Из какого металла состоит аккумулятор

Обновлено: 29.04.2024

Информация из чего состоит автомобильный аккумулятор может заинтересовать не только автомобилистов, но и предприимчивых предпринимателей, которые хотят заработать. Содержащийся в АКБ лом, является цветным, а значит имеет высокую стоимость и может принести достаточно высокий доход, если сдать его в пункт приема. Давайте разберемся из чего изготавливают автомобильные аккумуляторы и какие вещества в нем содержатся, а также рассмотрим виды электролитов и принцип работы АКБ в современных транспортных средствах.

Из чего сделан автомобильный аккумулятор

Аккумуляторная батарея обеспечивает необходимым электричеством автомобиль, поэтому его можно встретить во всех машинах. Но в зависимости от модели и типа, АКБ могут иметь различный состав, конструкцию и принцип работы. В общем автомобильные аккумуляторы похожи, но только по внешним признакам и элементам. А вот состав деталей и конструктивные особенности значительно отличаются у обслуживаемых и необслуживаемых АКБ.

Элементы аккумулятора

Устройство АКБ может отличаться в зависимости от его разновидности, но при этом обычно во всех используется стандартный набор элементов. Эти части могут изготавливаться из разных материалов, но все компоненты играют важную роль в устройстве аккумулятора. Стандартный АКБ состоит из следующих частей:

Корпус – в современных моделях он изготавливается из ударопрочных видов полипропилена, что позволяет увеличить переносимость механического воздействия, постоянную вибрацию, внутри корпуса располагается 6 секций;
Сепараторы – выполняют роль диэлектриков, которые предохраняют элементы АКБ от замыкания, их изготавливают также обычно из устойчивого к кислоте полимера, установлены они между электродами;
Электроды – большинство современных АКБ имеют в роли этих элементов свинцовые пластины, в сплаве которых используются примеси, например, свинца и серной кислоты или легированного свинца;
Электролит – раствор из дистиллированной воды и серной кислоты, позволяющий протекать электрическому току от отрицательных к положительным электродам, в некоторых моделях используются отличительные составы, например, в дорогостоящих АКБ применяют гелевый электролитов.
Клеммы – обычно в автомобильных АКБ установлены 2 клеммы, но в некоторых моделях используют 4 клеммы, стандартного, азиатского или винтового типа.

В необслуживаемых аккумуляторных батареях вместо 6 пробок на корпусе установлено 2 клапана для сброса давления - через них сбрасывается газ который образовывается в процессе закипания электролита. Также некоторые модели дополнительно оснащаются «глазком», который позволяет контролировать уровень заряда и количество электролита.

Виды электролита АКБ

Основным отличительным компонентом автомобильной аккумуляторной батареи является электролит. На его основе формируется также наименование современных АКБ, что позволяет производителю заранее раскрыть карты перед потребителем и помочь с выбором определенной разновидности батареи. Раствор из активных веществ, которые обеспечивают накопление и удержание внутренней энергии в автомобильном источнике питания может быть щелочным или кислотным.

Самый популярный электролит в АКБ, это раствор из дистиллированной воды и кислоты. Такой состав регулярно требует обслуживания, так как при эксплуатации кислотной батареи, при заряде или из-за эксплуатации, происходит испарение электролита. В роли кислоты применяются различные химические составы, с применением мышьяка, хлора, железа, марганца.

Щелочные аккумуляторы изготавливаются с применением электролита из калиево-литиевого состава и дистиллированной воды. Такой состав является едким и опасным, поэтому обслуживание щелочных АКБ в домашних условиях не рекомендуется производить.

В некоторых современных моделях используются инновационные составы электролита. К таковым относятся составы из гелия, с графитом и углеродом, а также кремнием. Обычно производитель указывает это на упаковке. Такие составы повышают КПД в автомобильных аккумуляторах и увеличивают их срок службы.

Возможна ли переработка аккумуляторов

Вышедший из строя автомобильный аккумулятор нужно утилизировать, для чего автолюбители обращаются в специализированные сервисы по переработке электролита. На этом можно заработать, если обратиться в пункт приема «ВторБаза», который занимается переработкой АКБ, разбором и переплавкой металла из батареи. В организации помогут избавиться от отработанной батареи, нейтрализуя вредные вещества в электролите, безопасным для окружающей среды способом. Утилизация АКБ в Москве производится во всех приемных пунктах «ВторБаза» - кроме необходимого оборудования, все сотрудники компании умеют обращаться с ядовитыми химическими соединениями и соблюдают технику безопасности. Это гарантирует чистоту окружающей среды и вторичное использование всех элементов аккумуляторной батареи для автомобиля.

Принцип работы АКБ и основные характеристики

Чтобы понять, как работает автомобильный аккумулятор, нужно разбираться не только в физике, но и химии. Принцип работы этого устройства основан на электрохимической реакции, которая происходит со свинцом внутри электролита. При заряде АКБ, диоксид свинца уменьшается в количестве на отрицательных пластинах, при этом на положительных увеличивается количество металла. При разряде батареи и ее эксплуатации, происходит процесс окисления свинца на положительных пластинах, в то время как на отрицательных восстанавливается количество диоксида свинца. Одновременно с этим увеличивается количество воды, а серная кислота уменьшается в пропорциях. При зарядке АКБ – состав электролита приходит в норму при помощи обратного химического процесса.

Приобретая аккумулятор для своего автомобиля, не обязательно знать все параметры и характеристики, указываемые на батарее, а только к какой категории принадлежит ваш ДВС и какой объем двигателя у вашего автомобиля. Из особенностей которые нужно учитывать при выборе АКБ можно выделить следующее:

Чем больше объем двигателя, тем более емкий аккумулятор требуется;
В дизельных моторах используются АКБ с большей емкостью, чем в бензиновых, того же объема;
Если вы эксплуатируется автомобиль в условиях сильных морозов, нельзя покупать гелиевые АКБ.

Конечно многие обращают внимание и на другие параметры, указанные на аккумуляторе, что не обязательно. Обычно на самой батарее или в ее названии указывают какого типа батарея (например стартерная), ее емкость, мощность, время заряда, масса залитой батареи, параметры согласно стандартов других стран.

Перед тем как покупать АКБ, изучите технический паспорт своего транспортного средства, либо ознакомьтесь с параметрами старой батареи – это поможет не ошибиться с выбором и правильно сделать выбор с учетом особенностей вашего автомобиля. Если самостоятельно выбрать аккумулятор не получается, можно обратиться за консультацией к специалисту, например, к продавцу в автомобильном магазине.

Какие сплавы используются в аккумуляторах

Наиболее распространенный тип батарей, которые используются в современных автомобилях, — это свинцово-кислотный аккумулятор. Он назван так, потому что имеет в своем составе решетки, изготовленные из свинцовых сплавов. Свинцово-кислотная батарея получила широкое распространение, поскольку обладает весьма большим ресурсом работы и достаточно высокой удельной мощностью.

Свойства сплавов

Свойства сплава, из которого сделаны токоотводы АКБ, напрямую влияют на характеристики работы самого аккумулятора. Одно из главных требований, которые разработчики аккумуляторов предъявляют к сплаву, заключается в том, что он должен быть достаточно твердым и устойчивым к любым нагрузкам, которым АКБ подвергается в процессе работы. Очевидно, что сплав также должен хорошо проводить электрический ток и обладать рядом свойств, позволяющих без нарушения производственной технологии использовать его в процессе литья.

Существуют определенные требования и к коррозионной устойчивости. Это в особенности актуально для положительных токоотводов, так как именно они подвергаются увеличенным нагрузкам при работе аккумулятора. Под воздействием нагрузок положительная решетка способна не только деформироваться, но и покрыться слоем оксида свинца, который препятствует эффективному прохождению тока.
Посторонние и нежелательные примеси в свинцовом сплаве в целом ухудшают его характеристики и негативно влияют на работу АКБ. Происходит это из-за того, что в процессе коррозии положительной решетки эти примеси становятся частью активной массы и способствуют усилению процесса газообразования, а также стимулируют потерю воды.

Типы сплавов для АКБ

Однако добавки в сплавах, из которых производятся решетки для АКБ, конечно же, есть. Долгое время для производства решеток использовался свинцово-сурьмянистый сплав. Такие токоотводы можно найти в обслуживаемых АКБ. Применение сурьмы позволило сделать сплав более текучим, а значит, удобным для использования в процессе литья. Помимо этого, свинцово-сурьмянистый сплав хорошо проводит ток. Но есть и недостатки: наличие в сплаве сурьмы усиливает процесс газовыделения и приводит к повышенной потере воды в АКБ. Именно поэтому в такой аккумулятор необходимо регулярно добавлять воду.
Со временем появились и необслуживаемые аккумуляторы, в которых содержание сурьмы было снижено, а доля других добавок, наоборот, увеличена (добавки олова, мышьяка, серебра). Это позволило сохранить высокие литьевые свойства сплава и повысить его коррозионную стойкость.

Свинцово-кальциевый сплав, который стал использоваться со временем для производства стационарных аккумуляторов, не нашел широкого применения в автомобильных АКБ. Главным образом это обусловлено быстрым снижением емкости заряда. Однако в необслуживаемых гелевых аккумуляторах для производства отрицательных решеток использовался сплав свинца и кальция, а для производства положительных — малосурьмянистые сплавы. Со временем производители стали добавлять в сплав свинца и кальция олово, что улучшило свойства отрицательных токоотводов и позволило использовать при производстве технологию непрерывного литья.

Современный тренд

Говоря о свинцово-кислотных аккумуляторах, важно отметить, что свинцовые сплавы небезопасны для человека и окружающей среды. Добавки, которые содержатся в таких сплавах (сурьма и мышьяк), при химическом взаимодействии или в условиях избыточного заряда могут способствовать образованию токсичных газов. Во многом именно этим обусловлен тот факт, что при изготовлении свинцово-кислотных аккумуляторов производителям приходится использовать все больше автоматизированных операций.
В целом же современное состояние «аккумуляторного» сегмента довольно очевидно. Достаточно вспомнить о том, что одним из глобальных мегатрендов автомобилестроения является стремительный рост производства электромобилей. Именно поэтому усилия разработчиков АКБ в основ-ном направлены на улучшение характеристик литий-ионных аккумуляторов или АКБ из других сплавов, подходящих для использования в электрокарах и гибридах.

Как создают аккумуляторные батареи

Практически все современные гаджеты объединяет одна деталь — в них есть аккумуляторная батарея. И её ёмкость остаётся одним из главных критериев при выборе устройства. Мы живем в эру мобильности, и требования к аккумуляторам растут с каждым годом.

Батареи для ноутбуков (и многие другие) состоят из энергетических элементов, скомпонованных в связанные друг с другом ячейки. Ноутбуки, как и большая часть других мобильных устройств, работают на литий-ионных или литий-полимерных аккумуляторах.

Мало кто задумывается о том, как сложно создать аккумуляторную батарею, отвечающую требованиям времени. Сегодня вы узнаете, как их производят в промышленных масштабах… начиная с химических элементов.

Li-ion — литий-ионные

Широко распространённый литий-ионный аккумулятор состоит из электродов (катода из алюминиевой фольги и анода из медной), разделенных пористым сепаратором, пропитанным жидким электролитом. Пакет электродов помещен в герметичный корпус, катоды и аноды подсоединены к клеммам-токосъемникам. Корпус иногда оснащают предохранительным клапаном, сбрасывающим внутреннее давление при аварийных ситуациях или нарушениях условий эксплуатации.

Типичная литий-ионная перезаряжаемая батарея состоит из положительного электрода (зеленый), отрицательного электрода (красный) и разделяющим их слоем сепаратора (желтый). Ионы лития (Li +, синий) перемещаются от отрицательного электрода (анода) к положительному (катод). Во время зарядки происходит обратный процесс, ионы лития переносятся к аноду. Источник

Литий-ионный аккумулятор обладает высокой энергоплотностью, но быстро разряжается при использовании на морозе и может быть взрывоопасен при перезаряде выше 4,2 В. Если вы проколете литий-ионную батарею и создадите короткое замыкание, она загорится и возникнет действительно сильный огонь, который нельзя легко потушить с помощью обычного огнетушителя. Именно поэтому многие такие аккумуляторы оснащают специальной защитой.

Li-po — литий-полимерные

Литий-полимерный аккумулятор (литий-ионный полимерный аккумулятор) представляет собой усовершенствованную конструкцию литий-ионного аккумулятора. В таком аккумуляторе в качестве электролита используется не жидкость, а сухой полимерный материал (синтетический пластик). В отличие от Li-ion, Li-po безопаснее, может отдавать сильные токи и, благодаря полимерному материалу, может быть какой угодно толщины и формы.

Li-po и технологии

Ноутбук, оснащенный литий-полимерным аккумулятором, поддерживает в 3 раза больше циклов зарядки (то есть служит в 3 раза дольше), чем ноутбук со стандартным литий-ионным аккумулятором.

Эффективность энергопотребления достигается не только за счет химических свойств батареи. Если ноутбук остается подключенным к зарядке, когда аккумулятор уже полностью заряжен, это может привести к ухудшению рабочих характеристик аккумулятора и, соответственно, к сокращению срока его службы. Это может также стать причиной набухания аккумулятора из-за внутреннего накопления газов, вызванного окислением, а значит и деформированию или повреждению ноутбука. Дополнительные программные технологии позволяют установить предельный уровень заряда 60%, 80% или 100%, чтобы продлить срок службы батареи и уменьшить вероятность ее набухания.

Ноутбуки также оснащаются механизмом быстрой зарядки, с помощью которого аккумулятор заряжается за несколько десятков минут чуть более чем наполовину.

Li-po vs Li-ion

Положительные и отрицательные электроды Li-po и Li-ion имеют сходный химический состав. Основное различия между двумя видами батарей заключается в способе их компоновки. С литий-ионной технологией для оболочки можно выбрать только жесткий металлический корпус, в то время как литий-полимерная технология позволяет использовать мягкую оболочку для корпуса (пластиковая или алюминиевая фольга). При толщине до 3 мм Li-po имеет преимущество в емкости. При толщине более 3 мм Li-ion дает существенную выгоду в цене.

Существуют и другие виды аккумуляторов на основе лития: LiFePO4 — литий-железо-фосфатные, LiFeYPO4 — литий-железо-иттрий-фосфатные, и другие. Отличаются они различными добавками, улучшающими характеристики батареи. Однако в основе большей части новых экспериментов лежит всё тот же металл, пришедший на смену некогда популярным никель-кадмиевым и никель-металлгидридным аккумуляторам.

Литий

Очень легкий, очень мягкий металл серебристо-белого цвета.

Первые работы в области создания перезаряжаемого аккумулятора на основе лития были начаты в 1912 году, но до 1970-х эксперименты не выходили за пределы лабораторий из-за нестабильности лития. В 1980-х на основе технологий, разработанных в Оксфордском университете, стали появляться первые промышленные литиевые аккумуляторные батареи, которые быстро перегревались и выходили из строя. Только в 1991 году был создан аккумулятор, в котором металлический литий был заменен более безопасной ионной формой.
Литий снискал заслуженную популярность за счет своих особых свойств. Это один из самых легких металлов в периодической таблице, который действительно помогает сохранять большие объемы энергии в небольшом объеме и при незначительном весе. Однако популярность лития сегодня может привести к исчерпанию этого металла в будущем.

Добыча лития — это трудоемкий процесс даже в тех регионах, где металла много. На протяжении десятилетий коммерческое производство лития основывалось на минеральных рудных источниках, таких как сподумен, петалит и лепидолит. Однако извлечение лития из руды вдвое превышает стоимость производства из соляных растворов.

Основные залежи лития, пригодные для активной разработки, находятся в Южной Америке и Китае. На территории России больше всего лития содержится в слюде, сопровождающей месторождения редкоземельных металлов. До недавнего времени добыча лития из слюды стоила слишком дорого, но в 2017 году ученые НИТУ «МИСиС» представили установку, сделавшую добычу соединений лития из бедной руды вдвое дешевле.

Большая часть лития сегодня добывается из естественных водяных линз соляных озер, в насыщенных соляных растворах которых концентрируется хлорид лития, калий и натрий. Раствор выкачивается и выпаривается на солнце, полученная смесь солей перерабатывается.

Извлечение лития

Солончак Уюни содержит около 100 миллионов тонн лития, или от 50 до 70% его мировых запасов.

Крупнейший источник лития находится в Боливии — это солончак Уюни, высохшее соленое озеро, расположенное на высоте около 3650 м над уровнем моря. Имеет площадь 10 588 км². Внутренняя часть покрыта слоем поваренной соли толщиной 2-8 м. Хлорид лития, находящийся здесь в огромных количествах, пригоден для добычи из него лития, а раньше использовался в качестве замены обычной соли. Употреблять в пищу его перестали после открытия токсических эффектов.

Литиевый соляной пруд в Аргентине.

Для извлечения лития соляные растворы сначала перекачивают на поверхность в специальные пруды, где под воздействием солнца в течение нескольких месяцев происходит медленное испарение. Когда хлорид лития в испарительных прудах достигает оптимальной концентрации, раствор перекачивают на восстановительную установку, где фильтрацией удаляют из смеси нежелательные примеси.

Преобразование лития в металл производится в электролитической ячейке. Хлорид лития смешивается с хлоридом калия в соотношении 55% к 45% для того, чтобы произвести расплавленный эвтектический электролит. Далее электролизом расплава при температуре 600 °C получают расплавленный литий, который поднимается на поверхность электролита.

Другие химические элементы

Составляющие стоимости Li-ion батареи.

Внутри литий-ионного аккумулятора может использоваться несколько материалов для катодов. Первоначально основным компонентом катода был кобальт, но он имеет ограниченную доступность в природе и токсичен, что является огромным недостатком для массового производства. Сегодня кобальт частично замещается никелем, а также смесью кобальта, никеля и марганца.

Безопасная и долговечная батарея нуждается в надежном электролите, который может выдерживать существующее напряжение и высокие температуры и имеет длительный срок хранения, обеспечивая высокую подвижность ионов лития. Растворы электролита состоят из органических растворителей, соли LiPF6 (гексафторфосфат лития) и различных добавок.

Электролит высокой чистоты играет ключевую роль в транспортировке положительных ионов лития между катодом и анодом. Электролитные добавки улучшают стабильность, предотвращая деградацию раствора. Состав электролитов варьируется в зависимости от используемых анодных и катодных материалов, однако выбор электролита часто подразумевает компромисс между воспламеняемостью и электрохимическими характеристиками.

Полимерные электролиты представляют собой ионно-проводящие полимеры. Они часто смешиваются в композитах с керамическими наночастицами, что приводит к более высокой проводимости и устойчивости к более высоким напряжениям.

В литий-ионных батареях в качестве токоприемников используется разнообразная металлическая фольга — медная, никелевая или фольга из каталитической меди. Как правило, медная фольга ставится в качестве отрицательного электрода для коллектора анодного тока, а алюминиевая фольга применяется в качестве положительного электрода для катодного токосъемника.

Строение Li-po батареи

Анод состоит из смеси графита и лития (возможно также использование интерметаллидов или кремния), в то время как катод объединяет литий и другие металлы (материалы катода требуют чрезвычайно высокой чистоты и должны быть почти полностью очищены от нежелательных металлических примесей — железа, ванадия и серы).

Отделяет катод от анода сепараторный материал из полипропилена, полиэтилена или другого схожего полимерного материала. Сепараторы большинства батарей состоят из очень простых пластиковых пленок, которые имеют правильный размер пор, чтобы позволить ионам перемещаться, блокируя при этом другие элементы. В случае жидкого электролита сепаратор представляет собой вспененный материал, который пропитывается электролитом и удерживает его на месте.

Процесс производства батареи

Основы для анода и катода поставляются на завод в виде черного порошка, и для неподготовленного глаза они почти неотличимы друг от друга. Порошок очень мелкой фракции, чтобы достичь максимальной эффективной площади поверхности электродов. Форма частиц также важна. Предпочтительны гладкие сферические крупицы с закругленными краями, поскольку острые кромки или шелушащиеся поверхности чувствительны к высоким электрическим нагрузкам.

Аноды и катоды в литиевых батареях имеют одинаковую форму и выполняются по аналогичным процессам на идентичном оборудовании. Но поскольку загрязнение между анодным и катодным материалами приведет к разрушению батареи, то для предотвращения контакта материалов их обычно обрабатываются в разных цехах.

Первая стадия производства заключается в смешивании материалов электродов и нанесении суспензии на поверхность фольги. Активные электродные материалы покрываются с обеих сторон металлической фольгой, которая действует как токоприемник, проводящий ток внутри и снаружи ячейки. Затем фольга с материалами сушится, разрезается на узкие полоски и сворачивается в несколько слоев. Это требует постоянного контроля, поскольку любые заусенцы на краях полосок фольги могут привести к внутренним коротким замыканиям в ячейках.

В процессе сборки батареи сепаратор зажимают между анодом и катодом. После помещения батареи в корпус ее заполняют электролитом и запечатывают. Это должно выполняться в «сухой комнате», так как электролит реагирует с водой. Влага приведет к разложению электролита с выбросом токсичных газов.

Электроды помещают в корпус, оставляя отверстие для добавления электролита/

Как только сборка ячейки будет завершена, она должна пройти хотя бы один контролируемый цикл зарядки/разрядки. Процесс зарядки начинается с низкого напряжения, которое постепенно нарастает. Только после прохождения теста батарея покинет завод и отправится дальше.

В будущем, несомненно, появятся новые виды аккумуляторов. Возможно, тогда литий останется в прошлом. Пока же есть еще множество возможностей для улучшения характеристик существующих аккумуляторных батарей.

АКБ: устройство, принцип работы, характеристики автомобильного аккумулятора

Конструкция автомобильного аккумулятора

Каждый, кто хоть раз держал в руках автомобильный аккумулятор, знает, сколько весит это устройство. Причина этого заключается в том, что он плотно упакован свинецсодержащими элементами.

В легковых автомобилях, требующих 12-вольтовой батареи, используется стандартная схема.

Шесть 2-вольтовых элементов (обычно называемых банками) соединены в общем корпусе.
Каждая ячейка состоит из положительного и отрицательного электродов: свинцовых решеток, на которых «напечатан» активный ингредиент. Электроды разделены сепараторами, чтобы они не соприкасались друг с другом.
Все это заполнено электролитом — смесью воды и серной кислоты.

Активный компонент на сетках различается по составу: для анода (положительного электрода) используется диоксид свинца, а для катода (это отрицательный электрод) — губчатый свинец. В обоих случаях к свинцовым компонентам добавляются вспомогательные вещества (лигатуры) для улучшения характеристик батареи.

Принцип работы аккумулятора

В форме, описанной выше, батарея считается «заряженной». Когда любое устройство, требующее энергии, подключается к клеммам аккумулятора, свинцовые компоненты вступают в реакцию с оксидом серы и водой. Сера и свинец вступают в реакцию и превращаются в сульфат свинца и воду. Кислоты в электролите становится меньше, воды больше, плотность электролита уменьшается, и через некоторое время серы становится недостаточно для реакции со свинцовыми компонентами. Аккумулятор разряжается.

Основные технические характеристики аккумуляторов

Номинальная емкость аккумулятора

Номинальная емкость элемента — это способность накапливать и отдавать электроэнергию при постоянном токе; она определяет время автономной работы ИБП. Емкость электрической батареи показывает время, необходимое для подачи энергии на подключенную нагрузку.

Важно: Емкость не указывает на полную энергию батареи, т.е. энергию, которая может быть запасена в полностью заряженной батарее. Чем выше напряжение батареи, тем больше энергии она содержит.

Емкость всегда указывается на аккумуляторе, а также на упаковке, поскольку именно по этому критерию большинство пользователей выбирают подходящую модель.

Пусковой ток

Ток, потребляемый двигателем стартера при запуске силового агрегата, называется пусковым током. Пусковой ток или ток стартера вырабатывается при повороте ключа зажигания и запуске двигателя стартера. Единицей измерения является ампер. Ток холодного пуска — это показатель того, как поведет себя аккумулятор в холодную погоду и сможет ли он запустить двигатель при отрицательных температурах. Он показывает количество тока, которое батарея способна выдать в первые 30 секунд при температуре -18°C. Высокие пусковые токи увеличивают вероятность запуска автомобиля при отрицательных температурах.

Полярность

Порядок, в котором клеммы аккумулятора, т.е. соединения проводов тока, расположены на крышке аккумулятора, называется полярностью. Имеется только два полюса, положительный и отрицательный, а цепи — прямая и обратная.

Прямая полярность — это национальная разработка. Чтобы определить его, поверните батарею так, чтобы этикетка находилась перед глазами. Если плюсовая клемма находится слева, а минусовая — справа, можно сказать, что батарея имеет прямую полярность. В иностранных автомобилях устанавливаются аккумуляторы с обратной полярностью.

Прямая обратная полярность

Исполнение корпуса

Большинство батарей имеют ударопрочный полипропиленовый корпус, который характеризуется как легкий материал, не вступающий в химическую реакцию с коррозийным электролитом в батарее. Он достаточно устойчив к перепадам температур, происходящим под капотом автомобиля, при жаре до +60 ̊C и морозе до -30°C. Корпус большинства аккумуляторов состоит из ручки для переноски, заглушки, индикатора заряда и клемм для подключения к сети. Вес батареи емкостью 55 Ач составляет приблизительно 16,5 кг. Традиционно появляются американские, европейские, азиатские и российские типы жилья.

Европейский и американский типы имеют одинаковые размеры. Например, батареи емкостью 60 Ач имеют общую высоту от 17,5 до 19 сантиметров. Азиатские немного выше, до 22 сантиметров, из-за верхнего расположения электродов. Поэтому важно проанализировать возможности пространства под капотом, чтобы защитить аккумулятор клеммной колодкой и избежать короткого замыкания в случае случайного контакта с металлическими частями кузова.

В случае батарей европейского типа клеммы утоплены, а их верхний край не выступает над поверхностью крышки. Иногда клеммы дополнительно защищены от внешних воздействий специальными крышками. Корпус азиатского типа представляет собой коробку, в которой клеммы расположены на верхней крышке, а верхний край клемм является самой высокой точкой батареи. О том, какую клемму следует отсоединить от аккумулятора в первую очередь, читайте здесь.

Важно: При покупке батареи обратите внимание, что европейские производители указывают размеры батареи относительно ее корпуса. Азиатские бренды могут указывать высоту батареи с клеммами или без них.

Стандартный российский аккумулятор

Идентификация	Описание письма
А	Батарея имеет общую крышку для всего корпуса
З	Корпус батареи затоплен, и батарея полностью заряжена в начале
Э	Корпус батарейного моноблока изготовлен из эбонита
Т	Корпус моноблока аккумулятора изготовлен из термопластичного материала
М	В корпусе используются пластиковые обоймы из ПВХ мин.
П	В конструкции используются полиэтиленовые сепараторы конвертного типа

Европейские и американские гильзы имеют одинаковые размеры

Тип и размер клемм

Батареи выпускаются с тремя различными размерами клемм: евро тип — 1, и азиатский тип — 3, тип bolt-on — американский стандарт. Клеммная колодка евро типа имеет диаметр 19,5 мм для плюсовой стороны и 17,9 мм для минусовой стороны. В Азии диаметр плюсовой клеммы составляет 12,7 мм, а диаметр минусовой клеммы — 11,1 мм. Винтовые клеммы расположены на боковой стороне батареи и на верхней части. Винт, соединенный с кабелем, вставляется через отверстие в клемме и фиксируется гайкой.

американский стандарт

Тип крепления

При выборе батареи особое внимание следует уделить типу крепления батареи, при этом батарея должна крепиться либо снизу, либо сверху. Элемент с верхним расположением крепится с помощью специальной монтажной рамы, которая закрывает батарею. Батарея крепится с помощью стержня и двух штырей. Такой способ установки и крепления аккумулятора чаще встречается на китайских или корейских автомобилях.

Этот тип крепления распространен в азиатских автомобилях.

Нижнее крепление используется на европейских автомобилях. На нижней стороне корпуса батареи имеется выступ, который с помощью пластины и болта крепит батарею к платформе.

Нижняя скоба

Виды аккумуляторов

Пытаясь улучшить характеристики автомобильных батарей, инженеры испробовали множество способов. В результате сегодня мы имеем различные типы батарей, которые отличаются по химическому составу активных компонентов и по конструкции.

Классификация по составу активного вещества

В первых аккумуляторах использовались свинцовые пластины, но их конструкция вскоре стала неудовлетворительной для инженеров и потребителей: они были тяжелыми, неэффективными и недолговечными.

Первым усовершенствованием стало добавление сурьмы к свинцу, что серьезно увеличило срок службы батареи.
Следующим шагом было снижение процентного содержания сурьмы до оптимальной концентрации. Это привело к разработке смесителей, не требующих особого ухода, так что воду приходилось доливать гораздо реже.
Следующим шагом стало использование металлического кальция для покрытия пластин, и так появились кальциевые батареи (они же Ca-Ca). Кальций существенно изменил рабочие параметры батареи: раньше потеря воды в результате электролиза при напряжении 12 вольт требовала постоянной доливки, но кальциевые лигатуры позволили увеличить этот порог до 16 вольт. Это позволило создать необслуживаемые батареи в полностью герметичном, неразрушимом корпусе.

Но у кальциевых батарей есть и огромный недостаток: восприимчивость к полной разрядке. Сульфат кальция, оседающий на электродах, не полностью разлагается во время зарядки, а это значит, что один глубокий разряд может «убить» батарею.

Самое современное решение — гибридные батареи (они же Ca+): кальций присутствует только на положительном электроде (потому что именно там вода распадается при электролизе), а отрицательный электрод покрыт свинцом с низким содержанием сурьмы.

Классификация по типу электролита

Традиционная жидкостная технология, предполагающая заливку раствора кислоты и воды в аккумулятор, вызывала множество нареканий. Например, чувствительность к наклонам и вибрации, а также обслуживание батареи также не были особенно приятными. В целом, технология имеет возможности для развития.

Затем появилась технология AGM. В батарее AGM электролит «связан» волокнистыми слоями сепаратора. Это дает аккумулятору дополнительные преимущества: сепараторы сжимают активный слой и не позволяют ему отставать от пластин, имеют более высокую проводимость, чем жидкость, и способствуют более сильному току.

Срок эксплуатации и циклы заряд-разряд.

Срок службы батареи определяется количеством циклов заряда-разряда, а не временем. Единого срока службы батареи не существует; производители определяют срок службы батареи на основании технических характеристик конкретной модели батареи. Это зависит от условий эксплуатации: чем глубже разряжена батарея, тем меньше циклов возможно.

Циклы зарядки-разрядки указываются до тех пор, пока не сохранится 60% первоначальной емкости. Например, производитель указывает количество циклов 600 при разряде 60%. Это означает, что после 600 идеальных циклов заряда-разряда (т.е. при температуре 20°C) полезная емкость батареи составит 60% от первоначальной. При такой потере емкости уже рекомендуется замена батареи.

В случае с батареями AGM заявленный срок службы обычно составляет 12 лет, а максимальное количество циклов — 1200 при разряде 20%. Годовой урожай составляет 100 таких циклов, месячный — около 8.

Срок службы свинцово-кислотных батарей варьируется от 300 до 3 000 циклов.

Рекомендуется не превышать нормальную скорость разряда батареи более чем на 20-30%, а скорость глубокого разряда — более чем на 70%.

Из чего сделан и что внутри аккумулятора

Несмотря на все технологические достижения, аккумуляторные батареи, изобретенные в середине 19 века, до сих пор используются в автомобилях.

Изобретателем батареи считается Гастон Плант, который изобрел ее в 1860 году. Современный аккумулятор был изобретен в 1878 году, когда его усовершенствовал Камиль Фур.

С тех пор батареи принципиально не изменились, все изменения были лишь косметическими, касающимися их внешнего вида и качества изготовления компонентов.

Такие батареи называются свинцово-кислотными, и это название описывает принцип их работы.

Рисунок 19 века, показывающий поперечное сечение одной из первых батарей.

Таким образом, батарея состоит из следующих основных частей:

Дело;
Обложка;
Отрицательные электроды;
Положительные электроды;
Положительная клемма;
Отрицательная клемма;
Подключение перемычки;
Заправочные пробки;
Электролит

Далее рассмотрим отдельные компоненты дизайна.

Поэтому корпус и крышка аккумулятора изготовлены из нейтрального к кислотам пластика.

Отрицательные пластины, как и положительные, состоят из металлического свинца и имеют форму фермы.

В отрицательной пластине щели в свинцовой решетке заполняются металлическим свинцом в виде спрессованного порошка. В положительной пластине впрессован порошок диоксида свинца (PbO2).

Между пластинами расположены сепараторы, которые представляют собой микропористые пластины из эбонита или ревертекса. Оба материала можно считать разновидностью резины и изготавливать из нее.

Цель сепараторов — отделить положительные электроды от отрицательных и предотвратить их короткое замыкание, которое может произойти в результате вибрации двигателя и всего автомобиля.

Две клеммы изготовлены из свинцового металла и используются для подключения аккумулятора к бортовой сети автомобиля. Перемычки также изготавливаются из свинца и используются для соединения различных банок вместе, образуя единый аккумулятор.

По названию этой детали легко догадаться, для чего используется крышка заливной горловины. Он используется для заполнения батареи электролитом.

Последней в списке, но, тем не менее, одной из самых важных частей батареи является электролит. Он состоит из 30%-ного раствора серной кислоты (H2SO4) и дистиллированной воды.

Срок службы аккумулятора

Несмотря на то, что в настоящее время ведутся исследования по улучшению характеристик и повышению безопасности бортовой электросистемы автомобиля, кислотные аккумуляторы по-прежнему используются наиболее часто.

На срок службы батареи влияют следующие факторы:

Температура, при которой работает источник питания;
Конструкция аккумулятора;
Эффективность и производительность генератора переменного тока;
Крепление аккумулятора;
Условия вождения;
Потребляемая мощность при выключенном устройстве.

Правильное хранение неиспользованной батареи описано здесь .

Большинство кислотных аккумуляторов имеют короткий срок службы — самые качественные из них при правильной эксплуатации прослужат от пяти до семи лет. Большинство из них — это модели, не требующие технического обслуживания. Они идентифицируются по названию бренда — известные производители не портят свою репутацию некачественной продукцией. Такие товары также будут иметь длительный гарантийный срок — не менее двух лет.

Бюджетный вариант прослужит три года, а гарантия на них не превысит 12 месяцев. С таким вариантом не стоит спешить, так как невозможно создать идеальные условия для батареи.

Хотя срок службы не может быть указан в годах — он такой же, как у автомобильных шин, о чем говорилось в другой статье. В среднем батарея должна прослужить 4 000 циклов зарядки/разрядки.

Полярность

Батареи, произведенные в разных странах, имеют разное расположение положительных и отрицательных клемм. Если вы установите в автомобиль аккумулятор с перевернутыми клеммами, вы можете повредить аккумулятор и электрические системы автомобиля.

Читайте также: