Виды аккумуляторов для автомобилей

«Очень трудно распознать порядочную женщину, хороший арбуз и хороший аккумулятор». Когда, в далеком 1800 году, итальянский физик Алессандро Вольта (Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta 1745-1827) поместил 2 пластины из меди и цинка в кислоту  для получения постоянного электрического тока на основе химической реакции, он, разумеется, не знал, что  впоследствии его видоизмененному изобретению суждено будет стать притчей во языцех для миллионов людей последующих поколений всех времен, стран и континентов. Своё изобретение сам Алессандро назвал «электрическим органом», но миру он более известен под названием «батарея Вольта». Само слово «аккумулятор» (лат. накопитель, собиратель) появилось значительно позднее.

Конструкция АКБ

Современный автомобильный аккумулятор (АКБ) это химический источник тока многоразового действия (перезаряжаемый), служащий на автомототранспорте в качестве вспомогательного источника электроэнергии и в качестве основного на электротранспорте. В наше время на слуху никель-кадмиевые, Li-ion, Ni-MH и др. типы АКБ, но для запуска стартера в автомобилях применяется «старый, добрый» свинцово-кислотный тип (изобретен в 1859г. Гастоном Плате) с теми или иными «новшествами». Несмотря на то, что сами по себе кислота и свинец являются вредными, отойти от свинцовых АКБ на данном этапе развития невозможно. Основной характеристикой АКБ является энергоемкость и пусковой ток (возможность выдать за минимальное время максимальный ток). Превзойти по этим параметрам свинцово-кислотные АКБ пока невозможно.

Конструктивно представляет из себя две пластины (анод и катод), помещенные в электролит (раствор серной кислоты и дистиллированной воды определенной плотности). Каждый такой элемент—«банка» выдает 2,1В, соответственно у АКБ из 6 банок должно быть напряжение порядка 12,6В. В зависимости от степени готовности к применению может быть сухозаряженный (в котором пройдены все этапы подготовки, кроме заливки раствора электролита) и полностью готовый АКБ (залитый).

Существуют обслуживаемые и необслуживаемые АКБ. Те АКБ, которые не требуют контроля за уровнем и плотностью жидкости между пластинами являются необслуживаемыми. В них испарения воды при реакции электролиза практически нет. Этот тип АКБ дороже, наиболее оптимален для тех, кто не столь часто «заглядывает под капот».

 

   Полезный совет: если Вы приобрели сухозаряженный источник(САКБ), стоит помнить, что его зарядку надо производить только после «выравнивания» плотности электролита до нужного значения. Чем длительнее было хранение САКБ (без электролита), тем большее время понадобится для «отстоя» и приведения пластин в «боеготовность».

Типы автомобильных аккумуляторов

В зависимости от «добавок» к свинцу различают следующие типы АКБ:

• Сурьмянистые
• Малосурьмьянистые
• Кальциевые АКБ
• Гибридные АКБ
• Гелеевые и AGM

В сурьмянистые (стандартные) АКБ для того, чтобы увеличить плотность свинца в него добавлялась сурьма, около 25%. Название «стандартный» уже практически тоже кануло в лету, так как на замену пришли малосурмянистые АКБ, который ставится на большинстве автомобилей. Эти АКБ делались «легкообслуживаемые», так как доливка воды требовалась не реже одного раза месяц.

Из положительного: при выходе из строя одного или нескольких «банок» их можно было просто исключить из цепи, соединив оставшиеся, к перепадам напряжения в сети автомобиля такая АКБ была практически «равнодушна». Ток прокрутки сурьмянистая АКБ выдавала наибольший, но есть и своя «ложка дегтя».

Из-за добавления сурьмы происходило резкое усиление происходящей реакции электролиза. Она начиналась уже при 12В и выделяющиеся кислород и водород испаряли воду в большом объеме. Изменялась плотность электролита, оголялись сверху края электродов. Уровень саморазряда при хранении большой. Сейчас устанавливаются на технике, на которой возможно их периодическое (не реже раза в месяц) ТО.

АКБ с содержанием сурьмы всего 5% являются «малообслуживаемыми». Употребляемый иногда термин «необслуживаемый» для данного типа АКБ оставим на совести рекламных агентов. Само протекание реакции стало «мягче», испарение воды в процессе электролиза значительно сократилось, но не прекратилось. К перепадам напряжения в бортовой сети эта АКБ «некапризна», как и её предшественница. Кратковременная перегрузка не вызовет необратимых изменений свойств батареи, в отличии от современных кальциевых или литиевых.

Уровень саморазряда при длительном хранении значительно ниже, чем у сурьмянистой батареи. Данный тип АКБ лучше всего подходит к российским автомобилям из-за небольшой цены и «неприхотливости» к надежности электрики.

Проблема испарения воды решилась с появлением кальциевых АКБ. Их действительно можно назвать «необслуживаемыми». Процесс электролиза из-за замены сурьмы кальцием начинается при 16В вместо 12В. Свинцовые решетки с добавлением кальция (некоторые производители добавляют алюминий, олово, серебро) позволили снизить интенсивность электролизной реакции и полностью прекратить испарение воды. Степень саморазряда при длительном хранении у кальциевой АКБ на 2/3 ниже сурьмяновой (возможно длительное хранение в заряженном состоянии).

Казалось бы, найдена «золотая середина», но недостатки АКБ Ca/Ca (обозначение кальциевых АКБ) оставляют почву для раздумий при выборе. АКБ крайне критична к полному разряду, после 2-3 циклов полной разрядки необратимо упадет емкость (на пластинах образуется сульфат кальция), и отнюдь «не дешевый» аккумулятор сгодится только для дежурного освещения в гараже. К электрике автомобиля у кальциевой АКБ тоже повышенные требования. Перепады напряжения в бортовой сети «переносит» плохо.

 

Полезный совет: тем, кто остановил свой выбор на АКБ Ca/Ca следует помнить о последствиях полного разряда. Рекомендуется приобретать на иномарки, с качественной и надежной электросетью и при условии, что машина не будет «простаивать» от сезона до сезона в гараже.

В гибридных АКБ сделана попытка объединить сурьмянистую и кальциевую АКБ. Анод выполнен с добавлением кальция (этот электрод не боится разряда), а катод с добавлением сурьмы. В результате получилась АКБ с характеристиками, в которых устранены недостатки «доноров». Эти АКБ более спокойно относятся к перепадам напряжения в сети автомобиля, расход воды выше чем у Ca/Ca. Обозначается как Ca+ или Ca/Sb. Не боится полного разряда, имеет усиленную структуру пластин со сниженной коррозией. Ценовая ниша — между малосурьмянистой и кальциевой АКБ.

Полезный совет: при выборе гибридной АКБ стоит знать, что последняя буква в её маркировке N – обозначает нормальный расход воды, L – малый, VL – очень малый.

Гелеевые и AGM

Для повышения безопасности при нарушении целостности корпуса АКБ и при обслуживании был применен электролит в «связанном» по современным технологиям виде. Путем добавления соединений кремния он был «превращен» в гель, для уменьшения текучести. Существует два вида технологий: AMG (помещение внутрь абсорбирующего стекломатериала) и GEL (добавление кремния). Относительная безопасность АКБ при наклонах и вибрациях несомненна, но для зарядки этого типа батарей необходимы малые токи, процесс занимает длительное время.

Прочие виды АКБ

Натриевые АКБ

Серно-натриевые (тепловые) АКБ применялись немцами еще на ракетах ФАУ-2 в годы Великой Отечественной войны. Первый фургон-электромобиль, который совершил поездку в 1971г был тоже на серно-натриевых элементах. АКБ такого типа могут храниться готовыми к применению более 50 лет. Однако в широком распространении их почему-то нет. Дело в том, что в качестве электролита используются соли, которые для начала реакции должны быть в расплавленном состоянии, для чего АКБ необходимо нагреть до 250-700°С. «Привлекательны» тем, что позволяют получать АКБ из доступных и нетоксичных элементов. Могут использоваться в условиях жаркого климата и применяются в военных сферах.

Щелочные

Создать «суперАКБ», лишенную недостатков человечество мечтает и сейчас. Поскольку серная кислота, входящая в состав электролита, чрезвычайно опасна (при нарушении целостности корпуса) предпринимались попытки её замены. Томас Эдисон создал железно-никелевый аккумулятор в котором в роли электролита выступает щелочь. Такие основные недостатки щелочных аккумуляторов как низкое КПД (почти вполовину ниже серных) и слабые пусковые токи не позволяют всерьез рассматривать его, как конкурента свинцово-кислотным АКБ.

Заключение

На вопрос какая АКБ лучше однозначного ответа быть не может. Каждый будет ориентироваться на марку своего автомобиля, условия его содержания (гараж или улица), частоту поездок, свои финансовые возможности и др. Но какой бы тип АКБ Вы не выбрали, не стоит забывать о том, что это не «накопитель энергии», а химический источник тока, который требует своих мер предосторожности. Будьте внимательны и соблюдайте правила противопожарной безопасности и правила обращения с кислотами и электрическими устройствами. Счастливого Вам пути!