Что такое аккумуляторная батарея

Виды, устройство и принцип работы автомобильного аккумулятора

Электрические аккумуляторные батареи применяются в любом автомобиле и представляют собой автономный источник питания. АКБ накапливает энергию, которая затем питает бортовую сеть, когда это необходимо, и подает ток на стартер для запуска двигателя.

  1. Назначение аккумулятора в автомобиле
  2. Параметры АКБ
  3. Устройство аккумулятора
  4. Корпус и крышка
  5. Пластины
  6. Электролит
  7. Сепаратор
  8. Клеммы и пробки
  9. Принцип работы
  10. Зарядка, хранение и зависимость от температуры
  11. Разновидности аккумуляторов
  12. EFB
  13. AGM
  14. Гелевые

Назначение аккумулятора в автомобиле

Автомобильный аккумулятор принято обозначать аббревиатурой АКБ, что значит аккумуляторная кислотная батарея. Не все батареи относятся к этому типу, но в автомобилях наиболее распространены именно они.

Автомобильный аккумулятор

Аккумулятор является важным компонентом в работе любого транспортного средства. Он выполняет следующие основные функции:

  1. Подача электроэнергии на стартер для запуска двигателя. Аккумулятор способен в течение 30 секунд подавать пусковой ток или ток холодной прокрутки на стартер, который, в свою очередь, запускает двигатель.
  2. Питание бортовой сети в случае недостаточной мощности (производительности) генератора.
  3. Автономное питание бортовой сети автомобиля.

Каждый аккумулятор имеет определенную емкость и заряд. При работе двигателя всю нагрузку на электропитание берет на себя генератор. Он же заряжает аккумулятор во время движения. Если мощности не хватает, подключается батарея. Определенное время АКБ может обеспечить автономное питание.

Генератор выходит на оптимальный режим производительности при достижении двигателем частоты вращения коленчатого вала 1600-1800 об/мин и более.

Располагается АКБ, как правило, в подкапотном пространстве автомобиля или закреплен на раме в случае крупного грузового транспорта. Это связано с тем, что кислота, находящаяся внутри, очень агрессивна и опасна для здоровья. Она может просочиться через корпус или выделиться в виде газа. С аккумулятором следует обращаться осторожно.

Более безопасны необслуживаемые АКБ, внутри которых нет жидкого электролита. Такие батареи практически не выделяют вредных паров и их можно использовать где угодно. Среди альтернативных мест размещения аккумулятора можно выделить багажное отделение и под сиденьем водителя.

Параметры АКБ

Обычная автомобильная батарея выдает напряжение в 12В. Этого хватает для питания бортовой сети. Для большегрузных автомобилей используются батареи с напряжением в 24В. По сути, это две обычные батареи, которые последовательно соединены. Емкость АКБ измеряется в Ампер-часах (А*ч). Для легкового транспорта емкость батареи находится в пределах 40-130 А*ч. Емкость показывает, какое время аккумулятор сможет давать энергию при нагрузке. Но эти величины измеряются при определенной нагрузке и при определенной температуре – 20°C. При других условиях параметры могут меняться.

Также важным показателем является ток холодной прокрутки или пусковой ток. Разные модели способны выдавать от 250А до 1300А. Ток холодной прокрутки – это то напряжение, которое способен отдать АКБ в течение 30 секунд при температуре 18°C. В иных условиях данный параметр может поменяться, например, зимой.

Устройство аккумулятора

На самом деле, стандартный аккумулятор – это шесть маленьких аккумуляторов, заключенных в один корпус. Шесть отсеков объединены в едином корпусе. Часто их называют банками. Каждая банка дает напряжение в 2,1В – 2,2В. Шесть банок соединены последовательно толстыми свинцовыми перемычками, что в итоге дает напряжение в 12,6В – 13,2В.

Устройство автомобильного аккумулятора

Автомобильный аккумулятор состоит из следующих основных элементов:

  • пластиковый корпус;
  • крышка;
  • отрицательные пластины (электроды);
  • положительные пластины;
  • перемычки, соединяющие отсеки;
  • жидкий электролит;
  • сепараторы;
  • положительный и отрицательный вывод (клеммы);
  • заливные пробки.

Корпус и крышка

Корпус и крышка выполнены из пластика, который нейтрален к кислоте. В каждой банке находятся свинцовые пластины – электроды.

Пластины

Отрицательная пластина из губчатого свинца (Pb) называется катод, положительная пластина пористая с диоксидом свинца (PbO2) – анод. Чтобы батарея разряжалась не так быстро, используется не чистый свинец, а с применением разных присадок. Ранее добавляли 5% сурьмы, но процесс сульфатации все равно проходил быстро. В современных жидкостных аккумуляторах добавлен кальций. Он значительно снижает процесс сульфатации и повышает емкость АКБ до 70%. Если говорить про гелевые или AGM аккумуляторы, то в них применяется только чистый свинец. Это позволяет повысить мощность и отдаваемый пусковой ток до 1000-1300А.

Электролит

В каждой банке залит электролит. Это смесь серной кислоты и дистиллированной воды, в соотношении 35:65. Плотность электролита находится в пределах 1,23-1,31 г/см3. Чем она выше, тем батарея более устойчива к морозам.

Сепаратор

В простых жидкостных аккумуляторах между пластинами находится сепаратор. От слова “separate” – разделять. Обычно сепараторы изготавливаются из нейтрального пластика. Эти пластины разделяют положительные и отрицательные электроды от замыкания. Материалом для сепараторов служит ревертекс или эбонит. Также эти элементы иногда называют диэлектрической прослойкой.

В более современных необслуживаемых аккумуляторах в качестве сепараторов применяется микроволокно. Этот высокотехнологичный материал удерживает электролит внутри и не дает ему вытекать и испаряться. Пластины завернуты в микроволокно как в конверте и плотно прижаты друг к другу.

Клеммы и пробки

Клеммы аккумулятора также изготавливаются из свинца. К ним присоединяются контакты. На обслуживаемых аккумуляторах на корпусе располагаются заливные пробки. Их количество равно количеству банок. Они служат для заливки дистиллированной воды в случае необходимости.

Принцип работы

Между пластинами и электролитом непрерывно происходит электрохимическая реакция. При разряде химическая энергия преобразовывается в электрическую, а при заряде, наоборот, – электрическая в химическую. Когда аккумулятор подключен к потребителям энергии, то происходит его разрядка.

Химическая формула реакции

Происходит следующий процесс. На катоде идет восстановление диоксида свинца. Свинец на аноде окисляется. Серная кислота вступает в реакцию с металлами на обеих пластинах. При этой реакции образуется сульфат свинца. Процесс называется сульфатацией. Из серной кислоты выделяется водород, который затем вступает в реакцию с кислородом из положительно заряженной пластины. Образуется вода, а серная кислота расходуется. Плотность электролита понижается. Процесс реакции показан на картинке.

При зарядке весь процесс происходит в обратном порядке. Серная кислота восстанавливается. Вновь образуется диоксид свинца и серная кислота. При полной зарядке плотность электролита должна быть в пределах 1,29 гр/см3. Это значение показывает уровень содержания серной кислоты на один кубический сантиметр электролита.

Таким образом, работа батареи основана на циклах заряд-разряд. Если допустить глубокий разряд, процесс может быть необратимым. Останется только вода и сульфат свинца. Поэтому нужно всегда следить за уровнем заряда.

Зарядка, хранение и зависимость от температуры

После того как автомобильный аккумулятор запустил стартер и двигатель, происходит его зарядка от генератора. В снятом положении батарея заряжается зарядным устройством. Хранить аккумулятор с жидким электролитом можно только в строго горизонтальном положении и при определенной температуре 5°С -15°С. Это обусловлено тем, что электролит может вытечь, а осыпавшиеся пластины замкнуть на дне банки.

Разная температура также влияет на работу АКБ. При высокой температуре показатели мощности и токоотдачи высокие, но батарея быстрее разряжается и повышается расход воды. Электролит по своему составу не замерзает при минусовой температуре, но на сильном морозе он все же может это сделать. В мороз химические процессы замедляются, пусковой ток снижается, падает емкость батареи. Вот почему у водителей часто возникают проблемы с запуском двигателя зимой.

Разновидности аккумуляторов

Современные аккумуляторные батареи можно условно разделить на обслуживаемые и необслуживаемые.

Можно выделить следующие основные виды:

  • АКБ с жидким электролитом.
  • EFB аккумуляторы.
  • AGM.
  • Гелевые.

Аккумуляторы с жидким электролитом относятся к обслуживаемому типу. Это значит, что время от времени нужно следить за уровнем электролита, его плотностью и емкостью батареи. Их срок службы в среднем составляем 3-5 лет. Они доступны по цене и хорошо справляются со своей задачей в автомобиле. Поэтому остаются самыми распространёнными.

Батареи по технологии EFB появились сравнительно недавно. В них также находится жидкий электролит, но пластины завернуты в микроволокно. Материал впитывает электролит, что увеличивает площадь контакта с пластинами. Это также повышает емкость и мощность и позволяет снизить объем электролита по сравнению с обычными АКБ, делая такие батареи практически необслуживаемыми. Срок службы 4-5 лет. Стоимость приемлемая.

Аккумуляторы AGM относятся к классу необслуживаемых батарей. Это значит, что у них полностью герметичный корпус. На корпусе имеются газоотводные клапаны. Между пластинами находится стекловолокно, в порах которого электролит. Это позволяет значительно замедлить процесс сульфатации. Такие батареи не боятся полного разряда. Срок службы до 10 лет. Но есть минусы: высокая стоимость и обслуживание.

Гелевые

Это также необслуживаемые батареи. В электролит добавлены вещества, которые сгущают его и доводят до твердого состояния. Сам электролит выступает в роли сепаратора между пластинами. Срок службы до 10 лет, но требуется специальный уход, как и в случае с AGM. Не боятся глубокого разряда, но чувствительны к перезаряду и замыканию. Стоят в 3-4 раза дороже обычных.

Аккумуляторная батарея – это то устройство, которое требует от водителя внимания. Чтобы батарея прослужила долго, нужно знать ее устройство и принцип работы. При правильном уходе и условиях содержания АКБ проработает долгие годы.

Какие бывают аккумуляторы в мобильной, компьютерной и бытовой технике

Содержание

Содержание

Аккумуляторы окружают нас повсеместно. Их можно встретить как в привычных каждому пользователю мобильных гаджетах, так и в сложных системах резервного электропитания. В каждой из областей используется свой тип аккумуляторной батареи, в которой ее характеристики «раскрываются» наилучшим образом. В данном материале поговорим о типах аккумуляторных элементов, областях применения и основных правилах эксплуатации.

Аккумуляторы. Общие принципы

По историческим меркам аккумулятор — довольно «молодое» изобретение, которому немногим более 160 лет. Основной принцип работы любого аккумуляторного элемента — протекание в нем обратимой электрохимической реакции, т. е. при приложении к контактам элемента постоянного напряжения, на его пластинах (электродах) накапливается электрическая энергия, при приложении нагрузки — происходит ее расходование. Причем протекает такая реакция на протяжении большого количества циклов заряда/разряда. Как правило, возможное количество перезарядок зависит от типа аккумуляторного элемента, но в среднем, современный аккумулятор способен обеспечить 300–1000 полных циклов.

Работоспособным считается аккумулятор, остаточная емкость которого составляет 70–80 % от начальной. Элементы с меньшими показателями остаточной емкости считаются непригодными для дальнейшей эксплуатации, поскольку не могут обеспечить расчетную автономность.

Какого бы типа не был аккумулятор, костяк конструкции и основной принцип действия у них остается неизменным. В каждом аккумуляторе есть два электрода (положительный и отрицательный, иначе именуемые анод и катод), погруженные в специальную среду — электролит, являющуюся прекрасным «поставщиком» ионов вследствие электролитической диссоциации.

Ион — атом или молекула, несущая на себе электрический заряд. Если ион положительно заряжен — его называют катион, если отрицательно — анион.

В зависимости от используемого материала электродов и применяемого типа электролита существуют различные вариации аккумуляторных элементов, каждый из которых имеет свои конструкционные и эксплуатационные особенности. Ниже поговорим о наиболее распространенных типах аккумуляторов, сферах их применения и особенностях эксплуатации.

Свинцовые аккумуляторы

Несмотря на преклонный возраст технологии, свинцовые аккумуляторы до сих пор успешно применяются в системах резервного питания, автомобильном транспорте, системах аккумулирования возобновляемых источников энергии (солнечная и ветряная энергетика, гидроэнергетика и т. д.).

Как видно из названия, в качестве основного материала, из которого изготавливают электроды, выступает свинец. Точнее, для производства положительных электродов — просто свинец, а для изготовления отрицательных электродов — оксид свинца. В качестве электролита, как правило, выступает раствор серной кислоты.

Существует большое количество конструкций свинцового аккумулятора, направленных на улучшение его эксплуатационных характеристик. Поскольку свинец сам по себе достаточно мягкий металл с невысокой физической прочностью, в чистом виде он слабо противостоит вибрационным нагрузкам, поэтому для использования аккумуляторов, например, в транспорте, в сплав свинца добавляют кальций, делающий структуру металла более прочной.

Для использования свинцового аккумулятора в источниках бесперебойного питания, дабы не допустить контакт пользователя с кислотой, исключить необходимость обслуживания, а также не создавать условия для взрыва водорода, выделяемого из АКБ, при ее заряде, используют свинцовые аккумуляторы определенного типа. Такими аккумуляторами являются источники питания типа AGM (Absorbent Glass Mat), в которых абсорбированным электролитом (не жидким) пропитан специальный пористый мат из стекловолокна.

Довольно часто свинцовые аккумуляторы, выполненные по технологии AGM, ошибочно называют гелевыми. На самом деле это не так. Гелевые аккумуляторы — отдельная ветвь развития свинцовых источников питания.

Аккумуляторы, электролитом в которых выступает раствор серной кислоты в желеобразном состоянии, называются гелевыми. Они рассчитаны на медленную отдачу энергии, поэтому основная область их применения — использование в инертных системах накопления и расходования электроэнергии (солнечная энергетика, питание моторов кресел для инвалидов, гольф-каров и т. д.).

К неоспоримым преимуществам свинцовых аккумуляторов относятся их невысокая стоимость и возможность работы в широком диапазоне температур окружающей среды (от – 40 до + 40 ° С).

Один свинцовый аккумуляторный элемент выдает напряжение порядка 2 В и способен выдать удельной энергии из расчета 30–60 Вт*ч с 1 кг массы, что в сравнении с другими типами — достаточно мало. Такие аккумуляторы имеют высокие значения саморазряда, а их глубокий разряд приводит к разрушению и осыпанию пластин электродов и безвозвратной порче аккумулятора.

Никель-кадмиевые аккумуляторы

Следующим типом аккумуляторных элементов, активно использующихся во многих сферах, являются никель-кадмиевые аккумуляторы (NiCd). Их можно встретить в детских игрушках, пультах управления, фонариках, ручном аккумуляторном электроинструменте и т. д.

Конструкция элемента не претерпела изменений, только в качестве материала для изготовления электродов используются никель и кадмий, а точнее гидраты закиси этих металлов. В качестве электролита применяют гидроксид калия. Один элемент на основе этих металлов может выдать напряжение 1,2–1,35 В, а значение удельной энергии находится в диапазоне 40–80 Вт*ч/кг.

Никель-кадмиевые аккумуляторы — одни из самых морозоустойчивых. Они работают без существенной потери своей емкости при температурах, близких к –50 ° С, к тому же, абсолютно не боятся глубокого разряда, и после цикла зарядки полностью восстанавливают свои эксплуатационные характеристики.

Хранить NiCd аккумуляторы рекомендуется полностью разряженными.

К отрицательным моментам относят их малую удельную емкость, высокий саморазряд, длительное время зарядки (восполнять энергию нужно малыми зарядными токами) и ярко выраженный «эффект памяти».

Чтобы не испортить аккумулятор, его необходимо заряжать только после полного разряда! Пренебрежение этим правилом повлечет быструю потерю емкости и выход элемента из строя.

Заряжают NiCd-элементы малыми зарядными токами, значения которых составляет порядка 10 % от емкости аккумулятора.

Никель-металлогидридные аккумуляторы

Логическим продолжением никель-кадмиевых аккумуляторов стали никель-металлогидридные (NiMH) элементы питания. В них учтены и практически устранены недостатки предшественников. Аккумуляторы при тех же массогабаритных показателях имеют большую в 2–3 раза емкость, обладают высокой надежностью, с легкостью переносят глубокий разряд и перезаряд, менее подвержены эффекту памяти.

Немаловажную роль в популяризации и широком распространении NiMH элементов сыграл тот факт, что они не содержат в своем составе кадмия, очень вредного для окружающей среды металла. Следовательно, с повестки дня снимаются вопросы правильного хранения и утилизации таких элементов.

Для производства анода используют гидрид никеля с лантаном или литием — так называемый металлогидридный электрод. В качестве катода — оксид никеля. Электролитом выступает соединение гидроксида калия.

Заряжают никель-металлогидридные аккумуляторы большими (в сравнении с NiCd-элементами) токами, величины которых составляют порядка 20–25 % от емкости аккумулятора, но очень важно контролировать температуру элемента во время заряда. Если она превышает 45 °С, нужно немедленно прервать процесс зарядки, в противном случае существует риск порчи элемента.

Зарядку для NiMH-аккумуляторов можно использовать в паре с NiCd-элементами. Обратная совместимость недопустима! Алгоритмы зарядки никель-кадмия более примитивны, они могут причинить вред NiMH-элементу.

Никель-металлогидридные аккумуляторы хранят полностью заряженными. Поскольку этому типу элементов присущ высокий саморазряд, для сохранения работоспособности элемента его нужно периодически подвергать полному циклу разряда/заряда.

Никель-металлогидридные аккумуляторы используют в тех же сферах, что и никель-кадмиевые, однако, благодаря повышенной емкости, их охотно применяют в фототехнике, использующей для питания элементы типа АА и ААА.

NiMH элементы — самые морозоустойчивые. Они без проблем переносят эксплуатацию при экстремально низких температурах, достигающих -60 °С. По этой причине их довольно успешно применяют в электроинструменте, используемом при выполнении работ на открытом воздухе в зимнее время.

Один элемент генерирует 1,2–1,25 в ЭДС, а его удельная энергия составляет 60–75 Вт*ч/кг. Теоретический расчетный «потолок» этого параметра находится на уровне 300 Вт*ч/кг, но видимо технологии производства NiMH-элементов, еще не до конца совершенны.

Литий-ионные аккумуляторы

Современные мобильные устройства уже сложно представить без литий-ионных аккумуляторов. Именно их разработка дала мощный толчок к развитию легких и миниатюрных решений источников питания, и, как следствие, миниатюризации всего сегмента мобильных гаджетов.

Сильными сторонами Li-ion являются высокая плотность аккумулируемой энергии, ее удельное значение, в большинстве случаев, составляет солидные 280 Вт*ч/кг, недостижимые при использовании аккумуляторов другого типа. Именно по этой причине Li-ion аккумуляторы используются не только для питания персональных гаджетов, но и для приведения в движение различных самокатов, велосипедов с электродвигателем и даже автомобилей.

Справедливости ради следует сказать, что «литий-ионный аккумулятор» — это обобщенное название целой группы электрохимических элементов, переносчиком заряда в которых выступают ионы лития. Разница заключается в составе материала катода и типе электролита.

Наибольшее распространение в бытовом сегменте получили литий-полимерные аккумуляторы, в которых в качестве электролита используется специальный твердый полимер, а катодный и анодный материал нанесены на тонкие слои алюминиевой и медной фольги соответственно. Такое конструктивное решение позволяет производить аккумуляторы любой формы и размера, изящно «вписывая» их в разрабатываемые устройства.

Существенный недостаток твердого полимера — его плохая проводимость при нормальной температуре окружающей среды (+ 25 °С). Наилучшие показатели достигаются при увеличении температуры до + 60 °С, а это уже опасно с точки зрения обычного использования. Поэтому производители идут на небольшие ухищрения, добавляя к полимеру электролит в жидком или желеобразном состоянии.

Существенное отличие конструкции литий-ионных аккумуляторов от традиционной конструкции заключается в обязательном наличии разделительного сепаратора, исключающего свободное перемещение ионов лития, в моменты, когда аккумулятор не используется.

Другой элемент, который должен обязательно присутствовать в схеме аккумулятора — BMS-контроллер (Battery Management System), отвечающий за корректную и сбалансированную зарядку ячеек аккумулятора.

Li-ion аккумуляторы при высокой удельной емкости обладают малым весом. Для их зарядки нужно не так уж много времени. У них практически отсутствует эффект памяти и саморазряд. К аккумуляторам литий-ионного типа не предъявляется особых требований к соблюдению циклов заряда/разряда. Заряжать их можно в любое удобное время, не привязываясь к величине остаточного заряда элемента. Хранить Li-ion батареи рекомендуется наполовину заряженными.

Самым существенным недостатком литий-ионного элемента является его категорическое «нежелание» полноценно работать при отрицательных температурах. Эксплуатация литиевого элемента на морозе очень быстро приблизит его выход из строя.

Что такое аккумулятор?

Аккумулятор – химический источник тока, в котором энергия химической реакции многократно преобразуется в электрическую и наоборот. Таким образом, аккумулятор, имея возможность преобразовывать химическую энергию в электрическую, способен запасать ее и хранить в течение длительного времени. Заряжаясь, аккумулятор накапливает электрическую энергию, разряжаясь, отдает ее потребителю.

Первый аккумулятор (прототип современного свинцово-кислотного) был создан в 1860 г. Гастоном Планте и представлял собой две свинцовые полосы, разделенные пористым изолятором и помещенные в раствор серной кислоты. Выполненный по такой схеме единичный аккумуляторный элемент способен обеспечивать напряжение на выходе около 2 вольт. Емкость такого аккумулятора была невелика, и рабочие характеристики достигались только после многократных зарядно-разрядных циклов. Аккумулятор, аналогичный по своей конструкции современному, был создан в 1881 г. Пластины в нем представляли собой пакеты свинцовых решеток с запрессованной в них активной массой – пастой двуокиси свинца. Точно также и в современном свинцово-кислотном аккумуляторе активными веществами являются свинец и двуокись свинца, а электролитом – водный раствор серной кислоты.

Положительно заряженная пластина (электрод) представляет собой свинцовую решетку с активной массой из двуокиси свинца (PbO2), а электрод со знаком минус – решетку с активной массой из губчатого свинца (Pb). Во избежание возникновения короткого замыкания между пластинами, их разделяют пористыми сепараторами из изоляционного материала. Собранные блоки помещаются в корпус и заливаются электролитом (раствором серной кислоты плотностью 1.27-1.29 г/см 3 ).

Если к аккумулятору подключить нагрузку, то свинцовые пластины с активной массой, электролит и нагрузка образуют замкнутую цепь. Внутри аккумулятора начинается химическая реакция, в результате которой активная масса обоих электродов начнет менять первоначальный состав, преобразуясь из губчатого свинца и его двуокиси в сернокислый свинец (сульфат свинца PbSO4), а плотность электролита начинает падать. В итоге, в цепи образуется направленное движение ионов, и течет электрический ток. Такой процесс представляет собой разряд аккумулятора. При подключении к аккумулятору внешнего источника тока начинается обратный процесс – заряд. При заряде активная масса пластин восстанавливает свой первоначальный состав, плотность электролита растет. Эти химические процессы можно описать следующими уравнениями:

– на отрицательной пластине:

Батареи первого поколения – батареи с жидким электролитом

Активной массой положительного электрода обычной батареи служит двуокись свинца, отрицательного – чистый свинец, а электролитом – водный раствор серной кислоты. При разряде батареи активные массы пластин вступают в химическую реакцию с электролитом, вырабатывая электрический ток. При этом они преобразуются в сульфат свинца, а в электролит выделяется вода. При заряде происходит обратный процесс.

Для повышения твердости и коррозионной стойкости электродов свинцовые решетки, удерживающие активную массу, сначала легировали добавками сурьмы и мышьяка. Но сурьма способствует повышенному расходу воды и снижению ЭДС аккумуляторной батареи в процессе эксплуатации. Такое неудобство, как необходимость обслуживания классических батарей, заставила производителей искать способы упрощения эксплуатации. Сначала было снижено содержание сурьмы в пластинах, затем из отрицательных пластин сурьму вытеснил кальций. Гибридные АКБ продолжали требовать долива воды, но уже гораздо реже. Применение кальция в положительных пластинах привело к появлению батарей, теоретически не требующих долива на протяжении всего срока эксплуатации. Однако, кальциевые батареи имеют другой недостаток: они плохо переносят глубокие разряды. Чтобы повысить устойчивость АКБ к глубоким разрядам, в свинцово-кальциевый сплав положительных пластин стали добавлять серебро (Ag). Так возникли самые распространенные на сегодняшний день необслуживаемые АКБ.

Батареи второго поколения – герметизированные гелевые батареи (Gelled Electrolite)

В таких батареях кислотный электролит находится в гелеобразном состоянии благодаря добавлению в него соединений кремния. Гелевый электролит позволяет добиться полной герметичности батареи, так как все газовыделение происходит внутри сильно развитой системы пор в массе геля. Это решает проблему необслуживаемости АКБ.

Однако аккумуляторы с загущенным электролитом имеют несколько худшие нагрузочные характеристики по сравнению с классическими АКБ: большие токи с них снять сложнее из-за более высокого внутреннего сопротивления. Батареи с жидким электролитом лучше работают при высоких токах нагрузки при коротких режимах. Кроме того, гелевые батареи критичны к температуре окружающей среды и стабильности зарядного напряжения. Для их подзаряда нужно использовать зарядные устройства, обеспечивающие нестабильность напряжения заряда не хуже +/- 1% для предотвращения обильного газовыделения.

Батареи типа GEL наиболее устойчивы к глубоким разрядам и не нуждаются в обслуживании в течение всего срока службы при нормальных условиях эксплуатации. Но при их нарушении происходит быстрое старение батареи.

Батареи третьего поколения – герметизированные батареи с абсорбированным сепараторами электролитом AGM (Absorptive Glass Mat)

AGM-технология вновь вернулась к жидкой кислоте, но теперь электролит удерживается в порах сепаратора из ультратонких стеклянных волокон, размещенных между электродами. Такой сепаратор представляет собой пористую систему, в которой каппилярные силы удерживают электролит. При этом количество электролита дозируется так, чтобы мелкие поры были заполнены, а крупные оставались свободными для свободной циркуляции газов. Принцип рециркуляции такой же, как у гелевых АКБ: блуждая по порам сепаратора, газы успевают «вернуться» в электролит, не покидая корпус аккумулятора. Таким образом, AGM батареи также не требуют обслуживания в течение всего срока эксплуатации.

Конструкция AGM батарей позволяет не только герметизировать корпус, но и сохранить работоспособность батареи даже в случае повреждений наружной оболочки. Они нечувствительны к колебаниям температуры, долговечны и виброустойчивы.

Но главное преимущество таких батарей – в стойкости к глубоким разрядам. Происходит это за счет повышенной плотности сборки блока пластин и удержания активной массы. Электролит «связан», и разряд аккумулятора не сопровождается его выпариванием с последующим окислением пластин, как это случается с традиционными АКБ.

Но, как и гелевые, AGM батареи чувствительны к превышению зарядного напряжения, только причиной здесь является существенно меньшее количество электролита в них. Поэтому единственным условием для длительной эксплуатации такого рода аккумуляторов является правильный выбор зарядного устройства.

АКБ (Аккумуляторная батарея)

Аккумуляторная батарея (АКБ) – составной элемент электрооборудования транспортного средства. Автомобильная аккумуляторная батарея позволяет осуществить пуск двигателя, а также обеспечивает подачу электричества в бортовую сеть.

Единая цепь электрических аккумуляторов представляет собой аккумуляторную батарею. АКБ состоит из нескольких таких блоков аккумуляторов. Аккумулятор — химический источник электрического тока. Особенностью данного источника является его многоразовое действие, что позволяет активно эксплуатировать батарею для запусков ДВС.

Аккумулятор служит для накопления электрической энергии, выступая автономным источником электропитания. В основу действия аккумулятора положена обратимость химических процессов, которые происходят внутри него. Именно эта особенность позволяет использовать устройство многократно и циклически (постоянный заряд и разряд). Разряженный аккумулятор заряжают методом пропускания электрического тока в таком направлении, которое противоположно направлению тока при разряде аккумулятора. АКБ в процессе работы мотора заряжается от генератора прямо в подкапотном пространстве автомобиля.

Аккумуляторная батарея имеет корпус. В данном корпусе расположены перегородки, разделяющие батарею на ячейки (банки). Аккумулятор на 12 вольт, который чаще всего устанавливается на легковых автомобилях, включает в себя 6 ячеек. В каждой банке имеются небольшие блоки, которые соединены друг с другом.

Внутрь банок аккумулятора на завершающей стадии изготовления батареи заливается электролит. Электролитом называется смесь серной кислоты и воды. Далее АКБ заряжается путем подключения батареи к специальному зарядному устройству. Подача тока на аккумулятор приводит к повышению плотности электролита. Химические реакции в ячейках аккумулятора заставляют батарею накапливать электрическую энергию.

Автомобильный аккумулятор зачастую представляет собой свинцово-кислотную АКБ. Работает такая батарея на основе электрохимических реакций свинца и диоксида свинца, которые помещены в смесь серной кислоты и дистиллированной воды. Также встречаются гелевые, щелочные и гибридные автомобильные аккумуляторы, которые дополнительно делятся на обслуживаемые, малообслуживаемые и необслуживаемые.

Правильная зарядка автомобильного аккумулятора зарядным устройством. Проверка перед зарядкой, каким током заряжать аккумулятор. Как зарядить АКБ без ЗУ.

Когда нужно заряжать необслуживаемый автомобильный аккумулятор. Как заряжать необслуживаемую АКБ зарядным устройством: сила тока, время зарядки. Советы.

Как измеряется плотность электролита в АКБ, от чего зависит данный показатель. Доступные способы повышения плотности в “банках” аккумулятора своими руками.

Особенности подбора аккумуляторной батареи для дизельного двигателя сравнительно с АКБ для бензиновых агрегатов. Мощность аккумулятора и основные параметры.

Как вернуть работоспособность авто аккумулятору, если он замерз. Почему происходит замерзание электролита в АКБ, как нужно размораживать и заряжать батарею.

Условия правильного хранения автомобильного аккумулятора. Снятие, осмотр и подготовка батареи. Как сохранить аккумулятор без регулярной подзарядки.

Важное о важном — аккумуляторах для автомобиля

Современный авторынок предлагает потребителям множество АКБ, различающихся между собой по типам, функциональным особенностями и производителям. Аккумуляторная батарея является одним из основных источников напряжения, необходимых для нормального запуска ДВС и питания всех потребителей при отключенном моторе. В этой статье мы расскажем, какие бывают аккумуляторы для автомобиля, чем они отличаются между собой и как правильно выбрать батарею.

Устройство и функции АКБ

Типы автомобильных аккумуляторов

Фотогалерея «Эксплуатация батареи»

Видео «Что нужно знать о сухозаряженных аккумуляторах?»

Устройство и функции АКБ

Что такое аккумуляторная батарея и какие бывают АКБ? Аккумулятор для авто представляет собой устройство, использующееся для обеспечения питания всех электроприборов при выключенном двигателе, а также для его запуска. Сегодня многие современные авто оснащаются всевозможными приборами, гаджетами и устройствами. Когда одновременно используются видеорегистратор, печка, GPS-навигатор, оптика и другое оборудование, генераторный узел может не справляться с такой большой нагрузкой. Поэтому дополнительным источником питания выступает АКБ.

Устройство и обозначение конструктивных элементов батареи

Аккумуляторная батарея на авто имеет довольно простое устройство.

Весь АКБ комплект включается в себя:

  • герметичного корпуса;
  • крышки с заливными горловинами;
  • положительного и отрицательного выводов;
  • сепараторного устройства;
  • положительных и отрицательных пластин;
  • межэлементного соединения;
  • рабочей жидкости — электролита.

Типы автомобильных аккумуляторов

Теперь перейдем к вопросу разновидностей — какие бывают типы аккумуляторов:

  1. Обслуживаемые. Этот вид сегодня утратил свою популярность, поскольку производители стали предоставлять потребителям более качественные устройства. Обслуживаемые типы аккумуляторов имеют множество недостатков, самый существенный из них — переход положительного заряда в отрицательный, что приводит к ускоренному разряду девайса.
    Кроме того, обслуживаемые батареи менее устойчивы к вибрациям, так что при регулярной эксплуатации авто по суровым российским дорогам вибрации могут стать причиной утечки электролита. Соответственно, это также приведет к разряду девайса. Но такие батареи имеют и преимущества — их можно без проблем зарядить, а если устройство начнет выходить из строя, то его можно восстановить.
  2. Необслуживаемые устройства не имеют описанных выше минусов — к такому виду относятся гелиевые батареи. В ходе эксплуатации в них не нужно добавлять элеткролит, так как корпус таких девайсов исключает вероятность утечки рабочей жидкости. Соответственно, при необходимости такую АКБ можно установить в любом положении. Также к не обслуживаемым устройствам относятся и батареи типа AGM — в данном случае используется густой электролит, что достигается благодаря использованию стекловолокна в конструкции.

Проверка заряда аккумулятора тестером

Помимо разделения на типы, существуют и виды аккумуляторов, отличающихся между собой по конструктивным особенностям:

  1. Малосурьмянистые. Такие типы аккумуляторных батарей оснащаются свинцовыми пластинами. На практике они довольно быстро разряжаются из-за выкипания электролита.
  2. Сурьмянистые. Такие типы автомобильных аккумуляторов сегодня практически не используются.
  3. Гибридные девайсы. Гибридные АКБ включают в свою конструкцию свинцовые, а также свинцово-кальциевые пластины. В настоящее время такой вид считается одним из наиболее популярных среди потребителей. Гибридная аккумуляторная батарея будет разряжаться на порядок дольше, поэтому вероятность полного глубокого разряда будет слишком мала.
  4. Еще один вид — кальциевые батареи, они тоже популярны среди наших соотечественников. Кальциевая аккумуляторная батарея включает в свою конструкцию положительные и отрицательные пластины. Если сравнивать с малосурьмянистыми АКБ, то в кальциевых кислотных батареях вероятность глубокого разряда будет на 70% ниже. Но если батарея все же разрядится полностью, то восстановить ее будет проблематично.
  5. Гелевые и AGM. Устройства, которые выпускают по таким технологиями, обладают электролитом в связанном виде, за счет чего снижается его текучесть.
  6. Щелочные аккумуляторные батареи. В данном случае в качестве рабочего материала выступает щелочь, а не кислота.
  7. Литий-ионные устройства. На сегодняшний день данный подвид считается одним из наиболее перспективных в качестве дополнительного источника напряжения. Такая аккумуляторная батарея использует ионы лития в качестве носителя тока. Также нужно отметить, что материал, из которого изготовляются электроды, может быть самым разным, поскольку технология регулярно совершенствуется, а производители ищут более качественные решения.

Фотогалерея «Эксплуатация батареи»

Маркировка АКБ

Теперь рассмотрим вопрос маркировки. Покупая обычные или тяговые аккумуляторные батареи, нужно ознакомиться с маркировкой, поскольку она позволит представить основные данные об устройстве. Все батареи маркируются при производстве.

Вкратце о том, как определить характеристики устройства по маркировке:

  1. Первый символ в маркировке — это цифра, она определяет число ячеек в конструкции АКБ, их может быть 3 или 6. Таким же образом можно определить и напряжение батареи — оно может составлять шесть или двенадцать вольт, по два вольта на каждую банку.
  2. Далее, идут символы СТ, которые свидетельствуют о том, что кислотные и другие типы батарей являются стартерными.
  3. После этого в маркировке идет цифра, которая определяет емкость конструкции, исчисляемой в ампер-часах.

В зависимости от устройства, маркировка может включать в себя и другие символы:

  • А — говорит о том, что АКБ оснащена общей крышкой для всех банок;
  • З — кислотная либо щелочная АКБ изначально залита электролитом;
  • Т — говорит о том, что устройство выполнено в термопластиковом корпусе;
  • Э — эбонитовый корпус изделия;
  • П — полиэтиленовый;
  • М — поливинилхлоридный корпус (автор видео о восстановлении старого аккумулятора — канал transistor815).

Критерии выбора

Чтобы выбрать обычный либо портативный автомобильный аккумулятор, необходимо руководствоваться несколькими критериями:

  1. Для начала определитесь с тем, сколько денег вы готовы отдать. Вопрос стоимости индивидуален для каждого потребителя. Все батареи можно условно разделить ан несколько классов по цене — эконом варианты, средней ценовой категории, а также премиальные устройства. Разница между ними заключается в том, по какой технологии батарея была произведена. Как показывает практика, самым оптимальным и выгодным для потребителя в плане соотношения стоимости и качества являются АКБ средней ценовой категории.
    Нужно учитывать, что чем дороже будет девайс, тем выше будет его качество. Наиболее дорогие варианты отличаются от дешевых тем, что имеют более увеличенный ресурс эксплуатации, большую гарантию, а также параметр пускового тока. Следует отметить, что разница в плане ресурса службы может составлять несколько лет, гарантия может быть более одного года, а уровень тока — выше на 30-120 ампер.
  2. Емкость — один из основных параметров любой батареи, поэтому определившись с ценой, необходимо руководствоваться именно емкостью. Причем уровень емкости может отличаться в зависимости от модели транспортного средства. Емкость — это значение объема энергии, которую батарея может накапливать при заряде и сохранять, она исчисляется в ампер-часах. Параметр максимальной емкости всегда отмечается на корпусе устройства. К примеру, если маркировка АКБ 4СТ-70, то уровень емкости будет не более 70 ампер часов.
  3. Еще один критерий, который следует учитывать при покупке изделия — это время, при котором полностью заряженная батарея будет в состоянии отдавать ток с силой 25 А при температуре 27 градусов тепла. К примеру, если емкость изделия составляет около 55-60 ампер часов, то значение времени отдачи энергии будет примерно 100 минут. Вопреки ошибочному мнению многих автолюбителей, приобретать изделие, в котором объем энергии будет выше, чем требуется вашему транспортному средству, нет смысла. Вы просто выбросите деньги на ветер.
  4. Также при приобретении изделия следует учесть размеры клемм, а также тип их подключения. На практике размеры клемм современных автомобилях обладают стандартными габаритами. Но есть и исключения из правил — а отечественных дорогах можно встретить авто, в которых аккумуляторы имеют множество отличий. В частности, речь идет о некоторых транспортных средствах японского производства, в данном случае батарея может иметь нестандартный, более высокий и более узкий размер.
    Также перед покупкой следует изучить полярность клемм, то есть их расположение. Если вы купите устройство, в котором отрицательный вывод будет расположен с другой стороны, то есть не там, где вам нужно, то вы попросту не сможете его установить. Все потому, что сам кабель для подключения будет слишком коротким и его может просто не хватить. Более того, если вы допустите ошибку и все-таки подключите неправильно плюс и минус, то есть нарушите полярность, но это может привести к выходу из строя нового аккумулятора. Кроме того, это также может спровоцировать и выход из строя электрического оборудования, расположенного в салоне автомобиля.
  5. Приобретая изделие, нужно обратить и на показатель стартового тока. Этот параметр определяет вероятность поступления напряжения на стартерный узел, осуществляющий прокрутку коленвала мотора при его старте. Как правило, показатель стартового тока связан с классом приобретаемого изделия, но несмотря на это, данное значение все равно нужно проверить. Особенно важную роль этот параметр играет в том случае, если авто будет эксплуатироваться в северных регионах, где преобладают низкие температуры. Также это значение довольно важно, если силовой агрегат транспортного средства уже изношен или в нем используется моторная жидкость более высокой вязкости.
    Необходимо помнить о том, что все стандартные батареи предназначены для использования при средней температуре 27 градусов. В этом случае изделие сможет работать максимально эффективно, выкладываясь на все 100%. Но если температура на улице будет отрицательной и составит около -15 градусов, то параметр стартового тока будет снижен на целых 60%. Соответственно, тех 40 процентов, которые остались, может быть недостаточно для запуска двигателя. Так что если батарея будет использоваться при низких отрицательных температурах, то уровень емкости должен быть больше как минимум в два раза (автор видео — канал Нижегородский аккумуляторщик).

Цена вопроса

Теперь мы плавно подошли к вопросу стоимости изделий. Как вы уже могли догадаться, стоимость аккумулятора определяется множеством факторов, начиная от вида изделия, и заканчивая его техническими характеристиками и производителем. Самый дешевый вариант, который можно встретить — это Varta AGM, его стоимость составляет около двух тысяч рублей. Но нужно учитывать, что с такими показателями, которыми обладает это изделие, нормальная эксплуатация транспортного средства будет невозможной. Устройство будет разряжаться очень быстро, особенно, если вы будете использовать потребители энергии при отключенном двигателе.

Среди наших соотечественников, которые выбирают батареи по принципу наиболее оптимального соотношения качества и цены, популярны АКБ Varta Silver Dynamic D21, Moll MG 75R, Delkor 75R. Стоимость таких устройств в среднем составляет около семи тысяч рублей. Но если ваш бюджет для покупки не ограничен, то можно найти и более дорогие аккумуляторы, стоимость которых будет выше 20 тысяч рублей.

Видео «Что нужно знать о сухозаряженных аккумуляторах?»

Подробная информация о том, что представляет собой сухозаряженный аккумулятор и что нужно знать о его эксплуатации, представлена на видео ниже (автор ролика — канал Аккумуляторщик).

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий