Существуют ли альтернативы свинцово-кислотным аккумуляторам?

Существуют ли другие альтернативы свинцово-кислотным аккумуляторам?

На самом деле есть альтернатива, которая практически не требует замены.

Это литий-железо-фосфатные аккумуляторы (LiFePO₄).

Полностью заряженный свинцово-кислотный аккумулятор имеет напряжение чуть выше 13 В, а разряженный — около 11 В. В обычных автомобилях напряжение заряда составляет чуть выше 14 В.

Полностью заряженный аккумулятор LiFePO₄ имеет напряжение 13,6 В, а разряженный — ~11 В. Он заряжается при напряжении 14,6 В.

Таким образом, напряжение у них очень похожее, но у LiFePO₄, возможно, немного выше напряжение полного разряда и зарядки.

Самое большое отличие заключается в том, что LiFePO₄ не так сильно подвержен эффекту памяти, как свинцово-кислотные аккумуляторы. Если быть точным, то в ИБП свинцово-кислотные аккумуляторы выходят из строя за 5 лет, в то время как в моей машине аккумулятор работает уже 8 лет и не проявляет никаких признаков износа. Я думаю, разница в том, что в автомобилях нет постоянной подзарядки, в отличие от ИБП.

В автомобиле не используется непрерывная плавающая зарядка, только прерывистая, поэтому во многих автомобилях со свинцово-кислотными аккумуляторами не используется трёхступенчатая зарядка, а поддерживается только одно напряжение между типичными напряжениями плавающей и абсорбционной зарядки. Аккумулятор LiFePO₄ вполне может работать с одним напряжением зарядки, рассчитанным таким образом, чтобы он не заряжался полностью, но при этом не перезаряжался. В случае с LiFePO₄ не так критично время от времени полностью заряжать аккумулятор, поскольку он не сульфатируется, как свинцово-кислотный.

Я думаю, весьма вероятно, что в какой-то момент, когда стоимость надёжных автомобильных стартерных аккумуляторов LiFePO₄ от некитайских производителей снизится, автопроизводители перейдут с кислотных аккумуляторов на LiFePO₄.

Существуют альтернативы запуску двигателя без аккумулятора и стартера... С использованием различных способов накопления энергии для запуска. Есть стартеры на основе больших пружин, сжатого воздуха и даже на основе пороха.
Я помню, что есть даже двигатель с прямым впрыском, который можно запустить, просто распылив газ и воспламенив его в цилиндре во время рабочего хода.

Я добавлю к этому топливные элементы. Портативные топливные элементы могли бы заменить аккумуляторы во многих ситуациях, и я верю, что в конечном счёте так и будет.

Около пяти лет назад я увидел портативное устройство, которое использовалось для удалённой связи на вершинах гор в рамках демонстрации для военных. С тех пор я слежу за ними в ожидании того, что они станут доступными по цене и простыми в использовании.

Они продолжают предлагать коммерческие «домашние» версии, которые можно использовать в некоторых местах с солнечными батареями для хранения и подачи энергии. Но есть и обратная сторона: в настоящее время их не так просто достать, если только вы не купите комплект.

Преимущества заключаются в компактной системе с функцией зарядки, позволяющей пополнять аккумулятор практически от любого источника постоянного напряжения. Я видел много таких устройств, и если «заряд» аккумулятора заканчивается, его можно перезарядить несколькими способами (в зависимости от конструкции) с помощью газа (водорода, пропана, бутана) или даже воды.

Год назад я нашёл возможный источник для установки, которая могла бы заменить аккумуляторы в моём автодоме. У неё был интерфейс для зарядки от солнечных батарей, который использовался для водородной бутылки. Я склонялся к тому, чтобы установить такие устройства для всех «снежных птиц», которые паркуются здесь, в пустыне, но хотел убедиться, что при необходимости можно будет заправить их повторно. И обнаружил, что проблема заключается в отсутствии заправочных станций. Если и когда заправочные станции для заправки бутылок станут более распространёнными, они будут продаваться как горячие пирожки.

В авиационной отрасли иногда используются никель-кадмиевые аккумуляторы (NiCd). Но по своим характеристикам они лишь немного превосходят свинцово-кислотные аккумуляторы и не имеют преимуществ по стоимости по сравнению с литиевыми аккумуляторами (хотя они немного дешевле).

Сейчас кажется, что всё складывается в пользу лития, за исключением того, что он плохо сочетается с другими элементами и совершенно нетерпим к дуракам…

Как отмечает @MichaelKjörling в ссылке в комментарии ниже, литий-полимерные аккумуляторы, несмотря на свою опасность, на практике являются самыми безопасными из доступных аккумуляторов. Поскольку они способны привести к смерти и разрушению, при их проектировании и особенно при управлении зарядкой/разрядкой необходимо соблюдать особую осторожность. Поэтому нам не стоит бояться литий-полимерных аккумуляторов, как мы не боимся бензина или сжатого воздуха, но относиться к ним нужно с уважением, и если вы планируете модернизировать аккумулятор или экспериментировать с ним, часть ответственности ложится на вас.

На данный момент основной альтернативой являются литиевые аккумуляторы. Похоже, что ни один производитель не устанавливает их по умолчанию, но вы можете приобрести их... за определённую цену.

Diyelectriccar приводит эту диаграмму, на которой сравниваются мощность, количество циклов, доступность и т. д. для различных типов аккумуляторов:

Таким образом, вы видите, что литиевая батарея обеспечивает гораздо более высокую энергоотдачу по сравнению со своим весом, гораздо более высокую пиковую мощность и гораздо большее количество циклов при заданной глубине разряда. Недостатком является стоимость и доступность. Они стоят примерно в 10 раз дороже, и вы не можете просто пойти в магазин и купить такую батарею... Вам придётся сделать специальный заказ.