Меню

Как узнать состав аккумулятора

Автомобильные аккумуляторы: какими они бывают и какой лучше купить

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

Как устроен и как работает аккумулятор

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

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

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

Какими бывают аккумуляторы

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Источник



Устройство аккумулятора — что внутри и как работает

Принципиально устройство аккумулятора больше чем за 150 лет с момента его изобретения не изменилось, хотя современность внесла серьёзные новшества в технологические процессы их изготовления и используемые материалы, из чего состоит аккумулятор.

Что такое аккумулятор

Аккумулятор – автономный источник электричества, который накапливает, сохраняет и отдает энергию. Аккумуляторная батарея – важный элемент электрооборудования транспортного средства. Назначение акб определяется в запуске двигателя и обеспечении подачи электричества в бортовую сеть. Все электроприборы, когда выключен мотор, и не работает генератор, работают от батареи. Накопитель помогает в пробке, когда энергии генератора не хватает.

Устройство и принцип работы аккумулятора

Для того, чтобы разобраться, как работает аккумулятор, необходимо знать устройство акб, что внутри аккумулятора обеспечивает работу прибора. Основной принцип работы аккумулятора заключается в разности потенциалов при погружении двух пластин в электролит. В 12-ти вольтовой батарее объединены шесть аккумуляторов, каждый из которых вырабатывает 2 вольта. Все они объединены совместным корпусом, который образует единое целое конструкции.

При работе этой конструкции, пластинки из-за действия серной кислоты выделяют сульфат свинца, в результате чего образуется электрический ток. Также выделяется вода, и поэтому концентрация электролита становится менее плотной. Во время зарядки АКБ процесс осуществляется в обратном порядке, свинец снова обретает металлическую форму, электролит становится более концентрированным. Принцип работы аккумулятора основан на методе двойной сульфатации, который позволяет полностью восстанавливать первоначальные свойства батареи. Срок службы аккумулятора зависит от качества используемых материалов, из чего состоит акб.

Схема строения

Виды аккумуляторов

Классификация акб по составу активного вещества

Свинцовые пластины, используемые в старых аккумуляторах перестали устраивать потребителей. Возникала необходимость по улучшению качества работы акб. Сначала добавили сурьму к свинцу, что позволило заметно продлить срок эксплуатации батареи. На следующем этапе – уменьшили процентное содержания сурьмы до оптимальной концентрации. Такой подход привел к созданию малообслуживаемых аккумуляторов, потому что в них уже намного реже требовался долив воды.

При использовании металлического кальция для покрытия пластин появились кальциевые энергосберегающие источники. В предыдущих моделях потери воды из-за электролиза на 12 вольт требовали постоянного долива, а кальций позволил повысить этот порог до 16 вольт. Так появилась возможность в производстве необслуживаемых аккумуляторов использовать герметичный, неразборной корпус.

  • Сурьмянистые батареи относятся к классике из-за повышенного состава сурьмы, которая ускоряет процесс электролиза.
  • В малосурьмянистых акб материалом для пластин служит свинец с небольшой примесью сурьмы. В них степень саморазряда значительно меньше, чем в сурьмянистых АКБ.
  • При производстве кальциевых источников свинцовые пластины легированы до 0,1% кальцием. Они могут иметь различные заряды, как отрицательный, так и положительный.
  • Гибридные источники энергии вытесняют кальциевые. Конструктивные отличия состоят в том, что при их производстве объединили две технологии: одна, когда пластины формируются из сплава свинца и сурьмы, положительные электроды, а другая – когда пластины формируются из сплава свинца и кальция, отрицательные электроды.
  • EFB является улучшенной жидкозаполненной батареей. Свинцовые пластины в ЕФБ аккумуляторах в два раза толще, чем у обычных, вследствие чего увеличивается их ёмкость. Каждая из пластин закрыта в пакет из специальной ткани, который наполнен жидким сернокислотным электролитом.
  • В гелевых аккумуляторах применяется гелеобразный электролит. Такая технология позволила снизить текучесть электролита, в котором содержится агрессивная серная кислота.
  • В литиевых акб используется жидкий электролит, представляющий собой раствор фторсодержащих солей лития в смеси эфиров угольной кислоты.
  • Отличительной особенностью AGM является то, что в электролит с помощью специальной технологии между пластинами вставляются стекловолоконные микропористые прокладки.
  • Во всех щелочных батареях применяется растворенная в воде щёлочь.
Читайте также:  Портативный аккумулятор ipad iphone

Классификация батарей по типу электролита

Электролиты бывают кислотными, щелочными. Щелочные растворы используются в заправке аккумуляторных батарей. Щелочные аккумуляторные жидкости представляют собой сильные основания, которые проявляют большую активность по отношению к металлам и кислотам. При реакциях с кислотами образуются соль и вода. Растворы щелочей подвергаются гидролизу. Химические свойства позволяют использовать этот тип электропроводящей жидкости для накопления электрической энергии в аккумуляторе.

Кислотные смеси с дистиллированной водой применяются в основном в автомобильных аккумуляторах. Такие составы можно приобрести в специализированных магазинах или же приготовить самостоятельно в домашних условиях. На заводе процесс изготовления таких смесей осуществляется в масштабном производстве по ГОСТу. В домашней обстановке также возможно довольно точно при соблюдении обязательных пропорций и правил техники безопасности смешать кислоту с дистиллированной водой.

Важно! вода при минусовых температурах превращается в лед. Всегда при морозе нужно применять меры, необходимые для предотвращения замерзания аккумулятора.

Основные технические характеристики аккумуляторов

Номинальная емкость аккумулятора

Номинальная емкость элемента – способность накапливать и отдавать электроэнергию постоянного тока, определяет время автономной работы ИБП. Емкость электрического аккумулятора показывает время питания подключенной к нему нагрузки.

Важно! Емкость не характеризует полностью энергию аккумулятора, т.е. энергию, которая может быть накоплена в полностью заряженном аккумуляторе. Чем больше напряжение аккумулятора, тем больше накопленная в нем энергия.

Емкость всегда указывается на корпусе АКБ, а также на упаковке, ведь именно по этому критерию большинство пользователей выбирают нужную модель.

Пусковой ток

Величину, характеризующую параметр тока, протекающего в стартере автомобиля в момент пуска силового узла, принято считать пусковым током. Пусковой ток или стартерный возникает в момент, когда в замке зажигания поворачивается ключ и начинает проворачиваться стартер. Единица измерения величины – Ампер. Он же ток холодной прокрутки является показателем, как аккумулятор поведет себя в морозную погоду и сможет запустить двигатель при минусовых показателях. Определяется мощностью тока, которую батарея может выдать в течение первых 30 секунд при температуре -18°С. При высоких показателях пускового тока увеличиваются шансы завести машину при минусовой температуре.

Полярность

Порядок расположения на крышке аккумулятора присоединительных клемм, которые являются токовыводящими соединительными элементами, называется полярностью. Полюса всего два – положительный и отрицательный, вариантов расположения – прямое и обратное.

Прямая полярность – отечественная разработка. Чтобы ее определить, нужно повернуть аккумулятор таким образом, чтобы этикетка была перед глазами. При расположении плюсовой клеммы слева, а минусовой справа, можно утверждать, что акб с прямой полярностью. На иномарках устанавливаются аккумуляторные батареи обратной полярности.

Исполнение корпуса

Корпус большинства аккумуляторов состоит из ударопрочного полипропилена, который характеризуется как материал легкий, не вступающий в химическую реакцию с агрессивным электролитом АКБ. Полипропилен довольно стоек к перепадам температур, возникающих под капотом автомобиля, нагрев может достигать до +60 ̊С, а при морозах до -30°С. Корпус большинства АКБ состоит из ручки для переноса, пробок, индикатора заряда, клемм для подключения к электросети. Вес АКБ емкостью 55Ач около 16,5 кг. Традиционно появились американский, европейский, азиатский и российский типы корпусов.

Европейские корпусы и американские имеют идентичные габариты. Например, у батарей емкостью 60 Ач общая высота от 17,5 до 19 сантиметров. У азиатских этот показатель немного выше, до 22 сантиметров за счет верхнего расположения электродов. Именно поэтому важно корректно анализировать возможности посадочного места под капотом, чтобы надежно закрепить АКБ прижимной планкой и избежать замыкания при случайном касании токоотводами металлических частей кузова.

У АКБ с европейским типом корпуса клеммы находятся в углублении, их верхний край не выступает над плоскостью крышки. Иногда клеммы дополнительно защищены от внешнего воздействия специальными крышечками. Азиатский тип корпуса – это коробка, на которой клеммы расположились на верхней крышке, верхний край клемм является самой высокой точкой аккумулятора. Какую клемму снимать с аккумулятора первой читайте здесь.

Важно! При приобретении акб нужно знать, что европейские производители указывают габаритные размеры аккумулятора по корпусу. На азиатских корпусах могут указывать высоту батареи с учетом клемм или без них.

Источник

Какие бывают аккумуляторы в мобильной, компьютерной и бытовой технике

Аккумуляторы окружают нас повсеместно. Их можно встретить как в привычных каждому пользователю мобильных гаджетах, так и в сложных системах резервного электропитания. В каждой из областей используется свой тип аккумуляторной батареи, в которой ее характеристики «раскрываются» наилучшим образом. В данном материале поговорим о типах аккумуляторных элементов, областях применения и основных правилах эксплуатации.

Аккумуляторы. Общие принципы

По историческим меркам аккумулятор — довольно «молодое» изобретение, которому немногим более 160 лет. Основной принцип работы любого аккумуляторного элемента — протекание в нем обратимой электрохимической реакции, т. е. при приложении к контактам элемента постоянного напряжения, на его пластинах (электродах) накапливается электрическая энергия, при приложении нагрузки — происходит ее расходование. Причем протекает такая реакция на протяжении большого количества циклов заряда/разряда. Как правило, возможное количество перезарядок зависит от типа аккумуляторного элемента, но в среднем, современный аккумулятор способен обеспечить 300–1000 полных циклов.

Работоспособным считается аккумулятор, остаточная емкость которого составляет 70–80 % от начальной. Элементы с меньшими показателями остаточной емкости считаются непригодными для дальнейшей эксплуатации, поскольку не могут обеспечить расчетную автономность.

Какого бы типа не был аккумулятор, костяк конструкции и основной принцип действия у них остается неизменным. В каждом аккумуляторе есть два электрода (положительный и отрицательный, иначе именуемые анод и катод), погруженные в специальную среду — электролит, являющуюся прекрасным «поставщиком» ионов вследствие электролитической диссоциации.

Ион — атом или молекула, несущая на себе электрический заряд. Если ион положительно заряжен — его называют катион, если отрицательно — анион.

В зависимости от используемого материала электродов и применяемого типа электролита существуют различные вариации аккумуляторных элементов, каждый из которых имеет свои конструкционные и эксплуатационные особенности. Ниже поговорим о наиболее распространенных типах аккумуляторов, сферах их применения и особенностях эксплуатации.

Свинцовые аккумуляторы

Несмотря на преклонный возраст технологии, свинцовые аккумуляторы до сих пор успешно применяются в системах резервного питания, автомобильном транспорте, системах аккумулирования возобновляемых источников энергии (солнечная и ветряная энергетика, гидроэнергетика и т. д.).

Как видно из названия, в качестве основного материала, из которого изготавливают электроды, выступает свинец. Точнее, для производства положительных электродов — просто свинец, а для изготовления отрицательных электродов — оксид свинца. В качестве электролита, как правило, выступает раствор серной кислоты.

Существует большое количество конструкций свинцового аккумулятора, направленных на улучшение его эксплуатационных характеристик. Поскольку свинец сам по себе достаточно мягкий металл с невысокой физической прочностью, в чистом виде он слабо противостоит вибрационным нагрузкам, поэтому для использования аккумуляторов, например, в транспорте, в сплав свинца добавляют кальций, делающий структуру металла более прочной.

Для использования свинцового аккумулятора в источниках бесперебойного питания, дабы не допустить контакт пользователя с кислотой, исключить необходимость обслуживания, а также не создавать условия для взрыва водорода, выделяемого из АКБ, при ее заряде, используют свинцовые аккумуляторы определенного типа. Такими аккумуляторами являются источники питания типа AGM (Absorbent Glass Mat), в которых абсорбированным электролитом (не жидким) пропитан специальный пористый мат из стекловолокна.

Довольно часто свинцовые аккумуляторы, выполненные по технологии AGM, ошибочно называют гелевыми. На самом деле это не так. Гелевые аккумуляторы — отдельная ветвь развития свинцовых источников питания.

Аккумуляторы, электролитом в которых выступает раствор серной кислоты в желеобразном состоянии, называются гелевыми. Они рассчитаны на медленную отдачу энергии, поэтому основная область их применения — использование в инертных системах накопления и расходования электроэнергии (солнечная энергетика, питание моторов кресел для инвалидов, гольф-каров и т. д.).

К неоспоримым преимуществам свинцовых аккумуляторов относятся их невысокая стоимость и возможность работы в широком диапазоне температур окружающей среды (от — 40 до + 40 ° С).

Один свинцовый аккумуляторный элемент выдает напряжение порядка 2 В и способен выдать удельной энергии из расчета 30–60 Вт*ч с 1 кг массы, что в сравнении с другими типами — достаточно мало. Такие аккумуляторы имеют высокие значения саморазряда, а их глубокий разряд приводит к разрушению и осыпанию пластин электродов и безвозвратной порче аккумулятора.

Никель-кадмиевые аккумуляторы

Следующим типом аккумуляторных элементов, активно использующихся во многих сферах, являются никель-кадмиевые аккумуляторы (NiCd). Их можно встретить в детских игрушках, пультах управления, фонариках, ручном аккумуляторном электроинструменте и т. д.

Конструкция элемента не претерпела изменений, только в качестве материала для изготовления электродов используются никель и кадмий, а точнее гидраты закиси этих металлов. В качестве электролита применяют гидроксид калия. Один элемент на основе этих металлов может выдать напряжение 1,2–1,35 В, а значение удельной энергии находится в диапазоне 40–80 Вт*ч/кг.

Никель-кадмиевые аккумуляторы — одни из самых морозоустойчивых. Они работают без существенной потери своей емкости при температурах, близких к –50 ° С, к тому же, абсолютно не боятся глубокого разряда, и после цикла зарядки полностью восстанавливают свои эксплуатационные характеристики.

Хранить NiCd аккумуляторы рекомендуется полностью разряженными.

К отрицательным моментам относят их малую удельную емкость, высокий саморазряд, длительное время зарядки (восполнять энергию нужно малыми зарядными токами) и ярко выраженный «эффект памяти».

Чтобы не испортить аккумулятор, его необходимо заряжать только после полного разряда! Пренебрежение этим правилом повлечет быструю потерю емкости и выход элемента из строя.

Заряжают NiCd-элементы малыми зарядными токами, значения которых составляет порядка 10 % от емкости аккумулятора.

Читайте также:  Аккумулятор BL243 Lenovo K3 Note A7000

Никель-металлогидридные аккумуляторы

Логическим продолжением никель-кадмиевых аккумуляторов стали никель-металлогидридные (NiMH) элементы питания. В них учтены и практически устранены недостатки предшественников. Аккумуляторы при тех же массогабаритных показателях имеют большую в 2–3 раза емкость, обладают высокой надежностью, с легкостью переносят глубокий разряд и перезаряд, менее подвержены эффекту памяти.

Немаловажную роль в популяризации и широком распространении NiMH элементов сыграл тот факт, что они не содержат в своем составе кадмия, очень вредного для окружающей среды металла. Следовательно, с повестки дня снимаются вопросы правильного хранения и утилизации таких элементов.

Для производства анода используют гидрид никеля с лантаном или литием — так называемый металлогидридный электрод. В качестве катода — оксид никеля. Электролитом выступает соединение гидроксида калия.

Заряжают никель-металлогидридные аккумуляторы большими (в сравнении с NiCd-элементами) токами, величины которых составляют порядка 20–25 % от емкости аккумулятора, но очень важно контролировать температуру элемента во время заряда. Если она превышает 45 °С, нужно немедленно прервать процесс зарядки, в противном случае существует риск порчи элемента.

Зарядку для NiMH-аккумуляторов можно использовать в паре с NiCd-элементами. Обратная совместимость недопустима! Алгоритмы зарядки никель-кадмия более примитивны, они могут причинить вред NiMH-элементу.

Никель-металлогидридные аккумуляторы хранят полностью заряженными. Поскольку этому типу элементов присущ высокий саморазряд, для сохранения работоспособности элемента его нужно периодически подвергать полному циклу разряда/заряда.

Никель-металлогидридные аккумуляторы используют в тех же сферах, что и никель-кадмиевые, однако, благодаря повышенной емкости, их охотно применяют в фототехнике, использующей для питания элементы типа АА и ААА.

NiMH элементы — самые морозоустойчивые. Они без проблем переносят эксплуатацию при экстремально низких температурах, достигающих -60 °С. По этой причине их довольно успешно применяют в электроинструменте, используемом при выполнении работ на открытом воздухе в зимнее время.

Один элемент генерирует 1,2–1,25 в ЭДС, а его удельная энергия составляет 60–75 Вт*ч/кг. Теоретический расчетный «потолок» этого параметра находится на уровне 300 Вт*ч/кг, но видимо технологии производства NiMH-элементов, еще не до конца совершенны.

Литий-ионные аккумуляторы

Современные мобильные устройства уже сложно представить без литий-ионных аккумуляторов. Именно их разработка дала мощный толчок к развитию легких и миниатюрных решений источников питания, и, как следствие, миниатюризации всего сегмента мобильных гаджетов.

Сильными сторонами Li-ion являются высокая плотность аккумулируемой энергии, ее удельное значение, в большинстве случаев, составляет солидные 280 Вт*ч/кг, недостижимые при использовании аккумуляторов другого типа. Именно по этой причине Li-ion аккумуляторы используются не только для питания персональных гаджетов, но и для приведения в движение различных самокатов, велосипедов с электродвигателем и даже автомобилей.

Справедливости ради следует сказать, что «литий-ионный аккумулятор» — это обобщенное название целой группы электрохимических элементов, переносчиком заряда в которых выступают ионы лития. Разница заключается в составе материала катода и типе электролита.

Наибольшее распространение в бытовом сегменте получили литий-полимерные аккумуляторы, в которых в качестве электролита используется специальный твердый полимер, а катодный и анодный материал нанесены на тонкие слои алюминиевой и медной фольги соответственно. Такое конструктивное решение позволяет производить аккумуляторы любой формы и размера, изящно «вписывая» их в разрабатываемые устройства.

Существенный недостаток твердого полимера — его плохая проводимость при нормальной температуре окружающей среды (+ 25 °С). Наилучшие показатели достигаются при увеличении температуры до + 60 °С, а это уже опасно с точки зрения обычного использования. Поэтому производители идут на небольшие ухищрения, добавляя к полимеру электролит в жидком или желеобразном состоянии.

Существенное отличие конструкции литий-ионных аккумуляторов от традиционной конструкции заключается в обязательном наличии разделительного сепаратора, исключающего свободное перемещение ионов лития, в моменты, когда аккумулятор не используется.

Другой элемент, который должен обязательно присутствовать в схеме аккумулятора — BMS-контроллер (Battery Management System), отвечающий за корректную и сбалансированную зарядку ячеек аккумулятора.

Li-ion аккумуляторы при высокой удельной емкости обладают малым весом. Для их зарядки нужно не так уж много времени. У них практически отсутствует эффект памяти и саморазряд. К аккумуляторам литий-ионного типа не предъявляется особых требований к соблюдению циклов заряда/разряда. Заряжать их можно в любое удобное время, не привязываясь к величине остаточного заряда элемента. Хранить Li-ion батареи рекомендуется наполовину заряженными.

Самым существенным недостатком литий-ионного элемента является его категорическое «нежелание» полноценно работать при отрицательных температурах. Эксплуатация литиевого элемента на морозе очень быстро приблизит его выход из строя.

Источник

На что нужно обращать внимание, выбирая АКБ

Содержание

  1. Проверяем полярность старого аккумулятора
  2. Бренд и фирма-производитель: насколько оправдан выбор
  3. Дата изготовления АКБ
  4. Емкость и пусковой ток — тоже существенные показатели
  5. Какие бывают аккумуляторы
  6. Сурьмянистые АКБ
  7. Кальциевые АКБ
  8. Гибридные АКБ

Если возникает необходимость сменить старый автомобильный аккумулятор, выбор АКБ может сопровождаться определенными трудностями. Особенно ярко это проявляется в том случае, если автовладелец либо новичок, либо попросту не вникает в тонкости и подробности, связанные с тем, какой аккумулятор стоит у него в машине, каков его химический состав и реальные возможности. Однако для того, чтобы при замене старой батареи на новую не возникло недоразумений и разочарований, автомобилисту обязательно нужно обладать элементарными знаниями о разновидностях автомобильных батарей и о том, как выбрать аккумулятор для авто правильно.

Когда потребитель сталкивается с огромным разнообразием предлагаемых батарей, выбор аккумулятора становится весьма проблематичным. Широкий спектр фирм-производителей и цен могут реально сбить с толку любого неопытного человека. Сразу хотелось бы отметить, что никогда не стоит покупать АКБ, сломя голову, — например, в ближайшем гипермаркете, где может продаваться весьма сомнительный товар, а рядовой продавец, скорее всего, не сумеет даже его проверить, как следует.

Проверяем полярность старого аккумулятора

Итак, на что следует, прежде всего, обращать внимание, выбирая новый аккумулятор? Как ни странно это прозвучит — на полярность. Именно она является основополагающим критерием правильного выбора. Прежде всего, посмотрите на то, какую полярность имеет старая батарея, установленная в вашей машине. Для этого лучше вынуть ее из автомобиля, чтобы при проверке не произошло фатальных ошибок, и повернуть аккумулятор «лицом» к себе.

Если значок минусовой клеммы расположен слева, а плюсовой — справа, это означает, что полярность обратная, и вам нужен аналогичный источник питания. Если же «минус», наоборот, располагается справа, а «плюс» — слева, значит, полярность прямая.

Это очень важно: если вы выберете аккумулятор, полярность которого не соответствует параметрам электрической цепи автомобиля, в лучшем случае, при запуске двигателя, может произойти замыкание внутри АКБ, а в худшем — может выйти из строя бортовая система машины.

Следует также иметь в виду и то, что в импортных автомобилях полярность, чаще всего, обратная, а не прямая.

Бренд и фирма-производитель: насколько оправдан выбор

Второй критерий, который волнует многих автолюбителей, — это бренд и фирма-производитель батареи. Считается, что лучше всего покупать именно импортные аккумуляторы, а на отечественных заведомо ставится клеймо некачественного товара. Не стоит отрицать того, что российские фирмы очень долго отставали в этом плане от зарубежных коллег. Но сейчас они начинают активно «подтягиваться» до международного уровня, производя вполне приличные батареи по приемлемым ценам.

Важно знать об основных правилах стандартизации, которые применяются при производстве и тестировании автомобильных АКБ. Аккумуляторы европейского производства имеют стандартизацию, называемую ISO, а отечественные — ГОСТ. Требования к импортным батареям на основании ISO очень высокие. Их проверяют нагрузочной вилкой в течение целых 30 секунд — это намного выше, чем наши стандарты, при которых время проверки не превышает 15 секунд.

С помощью нагрузочной вилки у аккумулятора «забирают» определенное количество тока, и, по европейским стандартам, в течение 30 секунд напряжение в нем не должно опуститься ниже 9 вольт. Российский ГОСТ в два раза мягче по требованиям. И это позволяет нашим производителям чувствовать себя на рынке более свободно. Таким образом, дело не в том, какой марки аккумулятор вы выберете. А в том, будет ли он выдерживать положенную ему нагрузку при тестировании, которое обязательно следует проводить перед покупкой.

Проверку батареи нагрузочной вилкой обязан провести любой продавец. После падения напряжения вилка убирается, и оно должно быстро восстановиться. Если U быстро восстанавливается после падения, аккумулятор в порядке, и его можно брать. А если «просядет» до 8 вольт и ниже и не растет — батарею лучше не покупать.

В последнее время отечественные аккумуляторы радуют тем, что многие фирмы, все-таки, отважно перешли на стандартизацию по ISO. И на корпусе батареи, в данном случае, можно найти соответствующую надпись, например: «ISO Россия», «ГОСТ ISO», либо что-то подобное. Они выдерживают проверку в течение 30 секунд, и, если проверка перед покупкой проведена тщательно, такую батарею можно смело брать, и она себя оправдает.

Источник

Как узнать состав аккумулятора

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

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

Виды аккумуляторов

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

Виды клемм акб

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

Сурьмянистые

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

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

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

Малосурьмянистые

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

Читайте также:  Яндекс маркет аккумуляторы xiaomi

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

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

Кальциевые

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

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

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

Подробней о кальциевых аккумуляторах Вы можете почитать здесь.

Гибридные

Гибридный АКБ

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

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

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

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

Гелевые

Гелевый

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

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

Какие же недостатки имеют гелевые батареи?

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

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

EBF

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

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

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

AGM

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

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

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

Щелочные

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

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

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

Щелочная батарея

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

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

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

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

Литий-ионные

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

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

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

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

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

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

Источник