса.

Безопасность

Склонность к возгоранию ниже, чем у свинцово-кислотных. В обычных условиях эксплуатации токсичные газы не выделяются. Батарея сохраняет работоспособность при нагреве до +70–90 °C.

Экономика

По стоимости натрий-ионные источники вскоре сравняются со свинцово-кислотными — в отличие от более дорогих литий-ионных. Производство можно развернуть на существующих линиях без серьёзной перенастройки. Сырьё доступнее некуда: натрий — шестой по распространённости элемент земной коры, он есть в морской воде и поваренной соли.

Экология

Компоненты менее токсичны, чем свинец, утилизация проще и безопаснее, а нагрузка на природу при производстве и переработке ниже.

Плотность энергии

Около 165–175 Вт·ч/кг против 30–50 Вт·ч/кг у свинцово-кислотных. Это означает либо большую ёмкость в тех же габаритах, либо более компактный аккумулятор при той же ёмкости.

Пусковой ток

Высокие токи запуска двигателя — не проблема: например, батарея на 450 Вт·ч выдаёт пусковой ток до 2120 А (см фото замера). Напряжение держится стабильно даже при многократных попытках завестись в мороз.

На практике

Габариты совпадают с обычными свинцовыми, так что сложностей с установкой не возникнет. Отзывы водителей с Крайнего Севера уже появились — по их словам, проблемы с холодным запуском остались в прошлом. Да, цена пока ощутимо выше, но по мере развития технологии, как это обычно и бывает, через пару лет ожидается её снижение.

Технические характеристики

Метод зарядки натрий ионного аккумулятора

Аккумулятор рекомендуется заряжать устройством постоянного тока, сила тока не должна превышать 0,5C (не более половины емкости аккумулятора), рекомендуемый ток зарядки — 10 А. Если автомобильный генератор не может заряжать аккумулятор, снимите аккумулятор с транспортного средства и заряжайте его с помощью специального зарядного устройства в соответствии с нижеуказанными требованиями.

Ø Снимите аккумулятор с транспортного средства. При отключении сначала отсоедините кабель отрицательного полюса, чтобы избежать короткого замыкания. Перед зарядкой убедитесь, что корпус аккумулятора не имеет трещин, выводы не повреждены, место зарядки хорошо проветривается и находится вдали от источников открытого огня.

Ø Аккумуляторы данной серии заряжаются методом постоянного тока. Используется двухэтапный режим CC-CV (Constant Current / Constant Voltage): сначала идёт зарядка постоянным током (CC), затем — постоянным напряжением (CV), при котором ток постепенно снижается.  Для аккумулятора номинальным напряжением 12 В ограничительное напряжение зарядного устройства установите 14,6 В (не более!!!). Категорически запрещается использовать зарядные устройства, выходящие за пределы допустимых значений напряжения и тока, во избежание повреждения аккумулятора.

Приобрести такие аккумуляторы можно на сайте компании РедБтр: https://www.redbtr.ru/catalog/akkumulyatory/