Типы аккумуляторных батарей и области их применения

Характеристики

Чтобы определить, какие аккумуляторы подходят для автомобилей вашего типа, вам придётся оценить ряд характеристик. Прежде чем выбирать по отзывам и по марке, определитесь с теми параметрами, которые нужны для вашего авто.

Аккумуляторы на легковой и грузовой автомобиль характеризуются следующими характеристиками:

Номинальная ёмкость – это способность устройства при работе непрерывно отдавать энергию на протяжении 20 часов. Для её определения батарею непрерывно разряжают при температуре 250С – эта характеристика указывают на этикетке батареи.

Резервная ёмкость – это способность батареи непрерывно давать питание при неработающем генераторе.

Пусковая мощность – это максимальное значение выходной мощности, которую способна давать батарея на протяжении тридцати секунд при температуре -180С. В европейской классификации интервал времени составляет не тридцать, а десять секунд.

Полярность – расположение клемм на корпусе батареи

Учитывая, что силовые кабели автомобиля бывают короткими, важно, какие клеммы для него вы выберете.
Масса прибора.
Габаритные размеры.

Если у вас дизельный автомобиль, это чуть ли не ключевой критерий при выборе нового источника питания

Оценив характеристики, вы первоначально определяете, какой АКБ подойдёт для вашего авто, и от каких вариантов стоит заведомо отказаться. После этого выберите лучший аккумулятор для своего автомобиля среди тех, характеристики которых вам подошли.

Призматическая форма

Была придумана в начале 90-х годов и такие конструкции лучше всего подходят для мобильников, планшетов и ноутбуков. Средний показатель ёмкости накопителей электроэнергии колеблется в пределах 800-4000 mAh. Единого универсального формата нет, каждый разработчик предпочитает те размеры, которые выгодней ему больше всего.

Выпускают призму и в довольно большом исполнении. Такие изделия заряжают в цельный алюминиевый корпус, и в сумме они выдают 20-50 Ah. Призматический форм-фактор применяют в основном в гибридах и средствах передвижения оборудованных электротягой. Обслуживают они и другие электрические силовые установки.

Поперечное сечение призматического электроаккумулятора:

Преимущества призматических АКБ:

объём девайса обслуживаемого данным типом аккумулятора, будет использован более рационально;

можно выбирать разные размеры, что позволяет выгодно использовать пространство девайса.

Недостатки призматического типа:

более дорогие в изготовлении;

больше подвержены температурному воздействию;

меньше служат чем цилиндрические аккумуляторы;

в процессе работы могут набухать.

Чтобы обеспечить противостояние внутреннему давлению, призматические АКБ должны иметь в своём распоряжении крепкий корпус. В принципе, такие систему могут немного увеличиваться в размерах, но ничего страшного в данном обстоятельстве нет — это естественное явление. К примеру, призматический аккумулятор толщиной 5 миллиметров, по прошествии 500 рабочих циклов может расшириться до 8 миллиметров. Но в то же время, если расширение наносит гаджету вред, то придётся устанавливать новый аккумулятор.

Аккумулятор

Для понимания принципа работы аккумулятора необходим небольшой исторический экскурс появления химических элементов питания. Первый прообраз батарейки датирован 1800 годом. Его создал Аллесандро Вольта. Погрузив две пластины разных металлов в кислоту (цинк и медь), он получил постоянный ток на них. Проводя опыт наблюдалось постепенно растворение цинковой пластины, а медная покрывалась пузырьками газа. Название подобного элемента питания — «Вольтов столб».

Устройства хранения энергии работают похожем методом, только химические реакции частично обратимы, пущенный обратно движению тока разряда электрический ток восстанавливает химический состав металлов пластин.

Основа любого сохраняющего заряд устройства — две пластины химически разных металлов соединённых прослойкой электролита. Такая прослойка бывает жидкой (к примеру, свинцовые варианты), бывает пористой массой пропитанной электропроводящим составом. Материал изготовления пластин электродов батареи определяет характеристики аккумулятора. Для свинцовых накопителей, использующихся для автотранспорта одна пластина из свинца, вторая состоит из его диоксида. Такие устройства помечаются, символами Pb на корпусе. Для самых распространённых среди бытовой техники ионно-литиевых источниках питания (Li-Ion) используется один алюминиевый электрод, а второй медный.

Несколько таких сборок пластин, электрически соединённых между собой называются батареей. Сборка необходима для получения необходимого вольтажа. Характеристики аккумуляторных батарей непосредственно зависят от того какие характеристики аккумулятора присутствуют на каждой паре металлических пластин.

Все распространенные виды накопителей энергии:

Таблица не является абсолютно полной, так как постоянно разрабатываются новые виды батарей.

Типы кислотных аккумуляторов

Аккумуляторы которые необходимо заполнить электролитом

В классических батареях каждая ячейка имеет пробку. До сих пор производятся аккумуляторы, которые необходимо заполнить электролитом перед первым использованием (с плотностью 1,28 г / см3), а затем дистиллированной водой, когда уровень электролита упадет ниже отмеченного минимума. На фото показаны батареи с заглушками, позволяющими доливать воду.

В старых батареях контроль плотности электролита с помощью ареометра позволял определять степень заряда (при полном заряде 1,26 … 1,28 г / см3, в разряженном около 1 г / см3), а добавление воды было обычной и необходимой практикой. Для подзарядки таких старых батарей использовались примитивные выпрямители, содержащие только трансформатор и диодный мост.

Простые зарядные устройства для кислотных аккумуляторов

Батарея заряжалась пульсирующим током с большой переменной составляющей. Для регулирования тока использовались либо отводы трансформатора, либо проволочные резисторы на вторичной стороне, либо лампочка, включенная последовательно с первичной обмоткой.

Технический прогресс, в том числе использование кальция вместо сурьмы в качестве добавок, позволил создать АКБ, которые при надлежащих условиях эксплуатации имеют очень небольшую потерю воды. Разработаны так называемые необслуживаемые аккумуляторные батареи. Термин «не требующий обслуживания» означает лишь то, что потеря воды мала, и производитель не предусматривает необходимости её добавления.

Необслуживаемый автомобильный аккумулятор с индикатором глазком

Но во многие «необслуживаемые» АКБ можно добавлять воду. Существуют также полностью необслуживаемые версии, которые не имеют заглушек для заливки воды, но имеют максимум клапанов давления или один общий клапан для удаления лишних газов в случае перезарядки.

Эти клапаны защищают от взрыва и предотвращают утечку электролита в случае опрокидывания аккумулятора. Но в любой сильно перезаряженной свинцово-кислотной батарее конечно будет интенсивное выделение газов и потеря воды, которую в полностью необслуживаемой батарее невозможно пополнить из-за отсутствия заглушек.

Современные автомобильные аккумуляторы часто имеют встроенные индикаторы под стеклом, цвет которых примерно определяет состояние аккумулятора (зеленый — ОК, черный — нужно зарядить, белый — повреждение и дефицит электролита). Это не электронная схема, а простой измеритель плотности и уровня электролита с зеленым шариком.

Гибриды

Название говорит само за себя: гибридными считаются те батареи, в строение которых входят неодинаковые пластины, то есть выполненные из различных материалов. Стоит учесть, что положительно заряженные пластины включают в себя компоненты сурьмы (ее содержание в них не превышает 5%), в то время как отрицательно заряженные пластины имеют в составе кальциевые компоненты.

Новый, чуть ли не революционный метод изготовления аккумуляторных батарей смог привести к следующему:

  • Во-первых, если сравнивать аккумуляторы с пониженным содержанием сурьмы, расход жидкости очевидно уменьшается.
  • Во-вторых, батарея стала более устойчивой и выносливой к перепадам напряжения, даже в случаях интенсивной зарядки и тотальной разрядки.

Конечно, это вовсе не означает, что данные аккумуляторы можно считать полностью идеальными «без единого изъяна». Они не имеют никаких особых преимуществ над всеми вышеописанными устройствами. Но при этом по качеству характеристик их можно поставить прямо посередине этого ряда.

Области применения АКБ

Аккумуляторные батареи получили широчайшее распространение во всех видах технических устройств. Без них не обходится ни одно портативное электронное устройство: от наручных часов до ноутбуков. Даже в простых электрических фонарях производители предпочитают использовать встроенные АКБ вместо сменных элементов питания.

Не стали исключением и автомобили. В машинах привычных конструкций автомобильный аккумулятор используется для запуска двигателя и бесперебойного питания бортовой электрики и электроники. В набирающих всё большую популярность гибридных и электромобилях аккумуляторы играют ещё более важную роль. Причём в этом случае требования, предъявляемые к устройству АКБ автомобиля, ещё выше.

Какой тип аккумулятора выбрать — AGM, гелевый или с жидким электролитом?

Применение автомобильных стартерных батарей в системах электроснабжения может быть оправдано только в низко-бюджетных системах, которые будут под пристальным контролем обслуживающего персонала (необходимо следить за уровнем и плотностью электролита, регулярно проводить выравнивающий заряд АБ, и т.п.). Необходимо также помнить, что для эксплуатации такого типа батарей необходимо отдельное, хорошо вентилируемое помещение.

В связи с этим, в системах на базе возобновляемых источников энергии, а также в системах бесперебойного питания, целесообразно использовать, хотя и более дорогие, герметичные, необслуживаемые АБ. Солнечная батарея, термоэлектрический генератор и небольшой мощности ветроэлектрическая установка вырабатывают сравнительно небольшой ток, поэтому заряд АБ длится много часов и в этом случае подходят даже самые дешевые из необслуживаемых АБ.

Такие АБ имеют большую, по сравнению со стартерными батареями, толщину пластин электродов, поэтому срок их службы в режиме длительного разряда намного превышает срок работы стартерных батарей.

Сравнение AGM, OPzV и OPzS аккумуляторов*

N Параметр AGM Гелевые трубчатые OPzV Трубчатые с жидким электролитом OPzS
1 Газовыделение Нет газовыделения, может быть установлена в любом месте Нет газовыделения, может быть установлена в любом месте Высокое газовыделение, нужно отдельное помещение с вытяжной вентилляцией для размещения батарей
2 Обслуживание электролита Нет Нет Требуется часто
3 Уровень зарядного тока высокий средний низкий
4 Требования к размещению малый размер элемента, малые занимаемые площади малый размер элемента, малые занимаемые площади большой размер элемента, большие занимаемые площади
5 Установка обычно горизонтально или вертикально горизонтально или вертикально только вертикально. Установка друг над другом обычно невозможна для больших батарей
6 Транспортировка Может транспортироваться в заряженном состоянии Может транспортироваться в заряженном состоянии Транспортировка только разряженными и без электролита
7 Саморазряд и восстановление 50% саморазряд за 6 месяцев. Легкое восстановление 50% саморазряд за 6 месяцев. Легкое восстановление Очень высокий саморазряд. Восстановить трудно
8 Срок службы (при 80% глубине разряда), циклов 500 более 1200 теоретически до 1500
9 Срок хранения при подзаряде средний большой большой
10 Работа при высокой температуре удовлетворительно, рекомендуется 20±5°С. Более высокие температуры резко снижают срок службы Хорошо, особенно в полевых условиях Хорошо, но требуется обслуживание
11 Работа при низкой температуре удовлетворительно, обычно температура не должна быть ниже -15°С хорошо, до -25°С плохо, обычно до -5°С
12 Стратификация (разделение плотности электролита по высоте) пренебрежимо мала, не требуется выравнивающий заряд пренебрежимо мала, не требуется выравнивающий заряд заметная, требуется частый выравнивающий заряд для ее предотвращения
13 Емкость при очень малых токах разряда хорошо очень хорошо удовлетворительно
14 Восстановление после глубокого разряда удовлетворительно хорошо плохо, сильная сульфатация препятствует восстановлению
15 Скорость заряда Отлично, 6-8 часов для 90% восстановления Удовлетворительно, 8-10 часов для 90% восстановления Плохо, 12-15 часов для 90% восстановления
16 Работа при недоразряде удовлетворительно хорошо плохо
17 Влияние перезаряда плохо, выводит из строя батарею (тепловой пробой) хорошо хорошо
18 Работа при недозаряде удовлетворительно, приводит к сокращению срока службы хорошо плохо
19 Тепловой пробой возможен, хотя и редко невозможен не наблюдался
20 Цена средняя высокая низкая

Особенности применения гелевых автомобильных аккумуляторов

Безусловно, эксплуатация гелевых аккумуляторов может показаться гораздо более простой, если сравнивать ее с дешевыми «кислотниками».

С одной стороны это, действительно, так. Поскольку внутри такого источника тока находится не жидкость, а гель, он более безопасен в применении и не подвержен взрывоопасности. Гелевую АКБ при необходимости можно положить на бок и повернуть любой стороной, и с ней ничего не случится.

Срок эксплуатации у гелевых батарей намного больше. К тому же, они не требуют никакого обслуживания внутри: им не нужна заливка дистиллированной воды и регулярная проверка внутреннего состояния «банок». Поэтому возникает вопрос — не лучше ли сразу заплатить тысяч 10 или 15, чтобы «не париться» лишний раз?

С одной стороны, преимущества гелевых АКБ очевидны. Однако при эксплуатации аккумулятора этого типа необходимо соблюдать ряд определенных предписаний, иначе «посадить» дорогостоящий аккумулятор можно в два счета.

Если вы приобретаете гелевую АКБ, исправность бортовой сети вашего автомобиля и его составляющих, связанных с аккумуляторным питанием, должна находится на самом высоком уровне:

  • Ток должен подаваться стабильно и точно.
  • Напряжение во всех частях бортовой электросети автомобиля не должно быть скачкообразным. Если оно «скачет», аккумулятор сразу же может необратимо выйти из строя.
  • Генератор и реле-регулятор должны работать исправно, поддерживая напряжение в гелевой батарее не больше цифры в 14,4 В.
  • Что касается реле-регулятора, многие опытные автомобилисты рекомендуют сразу установить в машину запасное реле в случае приобретения гелевой АКБ. Если одно реле вдруг «накроется», другое, в данном случае, спасет батарею.
  • Следует сразу же приобрести зарядное устройство, желательно с автоматическим режимом зарядки гелевых аккумуляторов.
  • Если вдруг напряжение в АКБ становится выше 14,4 вольт (это уже критический показатель), обязательно должен сработать регулятор напряжения.

Как видите, несмотря на все положительные характеристики и внешние удобства эксплуатации аккумулятора такого типа, гелевые батареи очень капризны и также требуют особого к себе отношения. Только в несколько ином виде. Ради них водителю придется еще дополнительно потратиться на приведение в идеальный порядок бортовой сети автомобиля.

Типы источников тока

АКБ различаются по своему предназначению, характеристикам, тому как устроен аккумулятор и материалам, используемым при их изготовлении. На сегодняшний день в мире производится более трёх десятков типов различных аккумуляторов, основное различие между которыми заключается в химическом составе электродов, а также используемым видом электролита. Так, к примеру, в группу литий-ионных аккумуляторов входит двенадцать различных моделей. Наиболее популярными из всех производимых являются следующие типы:

  • свинцово-кислотные;
  • литиевые;
  • никель-кадмиевые.

На них приходится значительная часть рынка элементов питания. Для лучшего представления о том, из каких материалов могут изготавливаться современные аккумуляторы стоит привести их полный список:

  • железо;
  • свинец;
  • титан;
  • литий;
  • кадмий;
  • кобальт;
  • никель;
  • цинк;
  • ванадий;
  • серебро;
  • алюминий;
  • целый ряд прочих металлов, которые, правда, используются крайне редко.

Применение при производстве различных материалов оказывает значительное влияние на итоговые эксплуатационные показатели и, как следствие, на область возможного использования. Например, литий-ионные АКБ часто устанавливаются в мобильные компьютеры и другие гаджеты.

Принцип работы свинцового аккумулятора

Свинцовые аккумуляторы являются вторичными химическими источниками тока, которые могут использоваться многократно. Активные материалы, израсходованные в процессе разряда, восстанавливаются при последующем заряде. Химический источник тока представляет собой совокупность реагентов (окислителя и восстановителя) и электролита. Восстановитель (отрицательный электрод) электрохимической системы в процессе токообразующей реакции отдает электроны и окисляется, а окислитель (положительный электрод) восстанавливается. Электролитом, как правило, является жидкое химическое соединение, обладающее хорошей ионной и малой электронной проводимости.

Различные типы стартерных аккумуляторных батарей, имеют свои конструктивные особенности, однако в их устройстве много общего. По конструктивно-функциональному признаку выделяют батареи: обычной конструкции — в моноблоке с ячеечными крышками и межэлементными перемычками над крышками; батареи в моноблоке с общей крышкой и межэлементными перемычками под крышкой; батареи необслуживаемые — с общей крышкой, не требующие ухода в эксплуатации. Свинцовый аккумулятор, как обратимый химический источник тока, состоит из блока разноименных электродов, помещенных в сосуд, заполненный электролитом. Стартерная батарея в зависимости от требуемого напряжения содержит несколько последовательно соединенных аккумуляторов. В стартерных батареях собранные в полублоки 3 и 12, положительные 15 и отрицательные 16 электроды (пластины) аккумуляторов размещены в отдельных ячейках моноблока (корпуса) 2.

Разнополярные электроды в блоках разделены сепараторами 9. Батареи обычной конструкции выполнены в моноблоке с ячеечными крышками 7. Заливочные отверстия в крышках закрыты пробками 5. Межэлементные перемычки 6 расположены над крышками. В качестве токоотводов предусмотрены полюсные выводы 8. Кроме того, в батарее может быть размещен предохранительный щиток. В конструкции батареи предусматривают и дополнительные крепежные детали.

Емкость автомобильного аккумулятора

На автомобиле аккумулятор предназначен, прежде всего, для питания стартера, который раскручивает двигатель, позволяя ему завестись. Конечно, при выключенном моторе от батареи питаются и другие электроприборы автомобиля. Но основное назначение — это питание стартера.

Чтобы провернуть коленчатый вал двигателя, требуется стартер достаточной мощности, который по сути представляет собой обычный электродвигатель. Так вот, например, на автомобилях с двигателем объемом 1,3 — 1,6 л требуется около 1,5 кВт мощности. А это значит, что потребляемая сила тока составит около 120 А. На таких машинах устанавливают обычно батареи с емкостью 55-60 Ач. То есть такой емкости в идеале должно хватить на полчаса вращения стартера. Но выше мы отметили, что при большом токе время работы от одной зарядки сокращается. Плюс у нас еще бывает зимняя эксплуатация, когда холодный аккумулятор просто из-за низких температур теряет свою емкость. Также нужно отметить, что ток зарядки от генератора во время движения не очень высокий, поэтому хоть аккумулятор и несколько дозаряжается во время поездок, все равно с каждым пуском заряда в нем остается меньше.

Таким образом, производителями была высчитана оптимальная емкость батареи при том или ином объеме двигателя. Ее можно узнать из паспорта автомобиля или найти в Интернете конкретно для вашего авто. Если купить аккумулятор меньшей емкости, то придется довольно часто его заряжать. Покупка же более емкой батареи позволит иметь дополнительный запас заряда, что особенно полезно в зимнее время. Но не стоит увлекаться и брать значительно более емкие аккумуляторы. Чем больше емкость, тем меньше в батарее ее внутреннее сопротивление. А поскольку стартер рассчитан на работу с определенным диапазоном сопротивления, использование слишком емкого аккумулятора, сопротивление которого выходит за рамки этого диапазона, может привести к преждевременному выходу стартера из строя.

Какая ёмкость у аккумуляторов

Правильно разделить ёмкость на 2 типа:

  • паспортная или номинальная;
  • фактическая или реальная.

Паспортная ёмкость является ориентиром при покупке аккумуляторной батареи в магазинах. Эти характеристики заданы производителем и отображают количество Ач при идеальных условиях эксплуатации.

Под оптимальными условиями подразумевается:

  • температура от 10 до 20 градусов Цельсия;
  • низкая или средняя влажность;
  • полный заряд батареи и пр.

Следует учитывать, что ёмкость — это переменная характеристика. Она меняется постоянно и зависит от ряда факторов. Поэтому, когда на корпусе источника питания пишут 60 Ач, это ещё не означает, что реальная ёмкость там такая. В большинстве случаев она ниже.

Стоит вспомнить напряжение в АКБ. Она определяется суммированием напряжения в каждой из секций батареи. Стандартно конструкция включает 6 банок (секций). В идеальных условиях каждая генерирует по 2,1 В напряжения. В сумме это даёт 12,6 В. Также и ёмкость суммируется из характеристик каждой банки.

У автопроизводителей обычно предусмотрена таблица, где прописано, батарея с какой ёмкостью должна устанавливаться на тот или иной автомобиль. Причём параметры зависят не только от марки и модели. На это влияет тип двигателя, его объём, мощность, комплектация, наличие тех или иных электропотребителей и пр.

Большое значение для поддержания работоспособности машины имеет фактическая ёмкость. Она поддаётся измерению. Требуется измерить, сколько энергии отдаёт АКБ при полном заряде до состояния разряда. Засекается время, за которое отдаётся ток, и умножаются величины друг на друга. То есть силу тока умножают на время. Ток в Амперах, а время в часах.

В 99% случаев реальная ёмкость будет отличаться от паспортной. Это объясняется воздействием разных внутренних и внешних факторов на батарею, которая эксплуатируется, либо просто хранится на полке.

За время хранения внутри протекают электрохимические процессы. И постепенно АКБ теряет ёмкость. Вот почему рекомендуется покупать аккумуляторы, с момента выпуска которых прошло не более 6 месяцев.

Типы маркировки АКБ

Маркировка аккумуляторов делятся на несколько типов, и для каждой страны введено свой порядок расположения цифр. Но при любом расположении цифр на батареях указана информация, о:

Расшифровка маркировки АКБ

  • Ёмкости;
  • Напряжении;
  • Фирме-изготовителе;
  • Дата (год выпуска);
  • Полный вес;
  • Полярности;
  • Уровне электролита;
  • Токе холодной прокрутки (далее ТХП).

При расшифровке, потенциальный покупатель получит информацию о выбранном аккумуляторе с изделия, и будет возможность проверить слова консультанта, а это означает, что «нечистым на руку» продавцам не получится обмануть клиента.

Маркировка АКБ делится на 4 типа.

Принцип работы литий-ионного аккумулятора

Литий-ионные батареи зарекомендовали себя на мировом рынке лучшие накопители для современной техники, такой как смартфоны, ноутбуки, электромобили и другие виды домашней и производственной техники. В 1991 году впервые была выпущена литий-ионная батарея.

Напряжение такого источника составляет 3.7 В, около 800 циклов разряда/заряда способна выдержать это изобретение. Саморазряд составляет 2% в месяц. Работать такие элементы способны на температуре от -20 °C до +60 °C.

Принцип действия основан на электрохимической реакции лития при внедрении в кристаллическую решетку других материалов с образованием химической связи. Еще основной особенностью таких батарей является то, что они почти на 100% без эффекта памяти. Для определения этого факта проводили множество экспериментов и определили, что эффект памяти есть, но он настолько незначительный, что принято считать его нулевым.

Формула: 

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Ремонт авто
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector