Меню

Что такое концы аккумулятора

Что такое концы аккумулятора

Мой час настал

Сколько должна служить АКБ? Мой рекорд из «жигулевской эпохи» – девять лет. Срок службы современных батарей в нынешних условиях во многом зависит от характера поездок, погодных условий и состояния автомобиля, но средние показатели известны: 4–5 лет. Ваша АКБ такого возраста? Тогда готовьтесь к замене. Есть и другой способ предсказать будущее аккумулятора: надо ориентироваться на пробег автомобиля. В среднем, по наблюдениям за автомобилями редакционного парка, – около 100 000 км. А если к тому же впереди зима, то замена будет оправданной.

Пощупаем, понюхаем

Как проверить состояние батареи? Первым делом убедимся в исправности бортового электрооборудования. Берем в руки электронный тестер и измеряем напряжение на клеммах АКБ при работающем моторе. Оно должно быть примерно 14,0–14,4 В. Если гораздо меньше, дело не в батарее, надо искать причину в генераторе или провóдке.

Напряжение при выключенном двигателе и полностью заряженной АКБ должно составлять 12,6–12,7 В. Для чистоты эксперимента желательно, чтобы этот замер проводился спустя несколько часов после остановки ДВС, иначе показания окажутся завышенными. Если прибор ­покажет 12,3 В или ниже, то батарея явно недозаряжена. ­

Надо попробовать ее зарядить и понаблюдать за дальнейшим поведением. Восстановится – ура, нет – в отставку.

А самая банальная проверка самочувствия АКБ – посмотреть в ее глазок. Однако не все производители его устанавливают, да и толку не очень-то много: он показывает уровень электролита и его плотность лишь в одной банке из шести.

Срок службы батареи зависит от характера поездок, погодных условий и состо­яния автомобиля, но средние показатели – 4–5 лет.

Физиогномика

Иногда для диагностики батареи достаточно внимательно проверить, нет ли трещин или потеков. Особенно это актуально зимой, когда существует опасность замерзания электролита в незаряженной АКБ. Образовавшийся лед может изуродовать пластины и корпус батареи. Впрочем, в любое время года возможны механические повреждения АКБ – например, при ДТП. В таких ситуациях аккумулятор нужно немедленно заменить.

Пагубный образ жизни

Напряжение и плотность в норме, генератор исправен, механических повреждений нет, а батарея через пару недель после проверки всё же помирает – почему? Угробить исправную батарею зачастую помогает специфика езды в современном мегаполисе. Холодный энергозатратный пуск утром, затем – вялая толчея в городских пробках со всеми включенными потребителями (фары, дворники, обогревы стекол и сидений, вентиляция). Вечером всё повторяется. В таком режиме батарея получает от генератора энергии меньше, чем отдает. Тем более что на морозе она не принимает заряд, пока не прогреется, а потому постоянно разряжается, не получая почти ничего взамен. Хуже всего приходится автомобилям с наружным расположением аккумулятора: согреть беднягу некому и негде. Такую батарею, даже если она совсем новая, нужно время от времени снимать с машины и подзаряжать.

Счастливого пути и хорошего заряда!

  • Сколько протянет батарея без подзарядки? Мы поставили эксперимент и вот что выяснили.
  • Если есть возможность не менять аккумулятор, а просто его зарядить, стоит ею воспользоваться. Зарядки аккумулятора, провода прикуривания и другой зимний ассортимент — в нашем магазине.

Источник



Какие бывают аккумуляторы в мобильной, компьютерной и бытовой технике

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.

Читайте также:  Как и чем зарядить аккумулятор для машины без зарядного устройства

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.

Источник

9 признаков необходимости срочной замены аккумулятора

Признаки плохого аккумулятора автомобиля известны опытным и начинающим водителям далеко не в полном объеме. Для большинства основным симптомом разряженного АКБ является проблемный запуск двигателя в холодное время года. Это верно, но по сути аккумуляторная батарея отвечает не только за приведение мотора в движение. Любой АКБ выполняет 3 функции:

  • запускает стартер, который включает двигатель;
  • питает бортовую электронику при выключенном моторе;
  • помогает генератору, если он не справляется с нагрузкой.

Заряд аккумулятора нужно поддерживать на оптимальном уровне, в противном случае он не будет выполнять свои основные функции. Разряжающийся АКБ еще может справляться с некоторыми задачами, но делает это на порядок медленнее и хуже. Во избежание критических ситуаций нужно понимать главные признаки умирающего аккумулятора автомобиля. Специалисты компании «ПАК» расскажут о 9 распространенных ситуациях, при которых АКБ сел и требует оперативной замены.

1. Двигатель заводится с трудом

Умирающий или нерабочий свинцовый АКБ обязательно проявит себя в момент запуска двигателя. Аккумулятор отвечает за включение стартера, который начинает проворачивать коленчатый вал (один из основных узлов мотора). В нормальных условиях машина должна заводиться в течение нескольких секунд после проворачивания ключа или нажатия на стартовую кнопку. При наличии проблемного АКБ старт автомобиля будет происходить по-другому:

  • на запуск уходит больше времени, независимо от погодных условий;
  • при заведении авто вал начинает проворачиваться медленнее обычного;
  • при проворачивании ключа или попытках нажать на кнопку слышны частные щелчки реле стартера.

Причиной появления подобных признаков скорее всего является разряженная или неисправная батарея. При обнаружении даже слабых подозрений рекомендуется проверить АКБ, чтобы при необходимости зарядить или заменить ее.

2. Постоянно горит индикатор необходимости зарядки АКБ

Панели современных автомобилей оснащены специальным контрольным индикатором, показывающим состояние батареи. Сигнализатор имеет вид лампочки с изображенным на красном светофильтре аккумулятором. Индикатор загорается в момент включения зажигания и гаснет сразу после пуска мотора. В ряде ситуаций лампочка не выключается, а горит постоянно. Это свидетельствует о наличии проблем с генератором или аккумулятором.

Неисправности с АКБ также можно заподозрить, если на панели спонтанно загорается Check Engine (проблемы в системе работы двигателя). Когда других заметных отклонений нет, но индикатор продолжает гореть, стоит оперативно обратиться за диагностикой.

3. Механические повреждения корпуса аккумулятора

Внутренняя конструкция батарей представлена набором решетчатых свинцовых пластин, которые покрыты специальным активным веществом (намазкой) и погружены в электролит (кислотную токопроводящую жидкость).

В результате механического воздействия (удары, сильная тряска из-за плохой фиксации) корпус АКБ деформируется, снаружи покрывается сколами и трещинами. Это способствует серьезным внутренним повреждениям (осыпанию намазки или полному разрушению пластин), может привести к утечкам электролита или частым микро замыканиям. Наличие каких-либо деформаций – опасная ситуация, при которой требуется срочная утилизация аккумуляторной батареи с заменой на новую.

4. Вздутие батареи

Некоторые признаки плохого аккумулятора можно определить путем простого визуального осмотра устройства. Вздутие корпуса – один из них. Внутри батареи постоянно происходят химические реакции. Для их осуществления должны соблюдаться оптимальные условия, особенно это касается температуры.

Воздействие жары и мороза плохо влияют на электролит, находящийся в банках (ячейках) батареи:

  • при перегреве внутри АКБ происходит избыточное газообразование, которое раздувает корпус;
  • при сильных заморозках жидкость затвердевает и деформирует корпус (при условии долгого простоя на улице или в неотапливаемом гараже).

Вздутый корпус – явный признак мертвого аккумулятора. Спасти его не получится.

5. Темный цвет электролита

Химические вещества, нанесенные на свинцовые пластины, из-за старости, перепадов температур или механических повреждений могут осыпаться и оседать в электролите. Накапливаясь, продукты разрушения начинают менять цвет токопроводящей жидкости с прозрачного на более темный (от серого до черного). При обнаружении данного симптома следует быстро заменить электролит либо купить новую батарею. Езда с разрушенными пластинами опасна, возможен взрыв на ходу.

6. Гнилостный запах из банок АКБ

При возникновении каких-либо проблем внутри батареи могут появиться посторонние, неприятные запахи. К вероятным причинам появления гнилостного аромата относятся:

  • замыкание пластин;
  • перезарядка;
  • замерзание или перегрев электролита.

Все эти неисправности влекут за собой выделение газа, который по запаху напоминает протухшие яйца. На начальных этапах аромат будет доноситься только из-под капота, а с усугублением ситуации начнет проявляться и в салоне авто.

7. Низкая плотность электролита

Полноценная зарядка батареи занимает около 8-10 часов. После завершения процедуры нужно проверить уровень плотности электролита. Параметр должен превышать значение 1,25 гр./см 3 в каждой ячейке. Даже если плотность токопроводящей жидкости по результатам проверки снижена только в одной банке, ездить с таким АКБ опасно. Низкий уровень электролита в сочетании с другими «нездоровыми» симптомами – явные признаки неисправности аккумулятора автомобиля.

Читайте также:  Аккумулятор поставляемый с тойота

8. Не работают вспомогательные системы авто

АКБ питает вспомогательные модули машины при выключенном двигателе. Сюда относятся фары, стеклоподъемники, климат-контроль, мультимедиа, охранные блок и другие связанные системы. Когда аккумулятор сел или находится в сильно разряженном состоянии, эти модули начинают сбоить или вовсе не работают. Типичные проявления проблем с батареей:

  • блеклый свет фар;
  • медленные стеклоподъемники;
  • выключающийся кондиционер;
  • слабая ответная реакция на включение охранного режима;
  • сбоящая магнитола (самостоятельно выключается при повышении громкости или переключении режима).

Виной такому поведению может быть плохой контакт на клеммах аккумулятора, признаки в этом случае будут спонтанно проявляться и исчезать. Когда наличие подобных проблем наблюдается постоянно и в комплексе, то можно судить о точной неисправности батареи.

9. Срок эксплуатации

Среднестатистическая автомобильная батарея служит 5 лет или меньше (3-4). Срок эксплуатации во многом зависит от условий содержания автомобиля, числа глубоких разрядов, частоты перезаряда, температуры использования и прочих факторов. Спустя 3 года активной езды стоит проверить батарею на наличие каких-либо внутренних или внешних проблем. При отсутствии неисправностей аккумулятором можно пользоваться еще какое-то время, но при условии ежегодной диагностики. При обнаружении проблем батарею стоит заменить.

Основные причины смерти батареи

К перечню основных причин относят:

  • Сульфатацию. Нарушение правил эксплуатации батареи, длительный простой, неполная или нерегулярная зарядка, малый уровень токопроводящей жидкости в банках – причины, по которым на решетчатых пластинах начинает образовываться кристаллический сернокислый свинец. Этот процесс называется сульфатация. Наличие сернокислого свинца мешает проведению химических реакций внутри АКБ, провоцируя его порчу.
  • Регулярные короткие замыкания. Микро замыкания способствуют осыпанию активного вещества с поверхности пластин в электролит. Из-за этого токопроводящая жидкость начинает нагреваться, что влечет снижение ее плотности. Признаки замкнутого аккумулятора могут не проявится сразу, но с накоплением негативного эффекта появятся и другие симптомы мертвого АКБ: темный цвет электролита, щелчки реле стартера, проблемы с вспомогательными системами машины.
  • Окисление клемм. В процессе езды электролит может протекать или испарятся, оставляя следы окислов на местах контактов. Своевременная очистка клемм не даст аккумулятору сесть, в противном случае АКБ быстро разрядится и станет непригодным.

Другие причины порчи батареи: попадание в электролит посторонних веществ, прерывание цепи передачи тока, неправильное подключение к токовыпрямителю, регулярная перезарядка.

Что делать с нерабочим аккумулятором?

В первую очередь нужно найти источник проблемы, убедиться, что действительно сбоит разряженный аккумулятор. Важно учесть, что сложности с запуском двигателя могут быть связаны с поломками других узлов (электропроводка, стартер, генератор, топливный насос).

Спасти разряженную батарею можно методом глубокого разряда и полного заряда, а также с помощью переполюсовки. Второй способ предполагает смену полюсов батареи (плюс на минус или наоборот). Многие неприятные признаки останутся после переполюсовки банок аккумулятора, поэтому иногда рациональнее заменить старое устройство новым.

Обменять АКБ на новый с доплатой можно в специализированных точках продажи, но это самый невыгодный путь. В магазинах стоимость батарей завышена, в то время как мертвые устройства выкупаются за копейки. Гораздо выгоднее сдать автомобильный аккумулятор в пункте приема компании «ПАК». У нас стабильно высокие цены и широкая сеть площадок в Москве. Прием ведется по предварительной записи.

Источник

Автомобильные аккумуляторы: какими они бывают и какой лучше купить

Мало кто задумывается о состоянии аккуму­ляторной батареи (АКБ), да и вообще помнит о её наличии в машине ровно до тех пор, пока с ней не возникнут проблемы. Рассказы­ваем, как устроены автомо­бильные аккуму­ляторы, для чего они нужны и какой покупать, если возникнет такая необхо­димость.

Как устроен и как работает аккумулятор

Для начала о терминах и названиях. В преды­дущих абзацах мы уже использо­вали (и будем исполь­зовать дальше) несколько названий этого устройства — все они в ходу и считаются синонимами. Но с технической точки зрения наиболее верным будет самый полный вариант — аккуму­ляторная батарея. Потому что любая автомо­бильная АКБ — это несколько аккуму­ляторов (секций), заключённых в общий корпус и соединённых друг с другом последова­тельно. Эти секции в народе называют «банками», и в 12-воль­товой батарее легкового авто­мобиля их шесть.

Жаргонизм в данном случае верен по сути. Каждая аккумуляторная секция — это ёмкость, запол­ненная электро­литом — жидкостью, молекулы которой могут распа­даться на положи­тельно и отрица­тельно заряжен­ные ионы. В жидкость автомо­бильного аккуму­лятора погружены пластины – анод и катод. Если через них пустить электриче­ский ток, то в «банке» стартует цепь химических реакций, образующих новые соединения. Так происходит заряд аккумулятора.

Когда к тем же катоду и аноду подключается потребитель электро­энергии, то процесс повора­чивает вспять: возникает обратная химическая реакция с выделе­нием электронов, совер­шающих полезную работу. Это если совсем «на пальцах» — в реаль­ности процессы внутри батареи сложнее, но общий принцип не меняется.

Какими бывают аккумуляторы

Аккумуляторы принято разделять по типу электролита. Наиболее распространённые – кислотные, у них катод и анод помещены в водный раствор кислоты, чаще всего серной. Они лучше остальных подходят для автомобиля, потому что способны очень интенсивно (и быстро) разряжаться, выдавая большой электрический ток, который нужен стартеру для запуска ДВС.

Реже используются щелочные — на основе растворов с едкими натрием или калием. У них низкий саморазряд (потеря запасённой энергии без подключённых потребите­лей), но и слабый отдава­емый ток. Поэтому они применя­ются там, где нужна подпитка небольшими токами в течение длитель­ного времени. Например, в качестве вспомога­тельной батареи для бортовой электро­ники или на мотоциклах, не оснащённых электро­стартером.

К щелочному типу относятся и многие разно­видности аккуму­ляторов с порошковым или пасто­образным напол­нением вместо жидкого электро­лита — это позволяет делать их герметич­ными, компактными и относительно безопасными.

Последние веяния в автомобиль­ной промышлен­ности (и не только в ней) – это литиевые аккуму­ляторы. У них состав электролита может быть разным и довольно сложным. Более того, чаще всего это и не жидкость вовсе. Такие аккуму­ляторы пока очень дороги, однако по соотноше­нию количе­ства запасаемой энергии к размеру и весу батареи им равных нет. Именно поэтому они применя­ются в современных электро­мобилях в качестве тяговых батарей. А также в автоспорте — при небольших размерах они могут обеспечить авто­мобиль достаточным запасом электри­чества.

Про электромобили мы поговорим отдельно, а в этой статье будем рассматри­вать только стартерные свинцово-кислотные батареи, которые есть в 99,9% авто­мобилей с ДВС. Такой аккуму­лятор относи­тельно дёшев и прост по конструкции — как и основные химиче­ские реакции, в нём протекающие между свинцом, водой и серной кислотой. Однако химический баланс в нём не всегда стабилен. Например, в процессе зарядки в виде проме­жуточных продуктов выделяются кислород и водород, которые способны банально улетучи­ваться из батареи. А при слишком интенсивном заряде и взорваться! С другой стороны, чрезмерно глубокий разряд, слишком большая пиковая нагрузка или долгий простой могут вызвать разрушение анода или катода.

Инженеры многие годы стараются нивелировать все недостатки кислотных аккуму­ляторов. Оптими­зации подвергают практически всё – от распо­ложения и материала электродов до конструкции корпуса батареи, улавли­вающего испарения газов. В зависи­мости от того, каким образом был улучшен «классический рецепт» аккуму­лятора, сегодня все автомо­бильные АКБ можно разделить на несколько типов.

Обслуживаемые. Возможно, в детстве вы видели на старом авто­мобиле вашего папы или дедушки аккуму­ляторную батарею чёрного цвета с выстроив­шимися в ряд круглыми пробками. Она была устроена именно так, как мы описы­вали выше – пакеты пластин анода и катода, корпус, залитый сверху чёрным же герметиком, свинцовые пластины, соединя­ющие выводы соседних банок. Такой аккуму­лятор требовал регулярной проверки уровня электролита, долива дистиллиро­ванной воды, исчезающей из-за разло­жения на водород и кислород, и… мойки, поскольку вместе с газами наружу прорыва­лись и пары серной кислоты. Оседая на корпусе батареи, они прово­цировали повышенный само­разряд. А с пластин постепенно, под действием вибраций, осыпался осадок (шлам), который мог закоротить анод с катодом. И хотя со временем обычные аккуму­ляторы были модерни­зированы (например, пластины стали помещать в специ­альные конверты, а соединения банок спрятали внутрь), срок их службы в среднем ограничи­вается 3–5 годами.

Малообслуживаемые. По мере эволюции автомо­биля ему требуется всё больше электро­энергии для много­численных систем и агрегатов — от электриче­ского бензо­насоса до подогрева лобового стекла. А значит, и заряжать аккумулятор надо интенсивнее. Но при этом и вода сильнее разлагается на газы.

Процессу образования Н2 и О2 способ­ствует сурьма — вещество, которое добавляют в мягкий свинец, чтобы пластины из него обладали требуемой прочностью. Инженеры смогли улучшить конструкцию пластин так, что их стало возможно делать с меньшим содер­жанием сурьмы. На их основе начали выпускать мало­обслужи­ваемые стартерные батареи, получившие обозна­чение Sb/Sb.

Читайте также:  Куплю аккумулятор для камеры

Они почти не теряют воду — пробок у них, как правило, нет, но предохрани­тельные клапаны на месте. Регулярной профилактики требуют даже лучшие «малосурьями­нистые» батареи, но она, скорее всего, сведётся к мойке и проверке уровня. Воду не придётся подливать большую часть жизни аккуму­лятора, а прослужить он может лет семь, а то и больше.

Сегодня большинство АКБ на рынке относится именно к этому типу. Они вполне удовлетворяют требова­ниям для автомо­билей, выпущенных в прошлые годы, подходят и для сегодняшних бюджетных моделей, не обременённых мощными потребите­лями электроэнергии.

Необслуживаемые. К батареям, вообще не требующим обслужи­вания, можно отнести АКБ с обозна­чением Ca/Ca — у них свинцовые решётки изготовлены с добав­лением кальция. Эта технология почти исключила «выгорание» воды, понизила в разы степень саморазряда, сделала некритичным перезаряд. Но «кальциевые» батареи больше других страдают от глубокого разряда и после нескольких циклов истощения могут утратить ёмкость безвозвратно. Из-за этого они подходят только для установки на современные автомо­били с защитой от глубокого разряда, не имеющих на борту устройств с постоянным повышенным энерго­потреб­лением (например, спутниковых противо­угонных комплексов).

Гибридные. Конструкция этих батарей — комбинация предыдущих двух. У гибридных АКБ пластины с кальцием стоят на отрицатель­ном полюсе, а с добав­лением сурьмы — на положительном. У этих батарей имеется своё обозна­чение — Ca/Sb или Calcium plus. Но часто они продаются без меток, поскольку пригодны для установки взамен стан­дартных АКБ. Они совмещают в себе достоин­ства других батарей: высокий стартерный ток, увели­ченный ресурс, неприхот­ливость.

AGM-батареи. Когда на автомобилях стали массово внедрять старт/стоп, стартер-генераторы и системы рекуперации энергии тормо­жения, сильно изменились и требо­вания к АКБ. Чтобы батарея выдер­живала частые запуски двигателя и мощные импульсы зарядки, инженеры придумали технологию Absorbent Glass Mat. В батареях с AGM свинцовые пластины (как правило, легиро­ванные кальцием и серебром) обёрнуты стеклянным микро­волокном, которое пропиты­вается электролитом. Это способ­ствует лучшему распреде­лению химических состав­ляющих и препят­ствует так называемому рас­слоению электролита. В итоге достигается отличное прохож­дение электронов и высокая устойчи­вость к переменным нагрузкам. В общем, AGM-батарея хороша всем, кроме высокой цены, и вполне подходит даже обычным автомобилям.

Гелиевые батареи. А вот этот тип аккумуляторов, тоже совсем не дешёвых, имеет специфическую область применения. Они отличаются от остальных густым электролитом-гелем. Батареи с обозначением GEL способны работать в условиях высоких вибраций и перегрузок, обслуживать мощных потребителей (читай: для примене­ния на спорткарах и на тюнинго­ванных автомобилях с много­кило­ваттными аудио­системами). Но они очень притяза­тельны к режиму зарядки и при этом не слишком долговечны — быстро «устают», теряя ёмкость.

EFB-батареи. Пожалуй, самая рациональная среди инноваци­онных стартерных батарей. Технология Enhanced Flooded похожа на AGM: в аккуму­ляторах EFB между пластинами тоже помещается сепаратор из стекло­волокна, а ещё – сетка из полиэстера, выпол­няющая те же функции, что и абсорбер в AGM (помогает удерживать химически активные вещества электро­лита в постоянном контакте с пластиной). Но в произ­водстве такая батарея примерно на треть дешевле, что приближает её по цене к улучшенным кальциевым или гибридным АКБ.

Источник

Процесс заряда аккумуляторов различных типов

Заряд и разряд аккумулятора являются основными процессами, которые идут при его эксплуатации. Во время заряда аккумуляторная батарея восполняет потерянную ёмкость и по окончании процесса вновь может эксплуатироваться. В этом материале речь пойдёт о заряде аккумуляторов основных типов: свинцово-кислотных, щелочных и литиевых. Будут рассмотрены процессы происходящие при зарядке и режимы.

Заряд аккумуляторов различных типов

Свинцово-кислотные АКБ

Самой распространённой сферой применения свинцово-кислотных аккумуляторов, являются стартерные батареи в транспортных средствах. Они применяются для запуска двигателя, а также поддержки генератора при сильной нагрузке на бортовую сеть автомобиля. В штатном режиме работы свинцово-кислотные АКБ не испытывают глубокого разряда. Заряд батареи после пуска осуществляется током, вырабатываемым генератором. Кроме того, рекомендуется периодически выполнять зарядку стартерного аккумулятора от зарядного устройства. Какие реакции при этом происходят?

Происходящие процессы

В электрохимической реакции внутри свинцово-кислотного аккумулятора участвуют материалы положительного и отрицательного электрода, а также электролит. Активная масса положительного электрода представляет собой диоксид свинца (PbO 2). В случае с отрицательным электродом – это порошок свинца (Pb). При заряде свинцово-кислотной аккумуляторной батареи на электродах протекают следующие реакции. Положительный электрод PbSO 4 + H 2O -> PbO 2 + SO 4 2- + 4H + + 2e — Отрицательный электрод PbSO 4 -> Pb + SO 4 2- — 2e — Общий процесс в электрохимической системе описывается уравнением. 2PbSO 4 + 2H 2O -> Pb + 2H 2SO 4 + PbO 2 В процессе заряда из электролита расходуется вода и постепенно увеличивается его плотность. Плотность электролита полностью заряженного аккумулятора находится около 1,27 гр/см 3 . Ниже можно посмотреть таблицу степени заряженности АКБ. [table Сульфат свинца растворяется до определённого значения, а потом начинается электролиз воды. Он представляет собой разложение воды на водород и кислород. В результате наблюдается газовыделение, которое часто называют кипением электролита при перезаряде. Основной проблемой в процессе заряда свинцово-кислотного аккумулятора является неполное растворение сульфата свинца (PbSO 4). Это вещество забивает поры активной массы, в результате чего снижается площадь взаимодействия электролита с материалом электрода. Из-за этого происходит постепенная потеря ёмкости.

Режимы заряда

Если не считать ускоренной зарядки, то есть две основные схемы заряда свинцово-кислотных аккумуляторных батарей. При постоянном напряжении и постоянном токе. Сегодня в продаже можно найти много зарядных устройств (ЗУ), имеющих возможность использования этих режимов, а также их комбинаций. Наиболее распространённой является схема заряда при постоянном напряжении. Смысл здесь в том, что на терминалы аккумулятора подаётся постоянное напряжение. Заряд обеспечивается благодаря выравниванию напряжений на выводах ЗУ. Полнота заряда в этом случае зависит от напряжения, подаваемого на только выводы АКБ. То есть если заряжать аккумуляторную батарею одинаковое время напряжением 14,4, 15 и 16 вольт, то наиболее полный заряд достигается при 16 В.

В зарядных устройствах подобный режим чаще всего подразумевает подачу напряжения около 16 вольт на токовыводы, а ток уменьшается в процессе зарядки. Изначально величина тока не должна превышать 10% от номинальной ёмкости аккумулятора. По мере роста внутреннего сопротивления АКБ ток снижается до значений, соизмеримых с током саморазряда. Зарядное устройство фиксирует это и отключает процесс. К плюсам этого варианта следует отнести полную автоматизацию. Поставили аккумулятор на заряд и забыли.

Такая схема зарядки требует постоянного контроля и корректировки подаваемого тока. Этапы разделяются по уровню напряжения на выводах аккумулятора. Обычно процесс выглядит следующим образом.

  • На первом этапе сила тока устанавливается в размере 10% от номинальной ёмкости АКБ. После этого проводится зарядка до постоянного напряжения 14,4 вольта.
  • Второй этап начинается с напряжения 14,4 вольта. Это значение является тем уровнем, на котором начинается разложение воды из электролита на кислород и водород. У аккумуляторов, выпускаемых по технологии Ca-Ca, это значение напряжения выше. Чтобы минимизировать выделение газов, сила тока снижается в два раза. То есть если на первом этапе она была 5 ампер, то здесь нужно уменьшить до 2,5 А.
  • Третий этап стартует с напряжения 15 вольт. Сила тока уменьшается два раза по сравнению со вторым этапом. Далее через определённые промежутки времени (1─2 часа) проверяется напряжение на терминалах. Как только оно перестаёт меняться, так можно считать процесс оконченным. На последнем этапе будет идти активное выделение газов. По этой причине аккумуляторная батарея должна находиться в хорошо проветриваемом помещении, а рядом не должно быть искр и открытого пламени.

[soc2] Варианты постоянным током неудобен тем, что требует контроля со стороны человека на протяжении всего процесса. Поэтому он используется в тех случаях, когда аккумулятор испытал глубокий разряд. При этом на начальной стадии (до того, как напряжение АКБ не достигнет 12 вольт) ток подаётся импульсами. То есть, несколько секунд он подаётся на выводы аккумулятора, а затем отключается. Более подробно о разных режимах заряда свинцово-кислотных аккумуляторов можно прочитать в этом материале. Выше был упомянут метод ускоренной зарядки аккумуляторной батареи. Подобный режим есть во многих зарядных устройствах. Он отличается лишь тем, что на аккумулятор подаётся увеличенный до 30% (по сравнению со штатным значением 0,1*С) ток. Это используется в тех случаях, когда аккумулятору нужно быстро отдать заряд, который необходим для запуска двигателя. Увеличенная сила тока при зарядке отрицательно сказывается на состоянии электродов и активной массы. Поэтому без необходимости этот режим лучше не использовать. [banner1]

Щелочные аккумуляторные батареи

Щелочные аккумуляторы используются в качестве тяговых. Их можно встретить в различной складской технике, железнодорожном транспорте, электроинструменте и других сферах применения, где они работают в режиме циклирования.

Источник