Состав аккумулятора автомобиля: устройство, виды и принцип работы АКБ, а также срок службы и характеристики батареи

Типы автомобильных АКБ

Аккумуляторная батарея – это основной электрохимический источник электрической энергии в автомобиле, который в первую очередь необходим для запуска двигателя. Пока мотор не работает, все приборы бортовой сети питаются от АКБ.

С точки зрения конструкции, это устройство представляет собой корпус прямоугольной формы, внутри которого находятся электроды. Данный элемент батареи выполнен в виде пластин, изготовленных из различных металлов. Электроды помещены в кислую среду – всё внутреннее пространство заполнено электролитом.

Принцип действия аккумулятора основан на химической реакции, протекающей в жидкой среде. Дело в том, что часть пластин имеет положительный заряд, а часть – отрицательный. Процесс обратим: в зависимости от того, происходит разряд АКБ при эксплуатации или её зарядка, в реакцию с кислой средой вступает либо одна, либо другая группа пластин.

В торговой сети представлен широчайший ассортимент электрохимических источников энергии для транспортных средств. Выбрать однозначно самый лучший невозможно – все они по-своему хороши.

Все существующие автомобильные аккумуляторы классифицируются не только по техническим параметрам, но и по составу электролита и электродов. Итак, различают следующие типы аккумуляторных батарей:

1. Сурьмянистые – классическая разновидность источника тока, постепенно сдающая свои позиции. Своему названию устройства обязаны высоким содержанием сурьмы в электродном сплаве, которая придаёт пластинам прочности и ускоряет протекание реакции. Стоимость таких батарей невелика, что, бесспорно, является существенным плюсом. Но скоротечность реакции приводит к быстрому испарению электролита, требуя регулярного контроля и обслуживания, а это весьма неудобно. Именно данный недостаток является причиной снижения спроса на такую продукцию.
2. Малосурьмянистые – оптимальный вариант для отечественных авто. Но наиболее идеальны их параметры для совсем старых – раритетных машин, выпущенных ещё в бытность СССР. В составе пластин содержится минимум сурьмы, что позволило замедлить протекание электролизных процессов. Но всё же они нуждаются пусть и в более редком обслуживании – это один из недостатков устройства. Из достоинств можно отметить низкую стоимость, минимальный саморазряд при хранении, невосприимчивость к перепадам напряжения в бортовой сети.
3. Кальциевые – хорошее решение для иномарки среднего класса. Вместо сурьмы в состав пластин входит кальций.
   Преимущества:
   • долгий срок службы при правильной эксплуатации;
   • не требуют обслуживания;
   • саморазряд при хранении отсутствует.
     Минусы:
   • высокая цена;
   • требовательны к параметрам бортовой сети;
   • при глубоком разряде теряют значительную часть ёмкости.
4. Гибридные – характеризуются разным составом пластин: в положительно заряженные добавлена сурьма, а в отрицательно заряженные – кальций. По своим особенностям они находятся между малосурьмянистыми и кальциевыми.
   Плюсы:
   • устойчивы к нестабильности параметров бортовой сети;
   • не боятся глубокого разряда;
   • доступная стоимость.
     Минусы:
   • необходимость обслуживания;
   • наиболее оптимальны для недорогих и подержанных авто.
5. Гелевые – новинка на российском автомобильном рынке. Конструктивные особенности:
   • вместо электролита залит густой гель;
   • пластины из чистого свинца без примесей скручены в рулончики;
   • корпус ударопрочный.
     По количеству преимуществ являются лидерами по сравнению с аналогичным оборудованием:
   • срок службы доходит до 10 лет, но при условии правильной эксплуатации;
   • самая быстрая зарядка;
   • полностью исключена возможность короткого замыкания, гель – превосходный диэлектрик;
   • минимальная степень саморазряда;
   • значение тока не изменяется по мере снижения ёмкости.
     Недостатки:
   • самый существенный – очень высокая стоимость, хотя и вполне соизмеримая с качеством высокотехнологичного оборудования;
   • весьма «капризные» батареи – мгновенно реагируют на малейшие колебания параметров бортовой сети;
   • заряжать необходимо специальным зарядным устройством.
6. AGM – как и гелевые, не имеют привычного электролита, его заменяет гелеобразная масса. Но, в отличие от своих более совершенных аналогов, в этих АКБ между пластинами и гелем установлены прокладки из пористого стекловолокна. Именно они дали название этой серии аккумуляторных батарей.
   Достоинства:
   • приемлемая стоимость;
   • пониженный порог чувствительности к нестабильности напряжения;
   • не особо реагируют на температурный режим.
     Минусы:
   • меньший срок службы;
   • боятся глубокого разряда.
7. Щелочные – в качестве электролита здесь используется щёлочь – раствор едкого калия. Данный вид источников энергии крайне редко применяется на автомобилях. В какой-то мере это связано с так называемым «эффектом памяти», которым они страдают. Суть явления заключается в следующем: устройство запоминает предел, до которого оно было разряжено в первый раз, и каждый последующий разряжается точно до него и не более. Кроме этого, есть ещё и отрицательные моменты: довольно внушительные габариты и вес тоже не отстаёт, а цена при этом высока.
   Есть, конечно, и положительные качества: отсутствие электролизных процессов, устойчивость к пониженным температурам и переразряду, но они не способствуют популярности.
8. Литий-ионные – популярны в качестве источника энергии для электромобилей. На обычных машинах практически не встречаются. Своё название получили благодаря иону лития, который переносит электрический заряд.

Положительные свойства:

• самая высокая ёмкость среди всех АКБ;
• максимально возможное напряжение в сочетании с компактностью;
• нет «эффекта памяти»;
• минимальная величина саморазряда.

Недостатков же целый букет:

• резкое падение величины пускового тока при отрицательных температурах;
• быстро стареют – через два года эксплуатации теряют примерно одну пятую часть ёмкости, а это очень существенно;
• не переносят полного разряда;
• уровень напряжения недостаточен для запуска обычного бензинового или дизельного двигателя.

Основные характеристики аккумуляторных батарей для любого автомобиля

Каждая аккумуляторная батарея обладает определёнными параметрами, на основании которых осуществляется её подбор. Наиболее распространены свинцово-кислотные АКБ. На их примере разберём подробно основные характеристики автомобильного аккумулятора.

Ёмкость

Ёмкость, она же мощность, – это определяющая характеристика при выборе аккумулятора для автомобиля. Непосредственно от её величины зависит беспроблемный запуск двигателя.

Ёмкость бывает:

1. Номинальная – характеризует значение тока, которым на протяжении примерно 20 часов будет разряжаться батарея. Её величина указывается на маркировочной этикетке корпуса устройства в Ампер-часах.
2. Резервная – показывает, на какой период времени аккумулятор способен заменить полноценно генератор при выходе последнего из строя. Обычно измеряется в минутах.

На протяжении эксплуатации значение ёмкости постепенно уменьшается, а при глубоких разрядах АКБ существенно утрачивает величину этого ключевого параметра. А вообще ёмкостная характеристика зависит от многих факторов:

• конструктивные особенности и состав пластин;
• температурный режим;
• параметры пусковых и зарядных токов;
• эксплуатационный период – на протяжении какого времени уже работает батарея.

Ток холодной прокрутки

Ток холодной прокрутки – это не что иное, как пусковой ток, значение которого в Амперах указывается на корпусе АКБ при маркировке рядом с величиной ёмкости. А какой ток в аккумуляторе? Чем больше объём двигателя, тем выше величина указанного параметра необходима для его запуска. Для автомобилей, работающих на бензине, достаточно стандартной токовой величины, для дизельных – значение тока холодной прокрутки должно быть слегка повышенным.

В тёплое время года требуется меньший ток для запуска, в холодное – больший. Параметр токовой характеристики напрямую связан с величиной ёмкости: чем она выше, тем больше ток автомобильного аккумулятора. Следовательно, есть определённый запас по времени для пуска двигателя при низких отрицательных температурах до разряда батареи.

Напряжение

Напряжение АКБ транспортного средства наряду с ёмкостью является одной из основных характеристик, определяющих работу батареи. Как правило, для автомобильных аккумуляторов этот параметр равен 12 В. Указывается величина напряжения на этикетке корпуса.

При эксплуатации источника энергии допускаются незначительные изменения базового значения в сторону увеличения. Если же напряжение падает, то это говорит о существенном разряде аккумуляторной батареи.

Особенности конструкции: масса, габариты

Все устройства выпускаются в прямоугольном корпусе – это стандарт аккумуляторных батарей. А вот их вес и габаритные размеры зависят в первую очередь от мощности автомобильного аккумулятора. Понятно, что для маломощных батарей эти показатели будут значительно ниже, чем для высокоёмкостных аналогов.

Масса АКБ указывается на маркировочной этикетке корпуса. Важно: вес указывается сухозаряженного устройства, без электролита.

Что касается размеров, то существует их типовой ряд:

1. Европейский типоразмер подходит для автомобилей отечественного производства и производителей из Европы. Характеризуется слегка утопленными в крышку выводами для присоединения клемм.
2. Азиатский – выводы находятся на одном уровне с крышкой. Вариант оптимален для азиатского автопрома.
3. Американский – встречается крайне редко на российском автомобильном рынке. Отличается от предыдущих типов соотношением размеров и боковым расположением выводов.

Стоит отметить, что при выборе автомобильного источника электроэнергии размерами его корпуса пренебрегать не стоит. Дело в том, что многие производители авто оставляют под установку батареи определённое место. Это значит, что прибор с большими габаритами туда просто-напросто не влезет, а для меньшего могут возникнуть проблемы с подключением клемм.

Кроме того, по конструктивным особенностям аккумуляторы подразделяются следующим образом:

1. Необслуживаемые – устройства нового поколения. Характеризуются долгим сроком службы, чувствительностью к стабильности напряжения бортовой сети, не нуждаются в обслуживании.
2. Малообслуживаемые – это подавляющее большинство АКБ на российском рынке. Обычно устанавливаются на авто отечественного производства, нуждаются в периодическом обслуживании – в основном в доливке электролита. Имеют доступную для большинства категорий автовладельцев стоимость.
3. Обслуживаемые – оборудование прошлого века, на данный момент уже снятое с производства. Требуют регулярного обслуживания вплоть до замены банок – пластин.

Полярность

Весьма важная и нужная характеристика аккумулятора, которой нельзя пренебрегать. Полярность определяет расположение выводов на корпусе батареи для подключения к ним клемм. Если перепутать полярность, то эксплуатация устройства будет невозможна.

Место под капотом авто, отведённое производителем для размещения АКБ, не только ограничено, но и обустроено по-особому: установить её можно только в одном конкретном положении. Кроме того, длина проводов с клеммами для подключения источника питания строго определена. Значит, её не хватит, если выводы поменяются местами.

Различают аккумуляторные устройства:

1. С прямой полярностью – положительный («+») токовый вывод расположен на крышке корпуса слева, а отрицательный («-») – справа.
2. С обратной полярностью – здесь всё наоборот: «+» – справа, «-» – слева.

Срок эксплуатации

Любое оборудование имеет свой определённый срок службы – вечный двигатель ещё не изобрели. Не стал исключением и аккумулятор для автомобиля, обладающий целым рядом технических характеристик. Конечно, источники энергии нового поколения служат намного дольше своих предшественников, но всё же не так много, как бы хотелось автовладельцам.

Одна АКБ может отработать максимум три года, а другая в 2–3 раза больше. Кто-то скажет, что всё зависит от производителя и стоимости. Но это не совсем так. На продолжительность жизни батареи оказывает влияние множество факторов:

• температурный режим – частый запуск двигателя в холодное время года плюс поездки на малые расстояния;
• тип исполнения: обслуживаемая или нет;
• частый разряд до нулевого уровня – существенная потеря ёмкости;
• неполадки в цепи «генератор – аккумулятор»;
• эксплуатация автомобиля исключительно в городском режиме – отсутствие возможности для полноценного восполнения заряда;
• ненадёжная фиксация установки в нише.

Срок хранения

Этот показатель во многом является определяющим для срока годности автомобильного аккумулятора. Период хранения, на протяжении которого батарея будет пригодна к эксплуатации, определяется:

1. Типом АКБ:
   • сухозаряженные – не более 12 месяцев;
   • заполненные электролитом – максимум 1,5 года.
2. Условиями, в которых оборудование содержится на складе:
   • при положительных температурах, желательно не выше +20°С;
   • без доступа прямых солнечных лучей;
   • умеренная влажность;
   • в один ряд в заводской упаковке – не ставить друг на друга.

В случае нарушения любого из условий срок годности уменьшается.

При покупке старайтесь выбрать источник энергии, между датой изготовления которого и периодом приобретения прошло минимум времени.

Саморазряд

Саморазряд – это не что иное, как потеря заряда при хранении батареи. Для новых АКБ допустимой считается величина, не превышающая 1 %. Что касается тех устройств, что уже находились в эксплуатации, однозначно сказать достаточно сложно. Бывает, что данное значение остаётся в тех же пределах, что и у неиспользованных, а может в разы его превышать. Всё зависит от срока службы и условий, при которых работал аккумулятор.

Желательно не допускать полного саморазряда АКБ, это в дальнейшем негативно скажется на эксплуатационных свойствах оборудования.

Рассмотрим какие бывают виды аккумуляторов.

Ученые многих стран мира постоянно разрабатывают новые типы аккумуляторов и занимаются усовершенствованием существующих видов, которые наиболее отвечаю все возрастающим требованиям потребителей и условиям их применения.

Все разновидности аккумуляторов имеют свои положительные и отрицательные характеристики, но до настоящего времени идеальной батареи изобрести пока не удалось.Поэтому в каждом конкретном устройстве используются АКБ с оптимальными характеристиками.

Рассмотрим основные виды аккумуляторов, маркировку, условные обозначения и типы клемм.
У аккумуляторов, изготовленных по различным стандартам, конструктивное устройство клемм отличаются.По европейскому стандарту одним из наиболее распространённых является конус «А». Отрицательный токовывод имеет диаметр 17,9 мм, а положительный — 19,5 мм.
Европейский тип клемм «Е» (винтовые).

АКБ, выпускаемые в странах азиатского региона, имеют тип клемм конус «В». Отрицательный токовывод имеет диаметр 11,1 мм, а положительный ─ 12,7 мм.

Сурьмянистые

Сурьмянистые аккумуляторы относятся к классическим, но также и устаревшим типам АКБ по причине повышенного состава сурьмы (более 5%).
Свинец в чистом виде не используется при изготовлении аккумуляторных батарей, поэтому в пластины для повышения прочности добавляется сурьма. Такая добавка позволяет ускорить процесс электролиза.

При работе батареи повышается температура электролита и вода начинает выкипать, что неизбежно вызывает падение уровня электролита в батарее. При обслуживании аккумуляторной батареи необходимо эпизодически добавлять дистиллят. По этой причине данный тип АКБ относят к классу обслуживаемых, поскольку в процессе эксплуатации необходимо периодически проводить проверку уровня и плотности электролита.

На современном этапе для автомобилей применяются различные типы аккумуляторов, имеющие низкое содержание сурьмы или не имеющие её вовсе. От сурьмянистых аккумуляторов однако не отказались совсем. Их применение осуществляется там, где работает квалифицированный персонал. К достоинствам сурьмяных батарей необходимо отнести невысокую стоимость, доступность в обслуживании. Однако этих достоинств уже оказывается недостаточно, чтобы сохранять лидерство на рынке автомобильных батарей.

Малосурьмянистые

Материалом для пластин является свинец с небольшой примесью сурьмы. Такие батареи универсальны и довольно широко представлены на российском потребительском рынке.
При разработке этого вида батарей ставилась задача — максимальное снижение процесса выкипания электролита. Немаловажный фактор малосурьмянистых АКБ — степень саморазряда значительно меньше, чем в сурьмянистых АКБ.

Малосурьмянистым батареям также необходимо обслуживание, хоть и с довольно меньшей периодичностью, чем сурьмянистым. Небольшое испарение воды все же происходит, поэтому иногда требуется производить контроль соответствия уровня и плотности, добавляя дистиллированную воду.

В силу этих обстоятельств малосурьмянистые АКБ можно назвать малообслуживаемыми. Преимущества: малый уровень саморазряд при хранении, невысокая цена, устойчивость к нестабильности параметров бортовой сети автомобиля, высокой срок эксплуатации. Данный тип АКБ в силу своих преимуществ чаще всего применяются на отечественных автомобилях, которые страдают нестабильностью бортовой сети.

Кальциевые

При производстве кальциевых батарей свинцовые пластины легированы 0,07-0,1% кальцием. Они могут иметь различные заряды (отрицательный или положительный). Виды аккумуляторных батареи такого типа маркируются «Са/Са», что обозначает наличие кальция в составе пластин обоих полюсов. Кальций существенно снижает испарение воды из электролита, в связи с чем отпадает необходимость контроля соответствия уровня и плотности практически отпадает. За счет введения кальция батареи приобретают высокую виброустойчивость и повышается их коррозоустойчивость. Положительный эффект достигается введением в материал пластин небольшого количества серебра. Это повышает КПД и энергоёмкость батареи.

Для кальциевых АКБ противопоказаны глубокие разряды. Настоятельно рекомендуется не разряжать Сa/Сa ниже границы в 70%. Кальциевые батареи теряют около 50% своей энергоёмкости даже после одного полного разряда (уровень ниже 10в). Данный тип АКБ рекомендуется тем, кто часто ездит на значительные расстояния, кому нужны виброустойчивые аккумуляторы, хорошо переносящие постоянные перезаряды (ввиду длительности поездки).

Если вы планируете приобрести для своего автомобиля кальциевую батарею, то необходимо быть уверенным в исправности электроприборов и стабильности напряжения в бортовой сети автомобиля. Немаловажный минус данного типа аккумуляторов — более высокая стоимость в сравнении с сурьмянистыми АКБ. Однако данный недостаток нивелируется высокой степенью надежности и отличным качеством, а также отсутствием периодического контроля электролита.

Подробней о кальциевых аккумуляторах Вы можете почитать здесь.

Гибридные

Гибридные аккумуляторы повсеместно вытесняют кальциевые. Конструктивные отличия состоят в том, что при их производстве объединили две технологии: одна, когда пластины формируется из сплава свинца и сурьмы (положительные электроды), другая же – из сплава свинца и кальция (отрицательные электроды). В результате это дало неоспоримое преимущество в сравнении с кальциевыми батареями.

Для гибридной батареи глубокий разряд перестал быть гибельным. Для тех автовладельцев, которые пользуются автомобилем круглогодично, это теперь позволяет значительно увеличить период службы АКБ. В связи с тем, что практически перестал выкипать электролит, такой тип батареи стал считаться полностью необслуживаемым.

Ключевая особенность гибридных аккумуляторов — лучшая виброустойчивость, которую высоко ценят водители. Такой результат достигнут благодаря толстым литым пластинам, применение которых позволило повысить срок эксплуатации до семи лет.

Ошибочно считать, что гибридные аккумуляторы являются лучшими и их следует применять без учета особенностей каждого автомобиля. К тому же гибридные АКБ до сих пор имеют довольно высокую цену. По гибридной технологии изготавливает автомобильные аккумуляторы кампания A-Mega: Premium, Ultra+, Special. В результате автомобилисты получили батареи с разработками, которые применяются в АКБ более высокой ценовой категории. Маркируются данные аккумуляторы обозначением Са+ или Ca/Sb. Подробнее о гибридных аккумуляторах.

Гелевые

В начале 21-го века на автомобильном рынке появился новый тип АКБ – гелевые автомобильные аккумуляторы. Отличительная особенность гелевых аккумуляторов — применение гелеобразного (киселеобразного) электролита. Данная технология позволила снизить текучесть электролита, в котором содержится агрессивная серная кислота.

В случае небрежного обращения с аккумулятором возможны повреждения кожи от контакта с электролитом. Чтобы электролит приобрел гелеобразное состояние в него добавляют кремний. К преимуществам гелевых АКБ можно отнести низкую скорость саморазряда. Гелевые батареи относятся к необслуживаемым.

Какие же недостатки имеют гелевые батареи?

• При заряде АКБ напряжение более 14в приводит к вспучиванию оболочки.
• Применение данного типа АКБ для автомобилей не рекомендуется, как и то, что для зарядки необходимы специальные ЗУ, имеющие функцию заряда в щадящем режиме.
• Гелевые батареи не переносят низких температур из-за загустевания электролита и снижения ёмкости аккумулятора.

К сожалению, не смотря на все достоинства, гелевые батареи не являются «вечными», наполненные гелеобразным электролитом они могут беспроблемно работать от восьми до десяти лет, а при правильной эксплуатации и соответствующем обслуживании – и до двенадцати. На гелевые аккумуляторы наносится специальный знак, с включением в него аббревиатуры «GEL».

EFB

EFB — «улучшенная жидкозаполненная батарея». Свинцовые пластины в ЕФБ аккумуляторах в два раза толще, чем у обычных, в следствии чего увеличивается их ёмкость. Каждая пластина запечатана в пакет из специальной ткани, который наполнен жидким сернокислотным электролитом.
Преимущества аккумуляторов EFB:

• работают при температуре от -50 до +60°С;
• стойко выдерживают глубокий разряд;
• минимальное испарение электролита;
• способны выдерживать большое количество циклов заряда-разряда.

АКБ по технологии EFB довольно безопасны и требуют минимального обслуживания. Их можно заряжать в домашних условиях, поскольку электролит не испаряется. Из недостатков можно отметить меньшую отдаваемую мощность, чем у AGM изделий.

Подробней о аккумуляторе АКОМ + EFB.

AGM

Отличительной особенностью данного типа аккумуляторных батарей является то, что в электролит между пластинами с помощью специальной технологии монтируются стекловолоконные микропористые прокладки.

Предназначение таких прокладок – удержание геля и защита электродов от осыпания. В принципе, основные характеристики батареи GEL и AGM отличаются незначительно. Батареи AGM имеют меньшую стоимость; у них ниже чувствительность к подаваемому напряжению при зарядке, КЗ и температуре окружающей среды. Устойчивы к вибрации и тряске. Они также как и GEL АКБ, практически не требуют обслуживания.

К недостаткам относят меньшее число циклов заряда-разряда (примерно в два раза). Они более чувствительны к глубокому разряду, имеют более быстрый саморазряд. При зарядке необходимо специальное ЗУ. Обычное зачастую не подходит. Отличительной особенностью при обслуживании является необходимость внимательно изучать инструкции перед использованием по предназначению. AGM АКБ чаще применяются в условиях, когда необходим большой период циклов заряда и разряда. При маркировке аккумуляторов данного типа используют аббревиатуру «AGM».

Щелочные

Исторически щелочные источники энергии появились позже кислотных аккумуляторов, вследствие этого некоторые недостатки, свойственные кислотным, не присутствуют у щелочных аккумуляторов. Более того, щелочные АКБ имеют преимущества над кислотными: они переносят перегрузки и короткие замыкания, хорошо работают при различных температурах и т.д. Во всех ЩА (почему они и называются щелочными) применяется растворенная в воде щёлочь.

Что же касается состава химически активной массы пластин, то он может быть различным. При их производстве применяют никель, кадмий, цинк, серебро или др. материалы. От вида использования соответствующих химических элементов в отрицательных пластинах (электродах) щелочные аккумуляторы подразделяются на: цинково-никелевые, кадмиево-никелевые, железо-никелевые, серебряно-цинковые и т.д.

В аккумуляторах щелочного типа количество пластин в положительных и отрицательных электродах не одинаково. В никель-кадмиевом аккумуляторе количество положительных пластин на одну больше количества отрицательных пластин. В щелочных аккумуляторах с никель-железными пластинами больше на одну отрицательную.

По конструкции электродов (пластин) кадмиево-никелевые и железо-никелевые аккумуляторы разделяются на ламельные и безламельные, по способу исполнения — на герметичные и негерметичные.
Наиболее широкое распространение получили ламельные щелочные кадмиево-никелевые и железо-никелевые аккумуляторы, и те и другие схожи как по устройству, так и по действию.

Например, сосуды этих аккумуляторов производятся из никелированного железа при помощи сварки, состав активной массы плюсовых пластин и электролит одинаков. У железо-никелевых и кадмиево-никелевых различаются только отрицательные пластины, но не по устройству, а по составу активной массы. В процессе зарядки и разрядки плотность электролита не изменяется.

Активная масса щелочной батареи заключена в стальные перфорированные пакеты, или ламели, а ламели впрессованы в стальные стойки (рамку) пластин. Для лучшего контакта и электропроводности между активной массой и никелированной основой пластин в активную массу добавляют чешуйки графита или лепестки Никеля.

Номинальное напряжение одного аккумулятора составляет 1,25в. Большинство потребителей работают на напряжении 14-15в., поэтому аккумуляторы представляют из себя сборку. Характерная особенность щелочных АКБ – они не требуют разборки. При грамотной эксплуатации и уходе батареи могут использоваться до 10 лет.

Литий-ионные

Химическое внедрение сторонних атомов и молекул («гостей») в кристаллическую решетку основного материала («хозяина») известно с начала XX века. Название процесса — «внедрение» перевели на латынь и начали говорить не о внедрении-извлечении, а об интеркалации-деинтеркалации (от латинского iniercalarius, другое написание iniercalatus — вставной, добавочный). Осуществлённое во второй половине XX века обратимое проведение этого процесса электрохимическим способом в неводных средах создало экспериментальную основу для разработки нового поколения вторичных источников тока.

Первоначальное название такого аккумулятора — «кресло-качалка» (rocking chair), которое затем устойчиво сменилось на литий-ионный аккумулятор (далее Li-ion).
Впервые коммерциализировала это изделие японская фирма Sony в начале 90-х годов XX века. Новое поколение АКБ стремительно вошло в нашу жизнь и уверенно завоёвывает позиции во всех автономных изделиях, требующих независимого питания электрической энергией. На рынке Li-ion имеют два основных конкурента, Ni-Cd (никель-кадмиевые) и Ni-MH (никель-металлгидридные) аккумуляторы. Основа коммерческого успеха Li-ion АКБ лежит в том, что он появился в нужное время и в нужном месте.

В качестве анодного материала используется широкий круг углеродов, который можно разделить на две группы — углероды с неупорядоченной структурой, так называемые жесткие углероды, и обладающие упорядоченной структурой графиты.

Современными катодными материалами являются литий металл оксиды. К ним относится главным образом литий кобальт диоксид (LiCo02), представляющий собой твердофазное соединение оксидов лития и кобальта. Этот оксид удовлетворяет всем техническим требованиям, но имеет высокую цену, а также токсичен. Это побуждает заменить, хотя бы частично, кобальт на никель, а также на другие металлы, в частности на марганец. В Li-ion используется жидкий электролит, представляющий собой раствор фторсодержащих солей лития типа LiPF6 в смеси эфиров угольной кислоты (карбонатов), например, ЭК и ДМК. Отличительной особенностью литиевых первичных источников тока является длительная сохранность. Диапазон рабочих температур (-20… + 60 °С)

Первичные литиевые источники тока имеют более широкий диапазон рабочих температур по сравнению с традиционными водными элементами. Это обусловлено использованием для изготовления электролитов неводных растворителей с существенно более низкой температурой замерзания и более высокой температурой кипения по сравнению с водой. Однако электропроводность этих электролитов заметно снижается с понижением температуры. Для слаботочных первичных литиевых источников тока это обстоятельство не является критичным.

У Li-ion температурная зависимость электропроводности имеет место не только в электролите, но и в матрицах электродов. Наложение этих явлений приводит к тому обстоятельству, что преимущества неводных электролитов, имеющие место для первичных литиевых элементов, не проявляются в Li-ion батареях. Герметичное исполнение и автоматический контроль состояния аккумулятора обеспечивают его долгую эксплуатацию. Полное отсутствие эффектов памяти и прочих недостатков делает Li-ion АКБ весьма комфортным в использовании.

Срок службы автомобильного аккумулятора и его обслуживание —

Свинцово-кислотные аккумуляторы, которые можно найти в большинстве автомобилей, как и во всех аккумуляторах, имеют ограниченный срок службы.

Ожидаемый срок службы автомобильного аккумулятора определяется типом автомобиля, которым вы управляете, вашими привычками вождения и переменными погодными условиями.Одна из наиболее распространенных причин, по которой сервисы по восстановлению автомобилей вызываются, связана с неисправной автомобильной батареей.

Объясняются частые причины выхода из строя или разряда аккумуляторов, отслеживание признаков выхода из строя аккумулятора и простое обслуживание для продления срока службы аккумулятора вашего автомобиля.

Как работает автомобильный аккумулятор

Как работает автомобильное тесто

Чтобы лучше понять, как продлить срок службы автомобильного аккумулятора, можно получить базовые знания о том, как работает автомобильный аккумулятор.Основная свинцово-кислотная батарея используется уже более 100 лет и имеет относительно базовую конструкцию. Внутри автомобильного аккумулятора есть 6 отдельных отсеков, которые называются ячейками. Каждый из этих элементов вырабатывает 2,1 вольта электричества, а когда все 6 соединены внутри батареи, они вырабатывают в целом 12,6 вольт.

Автомобильный аккумулятор 16 свинцовых пластин

Внутри автомобильного аккумулятора в общей сложности 16 свинцовых пластин. Положительные пластины, из которых имеется 8, покрыты активным слоем диоксида свинца (Pb02), а остальные 8 отрицательных пластинок покрыты активным слоем губчатого свинца (Pb).Положительные пластины из диоксида свинца переносят электроны, а отрицательные губчатые пластины из свинца выпускают электроны.

Внутри каждого элемента батареи находится раствор, называемый электролитом, который проводит электричество. Раствор электролита представляет собой комбинацию 35% серной кислоты (h3SO4) и 65% воды (h30). Чтобы предотвратить соприкосновение отрицательных и положительных пластин, между каждой пластиной помещен пористый изолятор, чтобы предотвратить короткое замыкание батареи в случае прикосновения к пластинам, и, поскольку она пористая, это позволяет раствору электролита свободно течь между отрицательной и положительной пластинами ,

Отрицательные и положительные пластины связаны между собой

Каждая из отрицательных пластин соединена проводящим металлом, как и положительные пластины. В свою очередь, каждая из ячеек связана друг с другом. Когда аккумулятор разряжает электричество, когда его используют, например, для запуска автомобиля, электролит реагирует на отрицательные пластины свинца и положительные пластины из оксида свинца, образуя сульфат свинца. Это высвобождает электроны, которые создают электричество. Электроны перемещаются из положительных пластин в первой ячейке из отрицательных решеток, которые они создают 2.1 вольт

Электроны перемещаются во вторую ячейку, где они собирают еще 2,1 вольт, пока конечная ячейка не получит 12,6 вольт. Когда свинцово-кислотная батарея перезаряжается, происходит обратный эффект, и сульфат свинца возвращается к своему предыдущему состоянию свинца и оксида свинца. Эти химические реакции, производящие электроны, продолжаются каждый раз, когда батарея заряжается и разряжается.

Батарея разряженного автомобиля

Если у вас есть разряженный автомобильный аккумулятор, вам нужно будет либо заменить аккумулятор самостоятельно, позвонить в службу по устранению неисправностей автомобиля или попытаться запустить автомобиль (подробнее о том, как запустить автомобиль).Это, конечно, идеально, чтобы попытаться избежать страшной мертвой автомобильной батареи, прежде чем это произойдет.

Современный автомобиль, полный электрических аксессуаров и вспомогательных органов управления, потребляет значительно больше электроэнергии, чем старые. Использование вспомогательного электричества в вашем автомобиле на самом деле не только потребляет больше топлива, но и потребляет больше энергии от батареи, и если ваша батарея не заряжается достаточно часто, это отрицательно скажется на способности батареи поддерживать высокий уровень мощности. долгосрочный

Частые короткие автомобильные поездки являются основным фактором раннего прекращения срока службы аккумулятора. Фактически для полной зарядки аккумулятора современного автомобиля требуется около 8 часов непрерывной езды. Батарея, которая часто полностью заряжена, прослужит дольше, чем батарея с постоянным полузарядом. Постоянно частично заряженные автомобильные аккумуляторы часто имеют половину срока службы полностью заряженного аккумулятора.

Несмотря на то, что мы не можем совершать ненужные длительные поездки только для того, чтобы поддерживать аккумулятор в хорошем рабочем состоянии, использование электрических вспомогательных органов управления, за исключением случаев, когда это абсолютно необходимо, может не только сэкономить на топливе, но и продлить срок службы аккумулятора при коротком замыкании. поездки являются фактором в вашей повседневной жизни.Если вы обычно совершаете короткие автомобильные поездки, и кажется, что ваша автомобильная батарея изо всех сил пытается завести машину, это, вероятно, признак сульфатации батареи.

Аккумулятор автомобильного аккумулятора не держит заряд

Очень распространенная проблема — это разрядка автомобильного аккумулятора, и он не удерживает заряд. Это часто является результатом сульфатирования. Сульфатирование автомобильного аккумулятора происходит, когда автомобильный аккумулятор редко или никогда не получает полный заряд только из-за коротких поездок. При обычном использовании внутри батареи образуются небольшие кристаллы сульфата, что является нормальным.Автомобильный аккумулятор, который редко или никогда не получает полный заряд, однако, эти отложения создают сильный кристаллический депозит на отрицательных пластинах.

В зависимости от серьезности накопления и длительной потери заряда, сульфатирование будет препятствовать эффективной зарядке батареи и потребует замены. Если при нормальных обстоятельствах вы испытываете разрядку автомобильного аккумулятора или если ваш автомобиль простоял в течение длительного периода времени, а аккумулятор разрядился, это может быть связано с сульфатированием.

Срок службы автомобильного аккумулятора в холодную погоду

Поскольку реакции в свинцово-кислотных батареях основаны на химических веществах, более холодные температуры приводят к тому, что химические реакции протекают с более медленной скоростью, поэтому образуется меньше электронов. Уже ослабленная батарея имеет больше шансов умереть в холодную погоду. Хранение автомобиля в гараже, если это возможно, должно сохранять тепло батареи автомобиля и, следовательно, позволять ему функционировать более эффективно, чем в холодную погоду.

Виды автомобильных аккумуляторов

Аккумуляторы для влажных автомобилей / необслуживаемые автомобильные аккумуляторы
Аккумуляторы для влажных автомобилей являются наиболее распространенными и дешевыми автомобильными аккумуляторами.Влажные батареи содержат свинцовые пластины и раствор электролита, состоящий из воды и серной кислоты, как подробно описано на этой странице под заголовком «Как работает автомобильный аккумулятор». Необслуживаемые автомобильные аккумуляторы, по сути, относятся к тому же типу, за исключением того, что они герметичны и поэтому не дают возможность доливать кислоту или дистиллированную воду. Эта основная кислотно-свинцовая батарея была изобретена более 100 лет назад.

Свинцово-кислотные автомобильные аккумуляторы с регулируемым клапаном
Свинцово-кислотные автомобильные аккумуляторы с регулируемым клапаном (VRLA) предварительно не требуют технического обслуживания и содержат систему регулирования клапана давления, которая позволяет избежать повышения давления внутри батареи.Аккумуляторы VRLA содержат гелевое вещество вместо основного водно-кислотного раствора и способны самостоятельно производить воду для удержания влаги внутри батареи. Автомобильный аккумулятор VRLA был разработан значительно позже, в 1970-х годах.

Существуют различные типы автомобильных аккумуляторов VRLA, такие как гелевые, абсорбированные батарейки из стекловолокна и батареи с жарким / холодным климатом, которые имеют различный состав и химические формулы. Аккумуляторные батареи с абсорбированным стеклом обеспечивают отличную мощность разрыва, что делает идеальную стартовую батарею благодаря стекловолоконной губке, разделяющей контакты.Климатические батареи обеспечивают различный химический состав, чтобы избежать перегрева в жарком климате или замерзания в холодном климате.

литий-ионные автомобильные аккумуляторы
литий-ионные аккумуляторы обычно используются в бытовой электронике. Литий-ионная батарея, не столь распространенная, как автомобильные аккумуляторные батареи с кислотным свинцом, является новой технологией, которая начала использоваться в 1990-х годах. Литий-ионные автомобильные аккумуляторы можно использовать в автомобилях с высокими эксплуатационными характеристиками, где вес имеет значение, поскольку они намного легче загар свинцово-кислотных аккумуляторов.Они также могут быть установлены в любом положении, поскольку они не содержат жидкости. Литий-ионные аккумуляторы обеспечивают гораздо более высокую удельную мощность, поэтому их размеры могут быть намного меньше, чем у свинцово-кислотных. Они также намного дружелюбнее по отношению к окружающей среде.

Зарядка автомобильного аккумулятора

Постоянно заряженный автомобильный аккумулятор позволит вашей батарее обеспечивать более длительную эффективную энергию и продлить срок службы. Помимо постоянной возможности зарядки автомобильного аккумулятора только во время коротких поездок, другая главная причина повреждения или выхода из строя аккумулятора связана с методами зарядки.Автомобильные гелевые аккумуляторы могут быть повреждены во время зарядки. Если вы не уверены в точных технических характеристиках автомобильного аккумулятора, который хотите зарядить, убедитесь, что зарядное устройство подходит для 12-вольтовых автомобильных свинцово-кислотных аккумуляторных батарей и аккумуляторов глубокого цикла, в том числе гелевого типа.

Если в этом нет крайней необходимости, избегайте быстрой зарядки аккумулятора и выбирайте медленный метод. Чем нагревается батарея во время зарядки, тем больше потенциальный ущерб и чем выше риск безопасности, связанный с большим выбросом накопления и выпуска газообразного водорода — все это является фактором быстрой зарядки.Быстрая зарядка также увеличивает вероятность перезарядки, что также приводит к повреждению автомобильных аккумуляторов. Медленная зарядка позволяет избежать многих из этих опасных и разрушительных проблем, использует около 2 А и занимает около 10 — 15 часов.

Быстрая зарядка может зарядить аккумулятор примерно за 1 час. Если быстрая зарядка аккумулятора была единственной возможностью, примите меры предосторожности. Если это свинцовая кислота, не требующая технического обслуживания и имеющая вентиляционные колпачки сверху, снимите колпачки и оставьте их сверху на трубках доступа, чтобы обеспечить выпуск газов, которые образуются с большей скоростью, чем медленная зарядка.Убедитесь, что в окружающей среде имеется хороший воздушный поток, способствующий рассеиванию газа, и избегайте использования пламени, искр и электрического оборудования.

Убедитесь, что зарядное устройство от известного производителя и автоматическое, так что оно выключается или подзаряжается после завершения зарядки. Также, выбирая автомобильное зарядное устройство, приобретите аккумулятор, подходящий для вашего автомобиля. Некоторые зарядные устройства указывают размер двигателя и тип топлива, для которого предназначено зарядное устройство.

Проблемы с автомобильным аккумулятором

Если вашему автомобильному аккумулятору 5 лет или больше, и ваше транспортное средство изо всех сил пытается запуститься, вероятно, срок службы батареи подходит к концу.Гораздо лучше заменить батарею по вашему усмотрению, чем иметь дело с неудобствами от разряженной батареи, которая не заводит автомобиль, и с возможным финансовым бременем восстановления после сбоя. Однако вместо того, чтобы достичь конца своей естественной жизни, проблемы с автомобильным аккумулятором часто возникают из-за привычек водителей, постоянных коротких поездок и даже типа автомобиля, которым вы управляете. Некоторое простое обслуживание может помочь продлить срок службы вашей батареи и уменьшить проблемы с автомобильной батареей.

Обслуживание аккумуляторов автомобилей

1. Хранение автомобиля в гараже в холодную погоду позволит сохранить аккумулятор на несколько градусов меньше, чем снаружи.Если у вас нет гаража, парковка вашего автомобиля в зоне, которая уменьшит воздействие мороза и холода, поможет согреть автомобильный аккумулятор, уменьшив вероятность его разряда. Имеются комплекты изоляции аккумуляторов для автомобилей, которые стоят недорого и помогут сохранить срок службы аккумуляторов в холодную погоду.
2. При запуске автомобиля, особенно в холодную погоду, перед запуском убедитесь, что что-то отключено от электричества, поскольку это уменьшит нагрузку на аккумулятор при запуске.
3. Если ваша батарея показывает следы грязи, жира или коррозии вокруг клемм, это может потенциально ослабить цепь между батареей и электрической системой автомобиля. При удалении клемм аккумулятора всегда сначала удаляйте отрицательный (-), а при повторном применении клемм измените порядок действий и примените положительный (+) в первую очередь. Пищевая сода в водном растворе и старая зубная щетка идеально подходят для очистки клемм аккумулятора.
4. Если ваш автомобиль часто остается припаркованным в течение длительных периодов, вплоть до месяца, аккумулятор может потерять большое количество заряда или, возможно, весь заряд, так как автомобиль часто использует определенное количество заряда аккумулятора для подачи питания на сигнализацию на борту компьютеры и другие устройства.Простое удаление отрицательного (-) соединения с аккумулятором поможет продлить срок службы аккумулятора или, если это возможно, использовать интеллектуальное зарядное устройство.
5. Солнечные автомобильные аккумуляторы — эффективный метод поддержания заряда аккумулятора и срока службы. Относительно недорогой для покупки, они обеспечивают питание автомобильного аккумулятора с помощью подключения к клеммам аккумулятора напрямую или через гнездо прикуривателя. Благодаря питанию от солнечной энергии питание не требуется.
6. Запуск вашего автомобиля и оставление его на пониженном токе недостаточно для зарядки автомобильного аккумулятора.При запуске вашего автомобиля от батареи расходуется значительное количество энергии — около 100–130 А, а если оставить автомобиль включенным в течение 30 минут, аккумулятор будет заряжаться только с 8 А. Рекомендуется длительное путешествие на автомобиле или зарядка аккумулятора.
7. Проверьте уровень раствора электролита (кислоты / воды) внутри вашей батареи. Если ваш автомобильный аккумулятор не требует технического обслуживания, он будет опечатан. Если нет, убедитесь, что двигатель выключен, и снимите крышки аккумуляторных батарей, чтобы проверить уровень раствора. Проверьте уровни раствора в каждой ячейке батареи.Кислоту автомобильного аккумулятора можно приобрести в небольших количествах в некоторых магазинах автозапчастей, в качестве альтернативы можно использовать только дистиллированную воду. Необходимо использовать дистиллированную воду, иначе вы можете повредить аккумулятор. Используя кислоту аккумулятора или дистиллированную воду, заполните ячейки, пока они не коснутся дна заливной трубки — не переполняйте, так как раствор расширяется и может вытечь из батареи. При работе с аккумуляторной кислотой используйте средства защиты рук и глаз.

Утилизация аккумуляторных батарей

Из-за токсичности автомобильных аккумуляторов запрещается выбрасывать автомобильный аккумулятор вместе с бытовыми отходами.При замене автомобильного аккумулятора ваш местный автомобильный гараж, центр утилизации или торговцы металлоломом заберут ваш аккумулятор для переработки. Некоторые компании даже приедут за вашей батареей и предложат вам небольшую плату. Стоимость лома автомобильного аккумулятора часто составляет от 2 до 3 фунтов стерлингов. Процесс утилизации включает либо извлечение и расплавление компонентов автомобильного аккумулятора для дальнейшего использования, либо аккумулятор может быть отремонтирован, если он находится в приемлемом состоянии.

Советы по вождению

Как выбрать аккумулятор для автомобиля? Autobatteries.com

Как узнать, какая батарея подходит для вашего автомобиля? Вот некоторые из ключевых факторов, которые вы должны учитывать. Если вы не уверены в требованиях в какой-либо из этих областей, ознакомьтесь с руководством по эксплуатации вашего автомобиля или обратитесь к механику за рекомендациями производителя оригинального оборудования (OE). Кроме того, ищите беспроблемную гарантию, которая включает временные рамки бесплатной замены.

Найдите подходящую батарею для вашего автомобиля с помощью нашего автомобильного аккумулятора.

Размер группы батарей

Это относится к размеру батареи, который наилучшим образом соответствует физическим размерам, расположению клемм и типу, требуемому для вашего автомобиля. Размер группы обычно зависит от марки вашего автомобиля, модели и типа двигателя. Узнайте больше о размерах группы батарей.

усилителей холодного пуска (CCA)

CCA — это рейтинг, используемый в аккумуляторной промышленности для определения способности аккумулятора запускать двигатель при низких температурах.Номинальное значение относится к числу ампер, которые 12-вольтная батарея может выдавать при 0 ° F в течение 30 секунд, сохраняя напряжение не менее 7,2 Вольт. Узнайте больше о усилителях холодного пуска (CCA).

Резервная емкость аккумулятора (RC), Ампер-час и C20

Резервная емкость — это общий показатель того, как долго новая, полностью заряженная батарея может продолжать работать с необходимыми аксессуарами в случае отказа генератора автомобиля. Ампер-час и емкость C20 являются показателями того, сколько энергии хранится в батарее.Узнайте больше о емкости аккумулятора (RC), ампер-час и C20.

аккумуляторных батарей

В дополнение к автомобильным аккумуляторам у нас есть аккумуляторы для питания всех ваших потребностей, включая морские, газонные и садовые, спортивные, тяжелые грузовики, сельское хозяйство и гольф-кары. Узнайте больше о других приложениях батареи

,

Анатомия Авто Батареи | Как работают батареи

Клемма / втулка аккумулятора : Клеммы соединены с положительным и отрицательным ремнями концевых ячеек и являются точкой сопряжения между батареей и электрической системой автомобиля.

Аккумуляторная кислота : кислота представляет собой высокочистый раствор серной кислоты и воды.

Литой ремень для батарей : Литые ремни приварены к верхней части каждого элемента для обеспечения электрического соединения с клеммами.

отрицательная пластина батареи : отрицательная пластина содержит металлическую решетку с губчатым активным материалом.

Аккумуляторный сепаратор : сепаратор представляет собой полиэтиленовый материал, который отделяет положительные пластины от отрицательных пластин для обеспечения эффективного протекания электрического тока.

положительная пластина батареи : положительная пластина содержит металлическую решетку с активным материалом диоксида свинца.

Крышка на батарее : Крышка изготовлена ​​из полипропиленовой смолы и герметично прилегает к корпусу батареи.

Аккумуляторный отсек : Корпус из полипропиленовой смолы, который удерживает пластины аккумулятора, литые ремни и электролит. Это разработано, чтобы минимизировать воздействие вибрации и продлить срок службы батареи.

Аккумуляторные пластины : Элемент состоит из чередующихся положительных и отрицательных пластин. Плиты соединены сверху литой планкой, которая приварена к пластинам. Элементы вписываются в отдельные элементы каждой батареи.

Аккумуляторная паста : Паста представляет собой смесь оксида свинца, которая образует как диоксид свинца, так и губчатый свинец.Придерживается положительных и отрицательных аккумуляторных батарей.

,

Как заряжать и обслуживать автомобильный аккумулятор | Autobatteries.com

1. Время от времени проверяйте свою батарею, чтобы убедиться, что ее клеммные соединения чистые, надежные и защищены от элементов. Признаки коррозии или утечки могут означать, что ваша батарея больше не работает так, как должна.
2. Всегда отключайте аксессуары и выключайте свет, когда ваш автомобиль выключен.
3. Храните батарею в более прохладных местах, когда это возможно.Тепло повреждает батареи.
4. Очистить от коррозии клеммы раствором воды и пищевой соды.

Профилактическое обслуживание аккумулятора автомобиля

• Зафиксируйте прижимную планку. Это гарантирует, что ваша батарея плотно сидит и поможет минимизировать вибрацию, которая может быть вредна для определенных типов батарей.
• Регулярно проверяйте аккумулятор, чтобы убедиться, что он правильно заряжен. Это позволяет вам при необходимости подзаряжать аккумулятор, чтобы поддерживать его максимальную производительность.Для вашего аккумулятора важно проверять его дважды в год, чтобы поддерживать его на оптимальном уровне производительности.
• Обязательно прочитайте и следуйте всем инструкциям по технике безопасности и обращению с аккумулятором и данному веб-сайту.

Что такое сульфатирование аккумулятора и как его предотвратить?

Термин сульфатирование описывает накопление и рост кристаллов сульфата свинца внутри пластин, когда батарея находится в разряженном состоянии в течение продолжительного периода времени.Сульфатирование начинается, как только уровень напряжения становится слишком низким, который в случае 12-вольтной батареи ниже 12,6 вольт. Если кристаллы не перезаряжаются, они в конечном итоге объединяются в более крупные кристаллы. Эти большие кристаллы сложнее растворить и перезарядить, и в конечном итоге они приводят к выходу батареи из строя из-за разрушения структуры пластины. Сульфатирование снижает производительность батареи, блокируя химическую реакцию, которая позволяет батарее удерживать заряд.

Сульфатирование можно обратить с помощью зарядного устройства с режимом десульфатирования, которое будет медленно растворять кристаллы сульфата свинца и перезаряжать их обратно в активный материал.

,

No related posts.