Акумуляторний лікнеп загальне знайомство з автомобільними акумуляторами
Що таке акумулятор?
По-перше, поширене серед автовласників назву «акумулятор» - не зовсім вірно. Правильніше говорити «акумуляторна батарея» або АКБ (професійна абревіатура).
Акумуляторна батарея - це пристрій з декількох електричних акумуляторів (в 12В батареї їх шість), об'єднаних перемичками в єдиний ланцюг, призначене для зберігання електроенергії в хімічній формі та подальшої її передачі в вигляді постійного струму контрольованим способом.
Всі типи електричних акумуляторів містять позитивні і негативні електроди, занурені в електроліт, вся конструкція при цьому поміщена в контейнер. Найбільш поширений на сьогоднішній день тип батарей, які застосовуються в автомобілях - свинцево-кислотний. Саме про нього і піде мова в наших публікаціях.
Свинцево-кислотні АКБ - це тип батарей, у яких позитивні і негативні електроди зроблені зі сплаву свинцю і розміщені в розчині сірчаної кислоти (електроліті).
Свинцево-кислотні батареї є перезаряджаємими АКБ. Це означає, що їх можна заряджати знову і знову після того, як вони розрядяться. Первинні елементи, навпаки, заряджаються всього один раз, а потім викидаються (наприклад, - батарейки для ліхтариків і радіоприймачів).
Який принцип роботи АКБ?
Позитивний електрод акумулятора виготовляється з діоксиду свинцю, анод - з пористого свинцю. Коли електричне навантаження подається на АКБ (наприклад, при включенні фар або обертанні стартера), електрострум протікає через електроліт батареї і зовнішнє навантаження. В результаті АКБ розряджається, хімічний склад електродів змінюється, перетворюючись в сульфат свинцю.
Батарея може бути заряджена при пропущенні через неї струму від зовнішнього джерела живлення, такого як генератор, динамомашина або зарядний пристрій. При цьому сульфат свинцю перетворюється у вихідний матеріал - діоксид свинцю і пористий свинець.
У міру зарядки АКБ відбувається процес гідролізу, - електрику розщеплює воду в електроліті на дві складові - водень і кисень. Ось чому батарея виділяє газ при її зарядці.
З чого виготовлена АКБ?
Так як позитивні і негативні електроди виготовлені з м'яких матеріалів, їм потрібна єднальна механічна опора, в якості якої служить решітка зі сплаву свинцю. Застосування сплавів обумовлено тим, що чистий без домішок свинець має також м'яку структуру.
Крім утримання активної маси електродів решітка виконує функцію провідника електрики від електродів до зовнішніх споживачам.
На першому етапі виробництва електроди виготовляються із суміші оксиду і сульфату свинцю. Потім під час першої зарядки АКБ ця суміш перетворюється в діоксид свинцю в позитивних пластинах і в пористий свинець в негативному. Негативний електрод також містить деяку кількість добавок, що поліпшують стартерні характеристики батареї при низьких температурах.
Комбінація решітки і електрода зазвичай називається пластиною.
Електроліт - це водний розчин сірчаної кислоти. Він служить провідником електричних іонів між позитивними і негативними пластинами при заряді і розряді АКБ. Кислота також бере участь в саморозряд батареї, так як сульфат-іони вступають в хімічну реакцію на електродах і утворюють сульфат свинцю.
Сепаратор - це ізолятор, поміщений між позитивним і негативним електродом з метою попередження короткого замикання. Сепаратор повинен бути мікропористим, тобто мати маленькі отвори, для того щоб іони могли пройти через сепаратор від однієї пластини до іншої. Він також повинен витримувати високі температури і кислотну середу всередині АКБ.
Більшість сучасних сепараторів виготовляють з микропористого поліетилену, властивості якого найбільш підходять для роботи в агресивному середовищі свинцево-кислотних батарей.
Корпус і кришка
Зазвичай вони виготовляються з сополимера поліпропілену (PP), який легкий, але в той же час дуже міцний. На відміну від інших видів пластику поліпропілен не стає крихким при низьких температурах і має високу ударостійкість. Він не руйнується при зіткненні з кислотою і іншими рідинами, які використовуються в автомобілі (бензин, дизельне паливо, гальмівна рідина, антифриз).
1 - решітка позитивного електрода; 2 - позитивний електрод; 3 - сепаратор; 4 - решітка негативного електрода; 5 - анод; 6 - блок негативних електродів; 7 - секція акумуляторної батареї; 8 - блок позитивних електродів.
Що таке обслуговуюча АКБ?
30 років тому акумулятори дуже швидко втрачали воду, і автомобілістам рекомендувалося перевіряти рівень кислоти в батареї щотижня! Сучасні необслуговувані АКБ не вимагають доливання води протягом усього терміну служби при їх експлуатації в нормальних умовах. У зв'язку з цим термін служби АКБ більш ніж подвоївся - з 2 років до 4-5 років.
У минулому решітки АКБ виготовляли зі сплаву свинцю з додаванням 10% сурми. Сурма збільшувала міцність решітки, так як чистий свинець дуже м'який. На жаль, частина сурми розчинялася в кислоті, і батарея втрачала воду.
Останнім удосконаленням стало додавання замість сурми 0,1% кальцію для додання міцності грат (так звані «кальцієві» акумулятори). В результаті, електроліт тепер менше забруднюється, а втрати води значно знизилися. Такі акумулятори отримали назву обслуговуються. так як долив води в них не потрібно протягом усього терміну служби.
МІФ. Обслуговуються акумулятор - це акумулятор, у якого немає заливальних пробок на кришці.
Насправді, термін «не обслуговуються» відноситься до відсутності необхідності доливання води під час експлуатації батареї, при цьому конструкція кришки може бути різною - як з пробками, так і без них.
Чому акумулятори «вмирають»?
Справна система зарядки сучасних машин заряджає повністю заряджену батарею тільки малим струмом. Коли ж генератор дає збій, набагато більший струм проходить через АКБ при роботі автомобіля. Цей струм змушує АКБ швидко втрачати воду (це стосується навіть не обслуговуються АКБ), погіршуючи її характеристики, а також знижує термін її служби, пошкоджуючи позитивні решітки.
Темно-коричневий або чорний наліт на нижній частині вентиляційних пробок - вірна ознака надлишкового заряду.
Якщо генератор має напругу вище 14,8В при нормальній температурі, це вказує на те, що система зарядки автомобіля несправна. При широко поширеною несправності діода у випрямлячі, зарядна напруга в АКБ становитиме 16В. У цьому випадку генератор повинен бути негайно відремонтований, щоб запобігти подальшому пошкодження АКБ.
Примітка: У новітніх автомобілях з системою Start-Stop і рекуперацією енергії гальмування використовується більшевисоку напруга (15,2В). щоб збільшити ефективність і скоротити час зарядки від генератора.
Експлуатація в режимі «глибокого розряду-заряду»
Сучасні зарядні системи зберігають АКБ в високого ступеня зарядженості (SOC) в більшості випадків звичайної експлуатації автомобіля. Однак, батарея може розрядитися в складних умовах або якщо автомобіль буде простоювати з електричним навантаженням, наприклад з включеними фарами. У сучасних автомобілях завжди є постійний витік струму з АКБ, завдяки комп'ютерам, сигналізацій, годинах і іншим постійним споживачам енергії. Залежно від автомобіля на це можуть знадобитися тижні або місяці.
Автомобільні АКБ створені з можливістю приймати обмежену кількість циклів заряду і розряду, але вони не створені для роботи в умовах безперервних циклів заряду і розряду (режим глибокого розряду-заряду). Для таких умов використовуються спеціальні «тягові» батареї.
Тривала експлуатація в умовах глибокого розряду-заряду автомобільних АКБ призведе до виходу їх з ладу, так як активна маса позитивного електрода буде обсипатися на дно АКБ, знижуючи здатність пластин зберігати електрику.
Велика кількість маленьких чорних і коричневих часток в електроліті вказує на те, що АКБ працює в умовах глибокого розряду-заряду.
Сульфатація - це невід'ємна частина в процесі роботи АКБ, - вона відбувається завжди при розряді АКБ. Коли батарея заряджається, сульфат свинцю знову перетворюється в активний матеріал.
Якщо ж АКБ довго зберігається розрядженою, сульфатация поступово переходить в таку стадію, коли при зарядці вона вже не може бути звернена повністю в активний матеріал. Тому після зарядки батарея не матиме своїх початкових характеристик. При глибокої сульфатации електродів батареї, автомобіль може не завестися.
Недозаряд відбувається, коли АКБ не отримує достатнього заряду від генератора. Стан постійного недозаряд поступово призведе до глибокої сульфатации. Ця несправність може бути викликана тим, що автомобіль використовується рідко, часто використовується в режимі їзди на короткі дистанції або якщо автомобіль експлуатується в режимі Start-Stop в міських умовах. Недозаряд може бути також викликаний напругою генератора нижче рекомендованого рівня в 13,6-13,8 В.
Читайте також:
