Современная жизнь – работа, учеба, быт, досуг – насыщена портативной электроникой, а на автомобильных дорогах все чаще встречается электрифицированный транспорт. Все это делает источники питания неотъемлемой частью различных устройств и механизмов. Смартфоны, ноутбуки, электромобили, системы бесперебойного питания зависят от способности накапливать и отдавать электрическую энергию. При этом в обиходе часто фигурируют термины «аккумулятор» и «аккумуляторная батарея» (АКБ), которые нередко используются как синонимы.
С технической точки зрения между этими понятиями существуют четкие различия. Их понимание важно для правильного выбора, эксплуатации и обслуживания энергосистем. Отличие аккумулятора от АКБ не сводится к вопросу терминологии: оно влияет на проектирование устройств, подбор запчастей, оценку характеристик и на вопросы безопасности. Так, при замене источника питания в автомобиле или при сборке системы автономного электроснабжения ошибка в понимании этих терминов может привести к некорректной работе оборудования и даже к аварийным ситуациям. Что скрывается за каждым из этих понятий и в чем их ключевые отличия?
Что такое аккумулятор?
Под аккумулятором понимается единичный электрохимический элемент, накапливающий электроэнергию путем обратимых химических реакций и отдающий ее при подключении соответствующей нагрузки. Основные характеристики такого устройства:
- состоит из одного гальванического элемента с двумя электродами (анодом и катодом) и электролитом между ними;
- имеет фиксированные значения напряжения и емкости, определяемые химическим составом и конструкцией;
- не может быть разделен на более мелкие функциональные части без потери работоспособности.
Типичный пример аккумулятора, встречающийся в современных приборах – литий-ионная ячейка формата 18650 (3,7В, 2000-3500 мАч), которая применяется в портативных фонарях, электронных сигаретах и электроинструменте. Еще пример – никель-кадмиевая «пальчиковая» ячейка AA (1,2В), устанавливаемая в медицинском оборудовании, радиоуправляемых моделях и фототехнике.
Что такое АКБ?
Аккумуляторная батарея представляет собой совокупность нескольких аккумуляторов, соединенных между собой электрически для достижения необходимых (более высоких) параметров напряжения, емкости или мощности. АКБ – это законченное изделие, где отдельные элементы объединены в единый конструктив с общей оболочкой, а также системами охлаждения, балансировки и защиты. Батарея характеризуется следующими особенностями:
- содержит два или более аккумуляторов, соединенных последовательно, параллельно или комбинированно;
- обладает параметрами, отличными от параметров отдельного аккумулятора;
- часто включает дополнительные компоненты: BMS (систему управления батареей), датчики температуры, предохранители, разъемы.
Примеры аккумуляторных батарей – автомобильные свинцово-кислотные АКБ (6 элементов по 2,1В = 12,6В), батареи ноутбуков (3-4 литий-ионных элемента), тяговая батарея электромобиля (сотни или тысячи ячеек, собранных в модули).
Основные отличия аккумулятора от АКБ
|
Параметр |
Аккумулятор |
АКБ |
|
Состав |
Один электрохимический элемент |
Несколько элементов, соединенных в единый блок |
|
Напряжение |
Фиксированное, определяется химией элемента |
Суммарное: при последовательном соединении складывается |
|
Емкость |
Фиксированная |
При параллельном соединении суммируется |
|
Конструкция |
Единичный корпус, без внутренней коммутации |
Сложный блок с соединениями |
|
Замена |
Можно заменить один элемент |
Обычно меняется весь блок, хотя в некоторых случаях возможна замена отдельных элементов |
|
Применение |
В компактных устройствах, где достаточно одного элемента |
В системах, требующих высоких напряжения/емкости |
|
Маркировка |
Указывается емкость и напряжение одного элемента |
Указывается общее напряжение и емкость всей сборки |
Для справки: дальнейшее масштабирование в виде увеличения количества элементов накопителей энергии может привести к появлению т. н. комплексу АКБ. Пример – солнечная электростанция, где задействована система из свинцово-кислотных АКБ, соединенных последовательно-параллельно. Здесь каждая 12-вольтовая АКБ является отдельной батареей, а вся система – комплексом аккумуляторных батарей.
Различия в сертификации
По причине различий в конструкции, областях применения и потенциальных рисках к аккумуляторам и АКБ ставятся разные нормативные требования. Соответственно, различается и сертификация подобной продукции: аккумуляторы сертифицируются как компоненты, где проверяются электрохимические параметры, безопасность при перезаряде, коротком замыкании и перегреве. В случае АКБ приходится иметь дело с более строгой оценкой соответствия, где эксперты перед выпуском продукции на рынок проверяют:
- работу системы управления (BMS);
- балансировку используемых элементов;
- защиту от внешних воздействий (пыль, влага, вибрации);
- пожарную безопасность всей сборки.
Особые требования предъявляются к литиевым АКБ, которым надлежит пройти испытания на термическую стабильность и подтвердить работу систем аварийного отключения. Сертификационные мероприятия устанавливают и требования к маркировке накопителей энергии, что тоже позволяет их различать. На аккумуляторах указывается тип химии, напряжение, емкость, дата изготовления, плюс приводятся предупреждения о безопасности. На АКБ дополнительно наносится схема соединения элементов, приводятся параметры BMS, а также условия эксплуатации и серийный номер сборки.
Различия в транспортировке и утилизации
Разные накопители энергии требуют особых мер предосторожности при перевозке или утилизации. Отдельные аккумуляторы перевозят по менее строгим правилам, тогда как литиевые АКБ нуждаются в специальной упаковке и соблюдении правил перевозки опасных грузов. Утилизация же батареи сложнее по причине необходимости разборки изделия на элементы и отдельной переработки каждого компонента.
