Что находится в аккумуляторе – Кислотные аккумуляторы; чтобы больше не было отвратительно читать то что люди о них пишут

Содержание

Что находится внутри аккумулятора — Автомобильный портал AutoMotoGid

Автомобильный аккумулятор выполняет три функции. Основанная функция АКБ – это запуск двигателя. Также, батарея питает бортовые электрические устройства – при неработающем двигателе. Вторая важная функция – возможность аварийного питания, источником которого аккумулятор выступает в случае поломки генератора. Третья функция – это достижение баланса напряжения, которое поступает от генератора. Эта функция характерна для инжекторных двигателей.

Устройство аккумулятора автомобиля существенно не меняется уже много десятилетий. Хотя развитие технологий и появление новых материалов более высокого качества способствует более надежной конструкции и работе АКБ.

Основу работы аккумулятора составляет принцип возникновения разности потенциалов – то есть, напряжения. Оно возникает между пластинами, которые погружены в раствор электролита.

АКБ – устройство, которое, в зависимости от типа и производителя, имеет определенные конструктивно-технологические различия. Но общий принцип – одинаков: все аккумуляторные батареи содержат электроды, разделенные сепараторами, и помещенные в пространство, заполненное электролитом.

Корпус

Корпус аккумулятора состоит из двух частей: основной глубокой емкости и закрывающей крышки. Она может быть оснащена горловинами с пробками или системой, при помощи которой стабилизируется давление внутри батареи, и отводится образующийся газ. Конструкция корпуса зависит от типа АКБ.

Сам корпус изготовлен из материала, к которому предъявляются большие требования прочности и безопасности. Он должен быть устойчив к воздействию агрессивных химических реагентов, переносить колебания температуры и сильную вибрацию. В большинстве современных аккумуляторов корпус сделан из полипропилена.

Внутренние отсеки

Стандартное устройство аккумуляторной батареи представляет собой контейнер, состоящий из шести секций (или, как их называют, «банок»). Каждая секция – это отдельный источник питания. Она вырабатывает порядка 2 – 2,1 В. Стандартная АКБ рассчитана на 12 В.

В каждой из ячеек находится набор (или пакет) из отдельных пластин с чередующейся полярностью. То есть, одна пластина положительная, другая отрицательная. Причем, пластины отделены друг от друга. Пластины сделаны из свинца и имеют решетчатую структуру в виде прямоугольных сот. Это облегчает нанесение них активной массы – основного рабочего реагента.

Пластины

Для увеличения прочности пластин в них добавляют сурьму. У этой технологии есть и свои недостатки: присутствие сурьмы способствует выкипанию воды из электролита. Это – основная причина, по которой практически во все типы АКБ необходимо доливать воду. Но технологии не стоят на месте. Устройство автомобильных аккумуляторов совершенствуется. Количество сурьмы в свинцовых пластинах значительно уменьшилось, благодаря чему появились малообслуживаемые и гибридные аккумуляторы.

На положительный электрод наносится двуокись свинца, на отрицательный – губчатый свинец. Внутрь заливается электролит, который является водным раствором серной кислоты.

Каждая чередующаяся пластина является электродом, имеющим противоположную полярность. Таким образом, с целью предотвращения замыкания, между каждой парой пластин располагается сепаратор. Он изготовлен из пористого пластика и не создает препятствий для циркуляции электролита внутри ячейки.

Пластин с отрицательной полярностью больше на 1 единицу, так как каждая пластина с положительным зарядом помещена между двумя отрицательными (минусовыми).

Пакет с пластинами надежно фиксируется, чтобы предотвратить смещение и деформацию. Фиксация осуществляется при помощи специального бандажа. Токовыводы пластин (плюсовые и минусовые) объединены в пары. Концентрация энергии происходит при помощи токосборников – на выводные борны аккумулятора. К ним токоприемные клеммы.

Устройство АКБ обеспечивает максимальную надежность. Современные аккумуляторы – это качественные устройства, выступающие источниками питания даже для самых мощных автомобилей.

Виды современных аккумуляторов

Современные АКБ подразделяются на два основных вида: классические и необслуживаемые. Классические существуют уже больше ста лет и описаны выше. Необслуживаемые аккумуляторные батареи были созданы всего несколько десятилетий назад. Они эффективно работают в любом, даже перевернутом, положении. Вместо жидкого электролита в них применяется гелиевый, или адсорбированный сепараторами. Устройство автомобильного аккумулятора, который является необслуживаемым, подразумевает максимальную герметичность. Для отвода газов, которые выделяются при заряде и разряде, предусмотрен специальный клапан.

Главное различие необслуживаемых АКБ от классических – в более низких разрядных и зарядных токах. Причина – в конструкции необслуживаемых батарей. При больших токах классическая АКБ активно выделяет газ и «закипает». У необслуживаемых и герметизированных батарей этого нет.

АКБ или аккумуляторные батареи – это оборудование, которое состоит из нескольких аккумуляторов. Оно может накапливать, хранить и расходовать энергию. Благодаря обратимости химических процессов, происходящих внутри аккумулятора, такие устройства могут заряжаться и разряжаться многократно.

Сфера применения аккумуляторов весьма обширна. Они применяются в автомобилях и различной бытовой технике, например, в пультах ДУ и ноутбуках. Но также и в качестве резервных источников питания в медицинской сфере, производстве, космической отрасли, дата-центрах.

Виды и типы АКБ

Сегодня производят около 30 типов аккумуляторов. Такое большое количество обуславливается возможностью применять в качестве электродов и электролитов различные химические элементы. Именно от материала электрода и состава электролита зависят все характеристики аккумулятора.

Мы не будем приводить все типы, а лишь дадим небольшую таблицу с описанием наиболее распространенных:

Устройство

1 — Отрицательный электрод
2 — Разделительный слой
3 — Положительные электроды
4 — Отрицательный контакт
5 — Предохранительный клапан
6 — Положительные электроды
7 — Положительный контакт

Аккумуляторные батареи состоят из нескольких банок аккумуляторов, соединенных либо параллельно, либо последовательно. Последовательное соединение применяют в целях увеличения напряжения, а параллельное для увеличения силы тока.

Каждый из отдельно взятого аккумулятора в АКБ состоит из двух электродов и электролита, помещенных в корпус из специального материала.

Электрод с отрицательным зарядом – анод, с положительным зарядом – катод. Анод содержит восстановитель, катод – окислитель. Внутри корпуса аккумулятора стоит разделительная пластина, которая не позволяет электродам замыкаться.

Электролит – водный раствор, в который погружены оба электрода.

При разрядке аккумулятора восстановитель анода начинает окисляться и выделяются электроны. Электроны затем попадают в электролит и оттуда движутся к катоду, при этом создавая разрядный ток. Попадая в катод электроны восстанавливают его окислитель. Простыми словами можно описать процесс так: электроны идут от отрицательного электрода к положительному и создают разрядный ток.

При зарядке аккумулятора электроды меняются своим химическим составом и происходит обратная реакция. Электроны здесь двигаются от положительного анода к отрицательному катоду.

Особенности разных типов АКБ

Свинцово-кислотные аккумуляторы

Разработан Гастоном Планте в 19 веке. Эти аккумуляторные батареи сегодня наиболее актуальны благодаря дешевизне и универсальности. Сфера их применения обширна ввиду большого количества разновидностей этого типа. В качестве отрицательно заряженных электродов здесь используется оксид свинца. Положительные электроды выполняются из свинца. Электролит – серная кислота.

У свинцовых-кислотных батарей есть следующие разновидности:

LA – аккумуляторы с напряжением 6 или 12 Вольт. Традиционное устройство для осуществления запуска двигателей автомобилей. Требуют постоянного обслуживания и вентиляции.
VRLA – напряжением 2, 4, 6 или 12 Вольт. Клапанно-регулируемая свинцово-кислотная аккумуляторная батарея. Как видно из названия этот АКБ укомплектован разгрузочным клапаном. Его роль – минимизировать выделение газа и расход воды. Такие батареи можно устанавливать в жилых помещениях.
AGM VRLA – как и предыдущий тип оснащен клапаном, но имеет совсем другие свойства. В аккумуляторах, сделанных по технологии AGM роль сепаратора играет стекловолокно. Его микропоры пропитаны жидким электролитом. Такие АКБ не требуют обслуживания и устойчивы к вибрациям.
GEL VRLA – подвид свинцово-кислотных аккумуляторов с гелеобразным электролитом. Благодаря этому увеличен их ресурс заряда/разряда. Не требуют обслуживания.

OPzV – герметичные аккумуляторы используемые в области телекоммуникации и для аварийного освещения. Электролит, как и в предыдущем случае гелевый. В электродах содержится кальций, благодаря которому срок службы такого типа батарей – 20 лет.
OPzS – катод таких аккумуляторов имеет трубчатую структуру. Это существенно повышает циклический ресурс этого типа батарей. Служит также около 20 лет. Выпускается в виде АКБ с напряжением от 2 до 125 В.

Литий-ионные аккумуляторы

Был впервые выпущен Sony в 1991 году и с тех пор активно применяется в бытовой технике, электронных устройствах. Практически все мобильные телефоны, ноутбуки, фотоаппараты и видеокамеры оснащены таким видом батарей. Роль катода здесь играет литий-ферро-фосфатная пластина. Отрицательный анод – каменноугольный кокс. Положительный ион лития переносит заряд в таких батареях. Он может проникать в кристаллическую решетку других материй и образовывать с ними химическую связь. Преимуществом этого типа является высокая энергоемкость, низкий саморазряд и отсутствие нужды в обслуживании.

Литий-ионные аккумуляторные батареи также, как и их свинцовые аналоги имеют большое количество подтипов. В данном случае подтипы отличаются между собой составом катода и анода. Напряжение литий-ионных аккумуляторов варьируется в пределах от 2,4 до 3,7 В.

Одним из самых известных подтипов является литий-полимерные аккумуляторные батареи. Они появились сравнительно недавно и быстро завоевал популярность. Она обусловлена тем, что в литий-полимерных батареях используется твердый полимерный электролит. Это позволяет создавать батареи любой формы. При этом стоимость этих батарей всего лишь на 15% выше обычных литий-ионных.

В широком смысле слова в технике под термином «Аккумулятор» понимается устройство, которое позволяет при одних условиях эксплуатации накапливать определенный вид энергии, а при других — расходовать ее для нужд человека.

Их применяют там, где необходимо собрать энергию за определенное время, а затем использовать ее для совершения больших трудоемких процессов. Например, гидравлические аккумуляторы, используемые в шлюзах, позволяют поднимать корабли на новый уровень русла реки.

Электрические аккумуляторы работают с электроэнергией по этому же принципу: вначале накапливают (аккумулируют) электричество от внешнего источника заряда, а затем отдают его подключенным потребителям для совершения работы. По своей природе они относятся к химическим источникам тока, способным совершать много раз периодические циклы разряда и заряда.

Во время работы постоянно происходят химические реакции между компонентами электродных пластин с заполняющим их веществом — электролитом.

Принципиальную схему устройства аккумулятора можно представить рисунком упрощенного вида, когда в корпус сосуда вставлены две пластины из разнородных металлов с выводами для обеспечения электрических контактов. Между пластинами залит электролит.

Работа аккумулятора при разряде

Когда к электродам подключена нагрузка, например, лампочка, то создается замкнутая электрическая цепь, через которую протекает ток разряда. Он формируется движением электронов в металлических частях и анионов с катионами в электролите.

Этот процесс условно показан на схеме с никель-кадмиевой конструкцией электродов.

Здесь в качестве материала положительного электрода используют окислы никеля с добавками графита, которые повышают электрическую проводимость. Металлом отрицательного электрода работает губчатый кадмий.

Во время разряда частицы активного кислорода из окислов никеля выделяются в электролит и направляются на отрицательные пластины, где окисляют кадмий.

Работа аккумулятора при заряде

При отключенной нагрузке на клеммы пластин подается постоянное (в определенных ситуациях пульсирующее) напряжение большей величины, чем у заряжаемого аккумулятора с той же полярностью, когда плюсовые и минусовые клеммы источника и потребителя совпадают.

Зарядное устройство всегда обладает большей мощностью, которая «подавляет» оставшуюся в аккумуляторе энергию и создает электрический ток с направлением, противоположным разряду. В результате внутренние химические процессы между электродами и электролитом изменяются. Например, на банке с никель кадмиевыми пластинами положительный электрод обогащается кислородом, а отрицательный — восстанавливается до состояния чистого кадмия.

При разряде и заряде аккумулятора происходит изменение химического состава материала пластин (электродов), а электролита не меняется.

Способы соединения аккумуляторов

Величина тока разряда, которую может выдержать одна банка, зависит от многих факторов, но в первую очередь от конструкции, примененных материалов и их габаритов. Чем значительнее площадь пластин у электродов, тем больший ток они могут выдерживать.

Этот принцип используется для параллельного подключения однотипных банок у аккумуляторов при необходимости увеличения тока на нагрузку. Но для заряда такой конструкции потребуется поднимать мощность источника. Этот способ используется редко для готовых конструкций, ведь сейчас намного проще сразу приобрести необходимый аккумулятор. Но им пользуются производители кислотных АКБ, соединяя различные пластины в единые блоки.

В зависимости от применяемых материалов, между двумя электродными пластинами распространенных в быту аккумуляторов может быть выработано напряжение 1,2/1,5 или 2,0 вольта. (На самом деле этот диапазон значительно шире.) Для многих электрических приборов его явно недостаточно. Поэтому однотипные аккумуляторы подключают последовательно, причем это часто делают в едином корпусе.

Примером подобной конструкции служит широко распространенная автомобильная разработка на основе серной кислоты и свинцовых пластин-электродов.

Обычно в народе, особенно среди водителей транспорта, принято называть аккумулятором любое устройство, независимо от количества его составных элементов — банок. Однако, это не совсем правильно. Собранная из нескольких последовательно подключенных банок конструкция является уже батареей, за которой закрепилось сокращенное название «АКБ» . Ее внутреннее устройство показано на рисунке.

Любая из банок состоит из двух блоков с набором пластин для положительного и отрицательного электродов. Блоки входят друг в друга без металлического контакта с возможностью надежной гальванической связи через электролит.

При этом контактные пластины имеют дополнительную решетку и отдалены между собой разделительной пластиной — сепаратором.

Соединение пластин в блоки увеличивает их рабочую площадь, снижает общее удельное сопротивление всей конструкции, позволяет повышать мощность подключаемой нагрузки.

С внешней стороны корпуса такая АКБ имеет элементы, показанные на рисунке ниже.

Из него видно, что прочный пластмассовый корпус закрыт герметично крышкой и сверху оборудован двумя клеммами (обычно конусной формы) для подключения к электрической схеме автомобиля. На их выводах выбита маркировка полярности: «+» и «-». Как правило, для блокировки ошибок при подключении диаметр положительной клеммы немного больше, чем у отрицательной.

У обслуживаемых аккумуляторных батарей сверху каждой банки размещена заливная горловина для контроля уровня электролита или доливки дистиллированной воды при эксплуатации. В нее вворачиваются пробка, которая предохраняет внутренние полости банки от попадания загрязнений и одновременно не дает выливаться электролиту при наклонах АКБ.

Поскольку при мощном заряде возможно бурное выделение газов из электролита (а этот процесс возможен при интенсивной езде), то в пробках делаются отверстия для предотвращения повышения давления внутри банки. Через них выходят кислород и водород, а также пары электролита. Подобные ситуации, связанные с чрезмерными токами заряда, желательно избегать.

На этом же рисунке показано соединение элементов между банками и расположение пластин-электродов.

Стартерные автомобильные АКБ (свинцово-кислотные) работают по принципу двойной сульфатации. На них во время разряда/заряда происходит электрохимический процесс, сопровождающийся изменением химического состава активной массы электродов с выделением/поглощением в электролит (серную кислоту) воды.

Этим объясняется повышение удельной плотности электролита при заряде и снижение при разряде батареи. Другими словами, величина плотности позволяет оценивать электрическое состояние АКБ. Для ее замера используют специальный прибор — автомобильный ареометр.

Входящая в состав электролита кислотных батарей дистиллированная вода при отрицательной температуре переходит в твердое состояние — лед. Поэтому, чтобы автомобильные аккумуляторы не замерзали в холодное время, необходимо применять специальные меры, предусмотренные правилами эксплуатации.

Какие существуют типы аккумуляторов

Современное производство для различных целей выпускает более трех десятков разнообразных по составу электродов и электролиту изделий. Только на основе лития работает 12 известных моделей.

В качестве металла электродов могут встретиться:

Электрический аккумулятор — Википедия

Зарядное устройство «Duracell», для заряжания как аккумуляторов типоразмеров AA и AAA (видны пружинные прижимы для них), так и аккумуляторные батареи типа «Крона». Во время зарядки горят индикаторы

Электри́ческий аккумуля́тор — химический источник тока, источник ЭДС многоразового действия, основная специфика которого заключается в обратимости внутренних химических процессов, что обеспечивает его многократное циклическое использование (через заряд-разряд) для накопления энергии и автономного электропитания различных электротехнических устройств и оборудования, а также для обеспечения резервных источников энергии в медицине, производстве, транспорте и в других сферах.

Термин «аккумулятор» используется для обозначения отдельного элемента: например, аккумулятор, аккумуляторная банка, аккумуляторная ячейка. Но, разговорной речи на бытовом уровне может также применяться в отношении нескольких отдельных элементов, соединённых последовательно (для увеличения напряжения) или параллельно (для увеличения силы тока) друг с другом, то есть для обозначения аккумуляторной батареи.

Первый прообраз аккумулятора, который, в отличие от батареи Алессандро Вольты, можно было многократно заряжать, был создан в 1803 году Иоганном Вильгельмом Риттером. Его аккумуляторная батарея представляла собой столб из пятидесяти медных кружочков, между которыми было проложено влажное сукно. После пропускания через данное устройство тока от вольтова столба оно само начинало вести себя как источник электричества^[1].

Принцип действия аккумулятора основан на обратимости химической реакции. Работоспособность аккумулятора может быть восстановлена путём заряда, то есть пропусканием электрического тока в направлении, обратном направлению тока при разряде. Несколько аккумуляторов, объединённых в одну электрическую цепь, составляют аккумуля́торную батаре́ю.

Свинцово-кислотный аккумулятор[править | править код]

Принцип работы свинцово-кислотных аккумуляторов основан на электрохимических реакциях свинца и диоксида свинца в растворе серной кислоты.

Химическая реакция (слева направо — разряд, справа налево — заряд):

Pb+SO42−−2e−⇆PbSO4{\displaystyle Pb+SO_{4}^{2-}-2e^{-}\leftrightarrows PbSO_{4}}

PbO2+SO42−+4H++2e−⇆PbSO4+2h3O{\displaystyle PbO_{2}+SO_{4}^{2-}+4H^{+}+2e^{-}\leftrightarrows PbSO_{4}+2H_{2}O}

Литий-ионный аккумулятор[править | править код]

Литий-ионный аккумулятор состоит из электродов (катодного материала на алюминиевой фольге и анодного материала на медной фольге), разделённых пропитанными электролитом пористыми сепараторами. Переносчиком заряда в литий-ионном аккумуляторе является положительно заряженный ион лития, который внедряется (интеркалируется) в кристаллическую решетку других материалов (например, в графит, оксиды и соли металлов) с образованием химической связи (например: в графит с образованием LiC₆, оксиды (LiMO₂) и соли (LiMRON) металла).

Алюминий-ионный аккумулятор состоит из металлического алюминиевого анода, катода из графита в виде пены и жидкого ионного невоспламеняющегося электролита. Батарея работает по принципу электрохимического осаждения: происходит растворение алюминия на аноде, далее в среде жидкого электролита анионы хлоралюмината интеркалируют в графит. Количество возможных перезарядок батареи — более 7,5 тыс. циклов без потери мощности^[2]^[3].

Ёмкость аккумулятора[править | править код]

За ёмкость аккумулятора чаще всего принимают количество электричества равное 1 Кл, при силе тока 1 А в течение 1 с, (при переводе времени в часы получаем 1 А*ч=3600 Кл). Однако принимают, а не измеряют. Существует распространенное заблуждение, что ёмкость аккумулятора измеряется в А*ч, это не совсем так, т. к. в 1 А*с=1 Кл или 1 А*ч=3600 Кл измеряется количество электричества или электрический заряд; по формуле Q= I*t, где Q -количество электричества или электрический заряд, I — сила тока, t — время протекания электрического тока. Например, обозначение «12 В на 55 А*ч» означает, что аккумулятор выдаёт количество электричества 198 кКл (кило Кулон) по какому-либо контуру, при токе разряда 55 А за 1 ч (3600 с) до порогового напряжения 10,8 В. Расчёт показывает, что при токе разряда в 255 А аккумулятор разрядится за 12,9 минут. Как видно 55 А*ч — это не ёмкость (электрическая ёмкость измеряется в Фарадах, 1 Ф= 1 Кл/В). Поэтому на аккумуляторе написано количество электричества Q, которое он выдаёт при определённом токе разряда и определённом времени его прохождения.^{[источник не указан 1063 дня]}

Плотность энергии[править | править код]

Плотность энергии — количество энергии на единицу объёма или единицу веса аккумулятора (см. ст. Плотность энергии).

Саморазряд[править | править код]

Саморазряд — это потеря аккумулятором заряда после полной зарядки при отсутствии нагрузки. Саморазряд проявляется по-разному у разных типов аккумуляторов, но всегда максимален в первые часы после заряда, а после — замедляется.

Для Ni-Cd аккумуляторов считают допустимым не более 10 % саморазряда за первые 24 часа после проведения зарядки. Для Ni-MH саморазряд чуть меньше. У Li-ion он пренебрежимо мал и значительно себя проявляет только в течение нескольких месяцев.

В свинцово-кислотных герметичных аккумуляторах саморазряд составляет около 40 % за 1 год хранения при 20°С, 15 % — при 5°С. Если температуры хранения более высокие, то саморазряд возрастает: батареи при 40°С теряют ёмкости 40 % всего за 4-5 месяцев.

Температурный режим[править | править код]

Следует беречь аккумуляторы от огня и воды, чрезмерного нагревания и охлаждения, резких перепадов температур.

Не следует использовать аккумуляторы при температурах выше +50°С и ниже −25°С. При эксплуатации аккумулятора в условиях «холодной зимы» рекомендуется его снимать и хранить в тёплом помещении. Нарушение температурного режима может привести к сокращению срока службы или потере работоспособности.

Тип аккумулятора[править | править код]

Тип аккумулятора определяется используемыми материалами. Различают следующие:

Cn-Po — Графен-полимерный аккумулятор.
La-Ft — лантан-фторидный аккумулятор
Li-Ion — литий-ионный аккумулятор (3,2-4,2 V), общее обозначение для всех литиевых аккумуляторов
- Li-Co — литий-кобальтовый аккумулятор, (3,6 V), на базе LiCoO₂, технология в процессе освоения
- Li-Po — литий-полимерный аккумулятор (3,7 V), полимер в качестве электролита
- Li-Ft — литий-фторный аккумулятор
- Li-Mn — литий-марганцевый аккумулятор (3,6 V) на базе LiMn₂O₄
- LiFeS — литий-железно-сульфидный аккумулятор (1,35 V)^{[источник не указан 662 дня]}
- LiFeP или LFP — Литий-железно-фосфатный аккумулятор (3,3 V) на базе LiFePO₄
  - LiFeYPO₄ — литий-железо-иттрий-фосфатный (Добавка иттрия для улучшения свойств)
- Li-Ti — литий-титанатный аккумулятор (3,2 V) на базе Li₄Ti₅О₁₂
- Li-Cl — литий-хлорный аккумулятор (3,99 V)
- Li-S — литий-серный аккумулятор (2,2 V)
- LMPo — литий-металл-полимерный аккумулятор
Fe-air — железо-воздушный аккумулятор
Na/NiCl — никель-солевой аккумулятор (2,58 V)
Na-S — натрий-серный аккумулятор, (2 V), высокотемпературный аккумулятор
Ni-Cd — никель-кадмиевый аккумулятор (1,2 V)
Ni-Fe — железо-никелевый аккумулятор (1,2-1,9 V)
Ni-H₂ — никель-водородный аккумулятор (1,5 V)
Ni-MH — никель-металл-гидридный аккумулятор (1,2 V)
Ni-Zn — никель-цинковый аккумулятор (1,65 V)
Pb — свинцово-кислотный аккумулятор (2 V)
Pb-H — свинцово-водородный аккумулятор
Ag-Zn — серебряно-цинковый аккумулятор (1,85 V)
Ag-Cd — серебряно-кадмиевый аккумулятор (1,6 V)
Zn-Br — цинк-бромный аккумулятор (1,8 V)
Zn-air — цинк-воздушный аккумулятор
Zn-Cl — цинк-хлорный аккумулятор
RAM (Rechargeable Alkaline Manganese) — перезаряжаемая разновидность марганцево-цинкового щелочного гальванического элемента (1,5 V)^{[источник не указан 990 дней]}
Ванадиевый аккумулятор (1,41 V)^{[источник не указан 990 дней]}
Алюминиево-графитный аккумулятор (2 V)^{[источник не указан 990 дней]}
Алюминиево-ионный аккумулятор (2 V)^[4]

Электрические и эксплуатационные характеристики аккумулятора зависят от материала электродов и состава электролита. Сейчас наиболее распространены следующие аккумуляторы:

Тип	ЭДС (В)	Область применения
свинцово-кислотные Pb	2,1	троллейбусы, трамваи, воздушные суда, автомобили, мотоциклы, электропогрузчики, штабелеры, электротягачи, аварийное электроснабжение, источники бесперебойного питания
никель-кадмиевые Ni-Cd	1,2	замена стандартного гальванического элемента, строительные электроинструменты, троллейбусы, воздушные суда
никель-металл-гидридные Ni-MH	1,2	замена стандартного гальванического элемента, электромобили
литий-ионные Li‑ion	3,7	мобильные устройства, строительные электроинструменты, электромобили
литий-полимерные Li‑pol	3,7	мобильные устройства, электромобили
никель-цинковые Ni-Zn	1,6	замена стандартного гальванического элемента

Форм-факторы[править | править код]

Литий-ионный аккумулятор форм-фактора 18650

Внешний аккумулятор[править | править код]

Внешний аккумулятор (аккумуляторная батарея) (англ. power bank) — устройство для многократной подзарядки мобильного устройства (телефона, смартфона, планшетного компьютера) при отсутствии источника переменного тока (электросети).

Причиной появления этих устройств стало то, что при активном использовании современных смартфонов и планшетов заряда их аккумуляторов хватает на сравнительно короткое время — полдня или день. Для их зарядки в полевых условиях и были разработаны портативные аккумуляторы^[5]^[6]. Типичный вес таких устройств — от нескольких сотен грамм, ёмкость от нескольких тысяч мА*ч до 10-20 А*ч^[7]. С их помощью можно зарядить телефон 2-3 раза. Чаще всего они предоставляют для подключения порт USB. Некоторые из них имеют разъёмы или переходники для популярных разъёмов мобильных телефонов. Внешние аккумуляторы больших ёмкостей могут иметь переходники для зарядки ноутбуков. Иногда на внешних аккумуляторах имеется индикатор заряда или встроенный светодиодный фонарик.

В большинстве случаев возможность систематического использования аккумуляторов есть только в портативных устройствах радиосвязи и иной цифровой технике, где используются литий-ионные аккумуляторы и система контроля заряда-разряда встроена в устройство. В бюджетном сегменте «простые» никель-металл-гидридные и никель-кадмиевые аккумуляторы используются в качестве бюджетной замены щелочных элементов питания (батареек). В качестве источника тока для бюджетного аккумуляторного электроинструмента используются никель-кадмиевые аккумуляторы.

Если в первом случае обычно есть возможность выбирать между бюджетным устройством «стандартного» заряда и зарядным устройством с контролем заряда (капельный заряд, импульсный заряд, ускоренный заряд с контролем напряжения и т. д.), то во втором случае изделие комплектуется, как правило, с трансформаторным источником питания для зарядки постоянным током, что при несоблюдении технических условий эксплуатации аккумулятора снижает срок его службы.

По мере исчерпания химической энергии напряжение и ток падают, аккумулятор перестаёт действовать. Зарядить аккумулятор (батарею аккумуляторов) можно от любого источника постоянного тока с бо́льшим напряжением при ограничении тока. Наиболее распространённым считается зарядный ток (в амперах), пропорциональный 1/10 условной номинальной ёмкости аккумулятора (в ампер⋅часах).

Однако, основываясь на техническом описании, распространяемом изготовителями широко применяемых электрических аккумуляторов (NiMH, NiCd), можно сделать предположение о том, что данный режим заряда, обычно именуемый стандартным, рассчитывается исходя из продолжительности восьмичасового рабочего дня, когда разряженный в конце рабочего дня аккумулятор подключается к сетевому зарядному устройству до начала нового рабочего дня. Применение такого режима заряда для этих типов аккумуляторов при систематическом использовании позволяет соблюсти качественно-стоимостной баланс эксплуатации изделия. Таким образом, с подачи изготовителя данный режим можно применять только для никель-кадмиевых и никель-металл-гидридных аккумуляторов.

Многие типы аккумуляторов имеют различные ограничения, которые необходимо учитывать при зарядке и последующей эксплуатации, например NiMH-аккумуляторы чувствительны к перезаряду, литиевые — к переразряду, напряжению и температуре. NiCd- и NiMH-аккумуляторы имеют так называемый эффект памяти, заключающийся в снижении ёмкости в случае, когда зарядка осуществляется при не полностью разряженном аккумуляторе. Также эти типы аккумуляторов обладают заметным саморазрядом, то есть они постепенно теряют заряд, не будучи подключенными к нагрузке. Для борьбы с этим эффектом может применяться капельная подзарядка.

Методы заряда аккумуляторов[править | править код]

Для заряда аккумуляторов применяется несколько методов; как правило, метод заряда зависит от типа аккумулятора^[8].

Медленный заряд постоянным током

Заряд постоянным током, пропорциональным 0,1-0,2 условной номинальной ёмкости Q в течение примерно 15-7 часов соответственно.

Самый длительный и безопасный метод заряда. Подходит для большинства типов аккумуляторов.

Быстрый заряд

Заряд постоянным током, пропорциональным 1/3 Q в течение примерно 3—5 часов.

Ускоренный или «дельта-V» заряд

Заряд с начальным током заряда, пропорциональным величине условной номинальной ёмкости аккумулятора, при котором постоянно измеряется напряжение аккумулятора и заряд заканчивается после того, как аккумулятор полностью заряжен. Время заряда — примерно час-полтора. Возможен разогрев аккумулятора и даже его разрушение.

Реверсивный заряд

Выполняется чередованием длинных импульсов заряда с короткими импульсами разряда. Реверсивный метод наиболее полезен для заряда NiCd и NiMH аккумуляторов, для которых характерен т. н. «эффект памяти».

В МИРЕ АВТОМОБИЛЬНЫХ АККУМУЛЯТОРОВ | Наука и жизнь

Самый распространенный среди химических источников электрического тока свинцовый или кислотный аккумулятор (в переводе с латинского — «накопитель», «собиратель») представляет собой усовершенствованный гальванический элемент, который изобрел в 1859 году французский физик Гастон Планте. Первые аккумуляторы практически сразу нашли применение на «потаенных» судах — подводных лодках. Позже лидерство захватили автомобильные аккумуляторные батареи. Они накапливают электрическую энергию и отдают ее стартеру в момент пуска двигателя, а затем заряжаются от работающего генератора. Уже 100 лет с помощью аккумулятора заводят практически все автотранспортные средства, и серьезной замены ему пока не придумали.

Элемент (банка) аккумуляторной батареи с пластинами без сепараторов.

Аккумуляторная батарея 6СТ-55.

Если аккумулятор «сел», его можно подзарядить от исправной аккумуляторной батареи другого автомобиля, использовав «прикуриватель» — два провода с зажимами-«крокодилами».

Неисправные элементы батареи «выключают», закорачивая их выводы медным или латунным шунтом.

‹

›

Механизмы зарядки и разрядки

Чтобы получить источник тока с выходным напряжением 6 или 12 В, нужно последовательно соединить в батарею три или шесть элементов напряжением 2 В. В каждом таком аккумуляторе, который автомобилисты называют «банкой», находятся собранные в пакеты положительные и отрицательные электроды. Роль положительных электродов — анодов выполняют решетчатые свинцовые пластины, в которые вмазана активная масса — паста из двуокиси свинца, а отрицательных — катодов такие же пластины, но покрытые слоем губчатого свинца. Электролитом служит разбавленная серная кислота. Когда ею заполняют банки аккумуляторной батареи, между пластинами возникает разность потенциалов.

Если к электродам приложить напряжение, несколько превышающее разность потенциалов, в батарее начинается химическая реакция, в результате которой на аноде осаждается оксид свинца, а в электролите увеличивается концентрация серной кислоты. Плотность электролита и его удельный вес возрастают, и аккумулятор заряжается. Когда же аккумулятор отдает ток стартеру, электрохимические процессы в батарее идут в обратном направлении. Количество воды в электролите увеличивается, концентрация серной кислоты и соответственно ее плотность снижаются, и аккумулятор разряжается.

Чтобы анодная и катодная пластины не соприкасались и не замыкались, между ними помещают водопроницаемые пластиковые сепараторы. В последние годы их стали делать в виде конвертов, запаянных снизу. Это связано с тем, что со временем активная масса с анода и катода осыпается, скапливается на дне аккумулятора, и, когда ее уровень достигает нижнего края пластин, тоже может произойти замыкание. С пакетированными сепараторами замыкание пластин исключено.

Важнейшая характеристика аккумуляторной батареи — ее емкость. Это то количество электричества, которое полностью заряженный аккумулятор может отдать при непрерывном электрическом разряде. Емкость измеряется в ампер-часах. Другая характеристика — плотность электролита, в зависимости от типа батареи и условий, в которых она работает, может находиться в пределах 1,18-1,29 г/см³. Эта величина выбрана не случайно: при температуре 20^оС раствор серной кислоты с такой плотностью обладает наибольшей удельной электропроводностью.

Режимы зарядки

Аккумулятор можно заряжать либо при постоянной величине тока, либо при постоянной величине напряжения практически от любого источника постоянного тока при условии, что его напряжение выше, чем у батареи. Большинство бытовых зарядных устройств предназначено для работы в режиме неизменного напряжения, который позволяет реанимировать почти «мертвый» аккумулятор.

Для быстрой зарядки аккумулятора можно воспользоваться так называемым законом ампер-часов. Батарею заряжают током, численно равным 95 % емкости, которой не хватает до полной зарядки. Чтобы это соотношение сохранялось, силу тока постепенно снижают. Таким способом можно восстановить до 90% емкости почти полностью «посаженного» аккумулятора за 2,5-3 часа. Но лучше не доводить батарею до полного разряда и заряжать ее обычным способом по инструкции к зарядному устройству и аккумулятору.

Аккумулятор рекомендуется подзаряжать раз в полгода. Если вы постоянно пользуетесь машиной зимой, то эту процедуру надо проводить ежемесячно, поскольку во время езды на малых скоростях, да еще с часто работающими фарами, печкой и другими электроприборами аккумулятор почти не заряжается.

И еще. При значительном понижении температуры вязкость электролита возрастает в несколько раз, а электропроводность падает, уменьшается и эффективная емкость батареи. Из-за этого завести машину на морозе бывает очень трудно. Выход один: нужно не оставлять в ней аккумулятор надолго, а держать его в теплом месте.

Если аккумулятор неожиданно разрядился или, как говорят автомобилисты, «сел», его можно зарядить от другого аккумулятора, используя «прикуриватель» — специальные провода с зажимами-«крокодилами» (см. схему на стр. 33). Внезапный отказ аккумулятора может быть связан с замыканием пластин внутри корпуса или с коротким замыканием во внешней цепи.

Хранить так, чтобы сохранить

Главное условие хранения аккумуляторной батареи — ее герметичность. В сухозаряженных аккумуляторах нарушение герметичности приводит к окислению и разрядке пластин. Батареи с мастичной заливкой хранят при температуре от — 40 до +60 ⁰С. При более низкой температуре мастика может растрескаться, при более высокой — расплавиться. Батареи в пластиковом корпусе боятся только сильного мороза (ниже -50 градусов). Если аккумулятор в «сухом» состоянии хранился больше года, то после заливки электролита он должен сутки постоять, а потом его следует подзарядить.

Батареи, залитые электролитом, хранить долго не следует, они могут саморазряжаться, причем этот процесс идет тем интенсивнее, чем выше температура электролита. Срок их хранения при комнатной температуре — не больше 9 месяцев. Зарядку батареи легко проверить с помощью тестера: напряжение на полюсных выводах не должно быть ниже 12,5 В.

За состоянием аккумулятора и всей бортовой электросети удобнее всего следить по показаниям вольтметра. Если штатного вольтметра в машине нет, его стоит установить. Сделать это совсем не сложно. При правильной эксплуатации и соблюдении рекомендаций по хранению аккумуляторы служат 3-5 лет.

Аккумуляторы хорошие и разные

Аккумуляторные батареи бывают сухозаряженные — без электролита, а также залитые заряженные. В последнее время получают все большее распространение так называемые необслуживаемые батареи. Они отличаются увеличенным объемом электролита, особой конструкцией электродов и сепараторов, и это позволяет реже доливать в них дистиллированную воду.

Не так давно в арсенале автомобилистов появились щелочные аккумуляторы. Электролитом в них служит раствор едкого калия в дистиллированной воде или в обычной кипяченой воде — в этом, кстати, одно из их преимуществ. Плотность электролита практически не зависит от степени заряженности батареи и должна поддерживаться равной 1,25 г/см³при температуре 25^оС. Щелочные аккумуляторы неприхотливы в эксплуатации, долговечны (срок службы до 10 лет), малочувствительны к перезаряду и недозаряду. Временно снятую с автомобиля щелочную батарею рекомендуется хранить в разряженном состоянии.

Сейчас уже почти не выпускают батареи в эбонитовых корпусах с отдельными крышками для каждого аккумулятора. Они тяжелые и непрочные, но имеют одно важное преимущество: когда выходит из строя одна банка, нет необходимости выбрасывать всю батарею, достаточно заменить неисправный элемент.

Корпуса современных батарей делают, как правило, из полипропилена. Этот материал не только легок и прочен, но и почти прозрачен. Уровень электролита в полипропиленовом корпусе виден снаружи. Тоководы, соединяющие секции батареи, находятся внутри корпуса. Благодаря этому значительно снижается риск замыкания аккумулятора на массу автомобиля.

Крышки аккумуляторов в современных батареях закрывают сверху общей панелью, которая защищает их от грязи и не дает брызгам электролита попасть через вентиляционные отверстия наружу.

Не ошибиться в выборе

Всего несколько лет назад среди автомобилистов бытовало мнение, что, чем больше емкость аккумулятора, тем легче завести мотор на сильном морозе. Некоторые автолюбители даже ставили на свою легковую машину аккумулятор от грузовика. Делать этого не следует. Батареи большой емкости не только тяжелее «родных», они еще и перегружают генератор. И вот почему. При работающем двигателе аккумулятор начинает заряжаться от бортовой сети, а в ней источником тока служит генератор, рассчитанный на вполне определенную суммарную мощность потребителей. Зарядка аккумулятора вдвое большей емкости, чем штатный, ему часто не под силу. Отсюда первый совет: нужно покупать только такой аккумулятор, емкость которого соответствует указанной в техническом паспорте машины.

Совет второй. Нужно учитывать размеры аккумулятора и способ его крепления. Слишком большой аккумулятор на отведенном ему месте просто не поместится, а слишком маленький будет трудно закрепить. Аккумуляторы закрепляют в гнезде в основном двумя способами: либо верхней прижимной планкой или уголком («Нива», «Ока», «Москвич», «Волга» и многие другие модели), либо специальной фигурной пластиной, которая зацепляет батарею за отбортовку в нижней части корпуса (некоторые модели «Жигулей» и большинство иномарок).

В-третьих, очень важно знать расположение и тип полюсных выводов. «Плюсовой» вывод на крышке батареи может быть и справа, и слева. Надо, чтобы довольно короткие провода с клеммами в машине до него дотянулись. Если не обратить на это внимания при покупке, возможно, придется менять батарею или наращивать штатные кабели электропроводки. И то, и другое нежелательно. Наиболее часто у нас встречаются батареи с выводами конической формы, реже — с отверстиями под болты или с резьбой на выводах (их производят в Америке).

Батареи известных европейских фирм, таких, как «Varta», «Hоppenergy», «Prestolite» и другие, надежны и долговечны. В них используется только стандартный аккумуляторный свинец установленного образца, да и за качеством все производители следят строго. Импортные аккумуляторы продаются, как правило, уже залитые электролитом и заряженные. Отечественные батареи, например пользующаяся хорошей репутацией продукция Подольского и Тюменского аккумуляторных заводов, выпускаются в основном сухозаряженными. В них нужно заливать электролит перед тем, как поставить на машину.

Большинство европейских и азиатских фирм руководствуются немецким стандартом «DIN 43539», согласно которому батареи характеризуются номинальной емкостью C_Din и током стартерного разряда I_Din, и это указывается в их маркировке. Американские батареи подчиняются требованиям стандарта США «SAE». В их обозначении указываются два других параметра: резервная емкость C_sae и ток холодной прокрутки I_sae. Пересчет американского стандарта в европейский может производиться по формулам: I_SAE = 1,87 I_PIN или I_PIN = 0,5351 I_SAE.

Несмотря на огромный выбор батарей иностранного производства, специалисты советуют владельцам российских машин и подержанных иномарок покупать отечественные аккумуляторы в пластиковом корпусе и с пакетированными пластинами. Они существенно дешевле импортных, но по качеству им практически не уступают и лучше выдерживают российские условия эксплуатации.

В маркировке отечественных аккумуляторов первой цифрой обозначается количество элементов в батарее. Например, в аккумуляторе 3СТ-55ЭМ — три элемента по 2 В, значит, он выдает напряжение 6 В, а в аккумуляторе 6СТ-55ТМ — шесть элементов, и его напряжение 12 В. Далее за цифрой следуют две буквы: «С» означает, что аккумулятор свинцовый, «Т» — характеризует функциональное назначение батареи и говорит о том, что она стартерная. На четвертом месте в обозначении стоит номинальная емкость батареи в ампер-часах при 20-часовом режиме разряда. Далее идут цифры или буквы, дающие дополнительные сведения о батарее: «А» — пластмассовый корпус с общей крышкой, «З» — залитая электролитом и заряженная, «Л» — необслуживаемая, «Э» — корпус из эбонита, «Т» — корпус из наполненного полиэтилена, «М» — сепараторы из поливинилхлорида типа мипласта, «Р» — сепараторы из мипора, «Ф» — холодостойкая мастика.

Аккумуляторные батареи практически неремонтопригодны. Заменять в них пластины на новые хлопотно и экономически невыгодно. В том случае, если неисправны один или два соседних элемента, можно аккумулятор «укоротить» и использовать оставшиеся работоспособные банки как источник тока для других электроприборов.

Вышедшие из строя аккумуляторы отправляют на специализированные предприятия, где из них удаляют свинец, а сами батареи утилизируют. Так происходит далеко не везде. В нашей стране в переработку попадают аккумуляторные батареи только с автотранспортных предприятий. Автолюбители, как правило, выбрасывают аккумуляторы на помойку, не думая о том, что в конце концов токсичный свинец попадет в землю. В больших городах, где автомобильный парк насчитывает тысячи и даже миллионы машин, это стало одной из серьезных экологических проблем, и решать ее надо безотлагательно.

См. в номере на ту же тему

А. НИЗОВЦЕВ — Укороченный аккумулятор: зачем он нужен?

Что такое АКБ? — Ликбез по аккумуляторам — Статьи

Контакты

Оплата
Доставка
Дисконтная программа
Отправить запрос
Сервис
Наши партнеры

Например: передний бампер kia Ваша корзина пуста Перейти в каталог

Интернет-магазин
On-line каталоги Каталог Castrol Подбор подшипников Шинный калькулятор Каталоги .PDF.XLS Каталоги по группам Ссылки на on-line каталоги
Новости
Видеоматериалы
Фотогалерея Сертификаты
Статьи Ликбез по аккумуляторам Ликбез по маслам Ликбез по общению с сотрудниками ГИБДД Ликбез по свечам Производители запчастей
Наша кнопка

Каталог товаров

Автохимия
- Автохимия импортная ABRO ARDINA ASPO BODY BOSAL BOSNY CASTROL DOCTOR WAX DONE DEAL ELF FACDOS FARECLA FENOM FORCH GUNK Hi-Gear KUDO KW LIQUI MOLY MANNOL MOBIHEL MOBIL MONTANA MOTIP MOTUL NOVOL OTRIX PERMATEX PRESTONE SHELL SMT2 SOFT99 STEP UP TROTON TURTLE WAX WD-40 WURTH Разное Составы для вклейки стекол ХАДО
- Автохимия отечественная 3TON ASTROHIM LAVR NEKKER RUNWAY RUSEFF SINTEC SUPROTEC VMPAUTO Автопластилин Автошампуни Вода дистилированная Герметики Мастики Мовиль НИОЙЛ Очистители Размораживатели замков и стекол Разное Растворители Смазки СПЕКТРОЛ ХОРС Электролит
- Антифризы ИМПОРТНЫЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ
- Тормозные жидкости ИМПОРТНЫЕ ОТЕЧЕС