Меню

Когда изобрели аккумулятор автомобильный

История автомобильного аккумулятора: изобретения, технологии, инновации

  • Прочитано: 4224
  • Дата: 16-10-2013, 09:19
  • Печатать

Изобретателем настоящей аккумуляторной батареи, к каким мы привыкли на сегодняшний день, считается француз Гастон Планте. Но с того момента в далеком 1859 году автомобильные аккумуляторы значительно изменились: появилась масса усовершенствований и инноваций. И теперь самые современные АКБ, представленные в частности компанией Inci Aku, разительно отличаются от изобретения французского физика ХІХ века.

История автомобильного аккумулятора: изобретения, технологии, инновации Вольт, Планте, Фор и другие изобретатели аккумулятора
Передовалоизобретению Планте открытие в 1800 году возможности химического способа получения электрического токаАлессандро Вольтом. Но т. н. «Вольтов столб» – первая химическая батарея – был однократного действия и не перезаряжался. Последователи Вольта – Риттер, Беккерель и Грове – каждый по-своему привносили в его изобретение улучшения, но добиться сколько-нибудь революционных изменений им не удавалось.

Планте же заменил платиновые электроды «газового элемента» Грове свинцовыми, а после череды экспериментов вообще перешел к решению с двумя тонкими свинцовыми пластинками. Пластины Планте разделил тканью и обернул вокруг деревянного цилиндра, а тогда поместил в круглую стеклянную банку с электролитом, после чего подключил обе пластины к батарее. Заряженный таким образом первый аккумулятор оказался способен давать ощутимый постоянный ток и сохранять электродвижущую силу довольно продолжительное время.

Последователь Гастона Планте – Камилло Фор – пошел еще дальше, предложив вместо свинцовой ленты формировать из свинца решетчатые пластины, покрытые оксидом этого металла, что и удешевило устройство, и увеличило его энергоемкость. Таким образом, Камилло Фор получил АКБ, отдаленно похожую на те, которые можно встретить в каждом современном автомобиле.

Именно свинцово-кислотные батареи впервые из всех аккумуляторов нашли коммерческое применение. Уже к 1890 году во многих индустриальных странах мира был освоен их серийный выпуск. А в 1900 году в Германии были произведены первые стартерные аккумуляторы для автомобилей.

Современные автомобильные аккумуляторы: QuoVadis?
В наши дни исследования, приводящиеся для улучшения качеств АКБ, не прекращаются. Ученые разных стран работают над уменьшением размеров устройств, увеличением емкости аккумуляторов, снижением их чувствительности к перепадам температуры и т.д. При крупнейших компаниях работают специализированные научно-исследовательские организации, проводящие исследования в данных направлениях. Футурологи от аккумуляторной сферы пророчат развитие в скоромвремении технологий гелевых аккумуляторов, говорят и о более фантастических проектах, но пока этого не произошло, автомобили будут комплектоваться различными воплощениями старой, свинцово-кислотной, технологии.

Тем не менее, современные свинцовые стартерные аккумуляторы являются повсеместно распространенным и сравнительно недорогим химическим источником тока, благодаря относительной дешевизне используемых материалов и высокой степени автоматизации производства АКБ.

Но их технология постоянно улучшается. Так, в 70-х годах XX века были созданы необслуживаемые свинцово-кислотные аккумуляторные батареи, способные работать в любом положении. Жидкий электролит в таких герметичных АКБ заменили гелиевым или адсорбированным (впитанным) сепараторами электролитом. Впрочем, абсолютная герметизация свинцово-кислотных аккумуляторов не может быть достигнута, поэтомудля отвода газов, выделяющихся при заряде или разряде, в таких АКБ установили клапаны. Кроме того, специалистами были разработаны новые конструкции пластин на базе медно-кальциевых сплавов, покрытых оксидом свинца, а также на основе титановых, алюминиевых и медных решеток.

NanoGold: инновационная АКБ по нано-технологиям
Серьезным «двигателем» развития аккумуляторных технологий являются также инновации в самих автомобилях. К примеру, системы «старт-стоп», установленные в автомобилях премиум-класса, требуют установки в автомобиль максимально качественных и долговечных аккумуляторов. Система «старт-стоп» запрограммирована выключать и запускать двигатель в соответствующие моменты, сокращая время его работы в режиме холостого хода, и именно поэтому для нее требуется очень износостойкая и надежная АКБ.

История автомобильного аккумулятора: изобретения, технологии, инновации

Специально для автомобилей премиум-класса, оснащенных данной системой, одним из крупнейших европейских производителей аккумуляторов – InciАku – была спроектирована АКБ InciАkuNanoGoldStart-Stop ELA. Эти аккумуляторы значительно мощнее и долговечнее, чем стандартные свинцово-кислотные модели. Благодаря инновациям и высококачественным материалам, реализованным в батареяхNanoGold, длительность их повторных циклов на 50% больше, а стартерная мощность (показатели пускового тока) на 30% выше по сравнению даже с современнымиаккумуляторами.

Секрет столь впечатляющих показателей – в новейших технологических внедрениях InciАku, разработанных научно-исследовательским центром, действующим в составе компании. В пластинах аккумуляторов NanoGoldStart-Stop ELA используется специальная паста, выполненная по нано-кристаллической технологии, которая наносится на решетки аккумулятора. Эта паста разработана по особой формуле – она не осыпается и противостоит разрушению при длительном воздействии высоких и низких температур.

Таким образом, от изобретения первого действующего свинцово-кислотного аккумулятора в 1859 году до производства современных АКБ с использование нано-технологий прошло полтора столетия. Но – как показывает история – именно в последние годы развитие технологий происходит особенно бурно, поэтому уже совсем скоро можно ожидать совершенно неожиданных изменений даже в, казалось бы, давно привычных автомобильных аккумуляторах.

Источник



История создания первых аккумуляторов

Первые опыты, показавшие возможность аккумулировать, т.е. скоплять электрическую энергию, были произведены вскоре после открытия итальянским ученым Вольтой явлений гальванического электричества.

Читайте также:  Внешний аккумулятор зарядное устройство для планшета

В 1801 году французский физик Готеро, пропуская через воду посредством платиновых электродов ток, обнаружил, что после того, как ток через воду прерван, можно, соединив между собой электроды, получить кратковременный электрический ток.

Ученый Риттер проделывал затем тот же опыт, употребляя вместо платиновых элекродов электроды из золота, серебра, меди и т. д. и отделяя их друг от друга кусками сукна, пропитанными растворами солей, он получил первый вторичный, т. е. способный отдавать запасенную в нем электрическую энергию, элемент.

Первые попытки создать теорию такого элемента были сделаны Вольтой, Марианини и Бекерелем, которые утверждали, что действие аккумулятора зависит от разложения электрическим током растворов солей на кислоту и щелочь и что эти последние затем, соединяясь, дают снова электрический ток.

Эта теория была разбита в 1926 году опытами Дерярива, который первый применил в аккумуляторе подкисленную воду.

Подкисленная вода при прохождении тока разлагается, очевидно, на кислород и водород, и этому разложению элемент и обязан своим последующим действием. Это положение блестяще доказал Грове, построив свой знаменитый газовый аккумулятор, состоящий из пластин, опущенных в подкисленную воду и окруженных в верхней части: одна — водородом и другая — кислородом. Однако, аккумулятор в таком виде был очень непрактичен, так как для запасания больших количеств электричества требовалось хранить очень большое количество газов, которые занимали большой объем.

Гастон ПлантеБольшое практическое усовершенствование в развитии аккумуляторов было внесено в 1859 году Гастоном Планте, который в результате длинного ряда опытов пришел к типу аккумулятора, состоящего из свинцовых пластин с большой поверхностью, которые при заряжении током покрывались окисью свинца, а. выделяя кислород и жидкость, отдавали электрический ток.

Планте брал две полосы из листового свинца, прокладывал между ними полосы сукна и сворачивал полосы вокруг круглой палки. Затем получившийся сверток он стягивал резиновыми кольцами и ставил в сосуд с подкисленной водой. При многократном заряжании и разряжании такого аккумулятора, на поверхности пластин образовывался активный действующий слой, который участвовал в процессе и придавал элементу большую емкость. Однако необходимость очень большого числа зарядов и разрядов аккумулятора Планте для придания ему некоторой емкости, очень сильно удорожало стоимость аккумулятора и затрудняло его выработку.

Следующим усовершенствованием, приведшим аккумулятор к его современному виду, было применение в 1880 году Камиллом Фором решетчатых свинцовых пластин, ячейки решеток которых были набиты специально приготовленной массой, .изготовленной заранее. Этот процесс сильно упростил и удешевил изготовление аккумуляторов, сведя формовку аккумулятора к очень непродолжительному процессу.

Дальнейшие усовершенствования в истории свинцовых аккумуляторов шли уже по пути улучшения примененного Фором способа заполнения и формовки решетчатых пластин, не внося резких изменений в конструкцию аккумулятора. Параллельно с развитием свинцовых аккумуляторов, обладающих рядом крупных и неустранимых недостатков, как, например, большой вес на единицу емкости, невозможность сохранения без порчи в разряженном состоянии и т. д., шла разработка возможностей применения для изготовления аккумуляторов и других металлов, кроме свинца.

Томас ЭдисонПростейшим из этих аккумуляторов, но и обладающим рядом недостатков, является элемент Лалавда. При пропускании через отработавший элемент Лаланда тока в обратном нормальному направлении, восстановившаяся медь превращается в окись меди, жидкость восстанавливает свои свойства, а на цинковом электроде осаждается цинк в виде рыхлой массы или порошка. Последнее обстоятельство и мешает применению элемента Лаланда в качестве аккумулятора, так как осевший цинк держится на электроде очень непрочно, легко отделяется от него и не дает хорошего контакта. Большим преимуществом этого элемента является его незначительный вес на единицу емкости, по сравнению со свинцовым аккумулятором.

Работа над усовершенствованием этого аккумулятора была проделана многими учеными, как Ренье, Сомелином, Дариусом и др, и в 1901 году новый тип несвинцового аккумулятора был запатентован одновременно Эдиссоном и Юнгнером.

Этот аккумулятор состоит из двух систем пластин, содержащих одна окись железа, а другая черную окись никкеля, опущенных в 20% раствор едкой щелочи, обычно едкого кали, с прибавлением 0,5 — 1% едкого лития.

Элементы Эдиссона и Юнгнера получили широкое применение в тех случаях, когда необходим малый вес и неприхотливость аккумуляторов к зарядке, так как они могут стоять как угодно долго в разряженном состоянии. Вытеснить свинцовые аккумуляторы они, однако, не смогли как благодаря их высокой цене, так и вследствие малой отдачи и низкого напряжения, даваемого ими. Таким образом, железониккелевым аккумуляторам отведено, большое место во всех переносных и подвижных установках, в то время как за свинцовыми аккумуляторами стало широкое поле применения в стационарных установках.

Читайте также:  Powerwalker vi 1000 аккумулятор

Источник

Кто изобрел первый аккумулятор

Каждый автовладелец не раз сталкивался с аккумуляторной батареей. Без нее невозможно запустить двигатель, также она питает все электроприборы в машине. Первый аккумулятор был изобретен более двухсот лет назад. С того времени его конструкция и технологии производства перетерпели немало изменений. Вот ТОП-5 самых интересных фактов про аккумуляторные батареи, которые будет интересно почитать.

Факт 1. Кто изобрел первый аккумулятор?

Такое революционное изобретение принадлежит Аллесандро Вольту. Он сделал его в 1798 году. Позже в 1859 году аккумулятор на авто был запущен в массовое производство. Произошло это благодаря работам Гастона Планте. Он придумал свинцовые решетки, которые используются и по сегодняшний день во многих моделях аккумуляторов. Но многие ученые считают, что самая первая батарея была изобретена гораздо раньше, более 2000 лет тому назад. Вильгельм Кениг в Ираке нашел длинный керамический сосуд, в котором был металлический стержень. Подобное устройство очень напоминает батарею.

Факт 2. Затраты на производство акб очень большие

Сегодня купить аккумулятор в Виннице можно по цене всего в пару тысяч гривен. Это не так и много с учетом срока службы изделия в 4-7 лет. Но мало кто знает, что сами энергетические затраты на производство автомобильного аккумулятора в 50 раз больше, чем количество энергии вырабатываемое им на протяжении всего срока службы. К слову сказать, некоторые современные батареи рассчитаны на 500 циклов «заряд-разряд».

Факт 3. В Англии особое отношение к акб

В Великобритании большинство автомобилей по-прежнему используют стандартные проблемой загрязнения окружающей среды. С 1 января 2000 года все производители и импортеры аккумуляторных батарей будут отвечать за стоимость их сбора и утилизации. Для населения также предоставляется такая услуга. Штрафы аккумуляторные батареи. Но правительство этой страны всерьез обеспокоено за простой выброс использованной батареи очень большие.

Факт 4. В акб есть ртуть

Она содержится в бытовых аккумуляторах в очень большом количестве. Еще в 2003 году Директива WEEE обязала производителей аккумуляторных батарей исключить ртуть из их состава. Но технологически выполнить это невозможно.

Факт 5. Все акб приходят в негодность

Рабочий ресурс аккумулятора ограничен. Это происходит из-за того, что его компоненты со временем неизбежно деградируют. В первую очередь это касается свинцовых пластин и электролита.

Источник

История развития аккумуляторных батарей

Если бы 2700 лет назад древнегреческий философ Фалес не обратил внимание на взаимодействие шерсти и янтаря, если бы в 1600 году не был введен термин «электричество», а в 1800 году Аллесандро Вольта не заинтересовался пластинами из цинка и меди, возможно современный мир был бы намного скучнее.

Первые эксперименты

Как известно, первые опыты, показавшие возможность аккумулировать, то есть скоплять электрическую энергию, были произведены вскоре после открытия итальянским ученым Вольтой явлений гальванического электричества. Желая понять природу электричества и в прямом смысле слова «почувствовать его вкус», Алессандро Вольта экспериментировал с монетами, изготовленными из разных металлов. Положив одну из них на язык, а другую под, и соединив их проволокой, Вольта отмечал присутствие характерного кисловатого привкуса. Так острота вкусовых рецепторов человека привела к открытию гальванического электричества.

В 1801 году французский физик Готеро, пропуская через воду посредством платиновых электродов ток, обнаружил, что после того, как ток через воду прерван, можно, соединив между собой электроды, получить кратковременный электрический ток.

Ученый Риттер проделывал затем тот же опыт, употребляя вместо платиновых электродов электроды из золота, серебра и меди и, отделяя их друг от друга кусками сукна, пропитанными растворами солей, он получил первый вторичный, то есть способный отдавать запасенную в нем электрическую энергию, элемент.

Большое практическое усовершенствование в развитии аккумуляторов было внесено в 1859 году Гастоном Планте, который в результате длинного ряда опытов пришел к типу аккумулятора, состоящего из свинцовых пластин с большой поверхностью, которые при заряжении током покрывались окисью свинца, а, выделяя кислород и жидкость, отдавали электрический ток. Планте брал две полосы из листового свинца, прокладывал между ними полосы сукна и сворачивал полосы вокруг круглой палки. Затем получившийся сверток он стягивал резиновыми кольцами и ставил в сосуд с подкисленной водой. При многократном заряжании и разряжании такого аккумулятора на поверхности пластин образовывался активный действующий слой, который участвовал в процессе и придавал элементу большую емкость.

Современные свинцово-кислотные аккумуляторы

За всю историю развития свинцового аккумулятора принцип действия остался прежний. И сегодня при производстве свинцово-кислотных аккумуляторных батарей в корпус монтируют разнополярные электроды, разделенные сепаратором, заливают водный раствор серной кислоты (электролит) и соединяют однополярные электроды между собой с выводными борнами для подключения к источнику питания или зарядному устройству.

Читайте также:  Фаворит нижний новгород аккумуляторы

Но научно-технический прогресс не стоит на месте, а поэтому развитие и совершенствование получили конструктивные элементы свинцово-кислотных аккумуляторов. Прежде всего, это состав и конструкция электродов. Свинец мягкий материал, поэтому для придания прочности в сплав электродов малообслуживаемых батарей обычно добавляют сурьму, а для сокращения газовыделения в герметизированных аккумуляторах, где нет возможности восполнения уровня электролита – кальций.

Существуют различные сплавы электродов по составу. Тут может присутствовать, и селен, и олово, и даже серебро. По типу производят следующие типы электродов:

  • большой поверхности (электрод «Планте»);
  • трубчатый (панцирный);
  • стержневой;
  • намазной (решетчатый).

Каждый из этих типов монтируется в определенные серии аккумуляторных батарей в зависимости от условий эксплуатации. Это может быть и короткие режимы разрядов большими токами, и длительные разряды малыми токами и т.д.

Развитие получили и корпуса свинцовых аккумуляторов по материалу изготовления. В течение продолжительного времени корпус аккумуляторов изготавливался из дерева. Увы, реакции, происходящие в моменты окисления электродов, и кислотная среда батарей приводили к быстрому разрушению органической оболочки. Дерево заменили на эбонит – каучук с большим содержанием серы, обладающий высокими электроизоляционными свойствами. Сейчас корпуса изготовляют из полипропилена (РР), акрило-бутадиен-стирола (ABS) и стирол-акрил-нитрила (SAN). Всех их объединяет то, что они ударопрочные, различает степень огнестойкости, степень прозрачности материалов и состав синтетических добавок для придания стойкости к различным условиям эксплуатации.

Полюсные выводы также подверглись модернизации. Изготовляют их и в виде клеммного соединения, и конусного вида, и под различные диаметры болтов как внутреннего типа, так и под болты с гайкой, и сварного типа. Расположение также формируют в зависимости от размещения аккумуляторов на объектах: сверху, сбоку, с торца (так называемое фронт-терминальное исполнение).

Электролит тоже имеет различную плотность в зависимости от назначения аккумулятора. Для буферного режима эксплуатации он в пределах 1,24 кг/л, для циклического и стартерного, где идет повышенная нагрузка – в пределах 1,28 кг/л.

Но самое главное совершенство в конструкции получили разнообразие типов свинцово-кислотных аккумуляторов по типам герметизации. Сегодня в эксплуатации на объектах еще можно встретить так называемые обслуживаемые батареи (полностью открытые типы). В основном наибольшую популярность получили на объектах малообслуживаемые (заливные) аккумуляторы и герметизированные, которые, в свою очередь, разделяются на AGM-технологию со стекловолокнистым сепаратором и GEL-технологию, где электролит находится в загущенном состоянии.

Аккумуляторы по новым технологиям

Совершенствование конструкций свинцово-кислотных аккумуляторных батарей продолжается и сегодня. Например, в сплав электродов аккумуляторных батарей, выполненных по технологии AGM многие производители стали добавлять углеродный композит, называемый карбоном. Это позволило добиться снижения процесса сульфатации при частичном разряде, улучшения разрядных характеристик, увеличения цикличности использования, срока службы в буферном режиме и сроков хранения без подзаряда, сокращения сроков ускоренного заряда (повышенным напряжением) и уменьшения при этом тепловыделения.

При всех этих конструктивных отличиях общий принцип работы и протекания электрохимических процессов внутри батарей остается прежним.

Развитие индустрии аккумуляторных батарей движется настолько стремительно, что проследить за той чередой открытий, которые пришлись на последние пятьдесят лет практически невозможно. На сегодняшний день существует более 30 разновидностей аккумуляторов, при построении которых используются два различных электрода, чем и определяется их название. Сегодня на мировом рынке уже получили признание и такие типы аккумуляторных батарей, как никель-кадмиевые, никель-металл-гидридные, литий-ионные и другие. Ведутся и дальнейшие разработки в этом направлении. Имеются разработки по созданию литий-воздушных аккумуляторов (где в качестве окислителя используется кислород), литий-серных аккумуляторов (с электродами из серы и углерода), аккумуляторов с золотыми нанопроводниками (способные выдерживать до 200 тыс. циклов заряда-разряда), магниевых аккумуляторов (компания «Toyota»), твердотельных аккумуляторов (прототип суперконденсаторов), графеновых аккумуляторов (со сроками зарядки в пределах нескольких минут), натрий-ионных аккумуляторов (с использованием обычной соли), пенных аккумуляторов (на основе субстрата пенометалла – меди), алюминий-ионных аккумуляторов и эластичных (гибких носителей энергии) аккумуляторов.

Но, к сожалению, все эти разработки крайне медленно приближаются к коммерческому уровню поскольку все они пока не вышли в массовое производство, не доказали свои практические преимущества, а пробные партии имеют несравнимо высокую цену по сравнению с традиционными, проверенными временем, выпускаемых серийно промышленных образцов аккумуляторных батарей.

Будущее аккумуляторных батарей

Будущее автономного энергопитания во многом зависит от совершенствования аккумуляторов — они должны весить меньше, заряжаться быстрее и при этом производить больше энергии.

Поэтому пройдет еще немало времени, прежде чем сотовые телефоны смогут «жить» месяцами, электромобили проезжать тысячи километров на одной подзарядке аккумуляторной батареи, а дома хранить достаточно энергии, получаемой от солнечных батарей или других альтернативных источников энергии для того, чтобы отказаться от традиционной электроэнергетики.

Отправить заявку

Оставьте свои контактные данные, и наши специалисты свяжутся с вами, для консультации или оформления заказа

Источник