Современные автомобильные аккумуляторы не требуют к себе внимания в повседневной эксплуатации. Автомобилисты каждый день по нескольку раз просто поворачивают ключ в замке зажигания, не сильно задумываясь о происходящих при этом процессах. Но стоит батарейке почувствовать себя хуже, и каждый сразу понимает, что уже никто никуда не едет.
Как устроен автомобильный аккумулятор
В качестве стартерных элементов питания используются свинцово-кислотные аккумуляторы. Конструкция их довольно проста. Корпус из кислотоупорных полимеров (эбонита) поделен на несколько герметичных полостей. Для легковых автомобилей и многих грузовых их число равняется 6. Полости называют банками, все банки образуют батарею. В каждой банке размещается набор пластин. Пластины не соприкасаются с соседними, но соединены токопроводящими жилами через одну. Одна половина пластин образует отрицательный электрод, вторая – положительный. Пластины изготавливаются из сплава свинца с кальцием и небольшим добавлением олова и серебра. Для увеличения площади взаимодействия электродам придают форму решетки. Решетку положительных электродов покрывает слой диоксида свинца, отрицательных – губчатый свинец. Оба покрытия называют активной массой. Для исключения прямого контакта между «+» и «-» соседние пластины отделены прослойкой из сепаратора – пористого диэлектрика. Объем банки заполнен раствором серной кислоты в дистиллированной воде. Этот электролит пропитывает пористые сепараторы и электроды, обеспечивая взаимодействие полюсов. Плотность электролита для полностью заряженного аккумулятора составляет 1,25..1,27 г/см3. Выводы электродов каждой банки соединены последовательно. При таком соединении разности потенциалов складываются. Номинальное напряжение одной банки свинцово-кислотного аккумулятора составляет 2 В. Батарея из 6-ти банок обеспечивает разность потенциалов 12 В. В зависимости от степени заряженности и нагрузки реальное значение может колебаться от 9,5 до 14,7 В. Объемы полостей АКБ могут сообщаться с атмосферой через систему клапанов и лабиринтных каналов. Это позволяет поддерживать давление в банках и количество электролита на постоянном уровне. В обслуживаемых устройствах есть доступ к внутреннему объему банки через резьбовые крышки. Необслуживаемые модели отличаются низким испарением воды из электролита и такой возможности не предоставляют.
Работа автомобильного аккумулятора
При запуске двигателя автомобиля или при разряде, когда генератор не справляется с нагрузкой, происходит преобразование химической энергии в электрическую. Диоксид свинца положительных пластин восстанавливается, а губчатый свинец отрицательных – окисляется. Пластины обрастают гроздьями пористого вещества – сернокислого свинца (сульфата свинца). Образование сульфата свинца сопровождается расходованием серной кислоты и выделением воды. Плотность раствора в банках снижается. После запуска двигателя генератор автомобиля начинает заряжать аккумулятор. На его клеммы подается более высокий потенциал. Реакции протекают в обратном порядке. Сульфат свинца вырабатывается. При слишком глубоких разрядах сульфат свинца может приобретать более плотную структуру. Это затрудняет доступ электролита в его кристаллы. Полное растворение не происходит. Сульфатация пластин снижает емкость батареи. Не стоит допускать глубоких разрядов аккумулятора. Причиной разряда может становиться редкая эксплуатация автомобиля или токопроводящий налет на поверхности аккумулятора. Его необходимо периодически удалять. Если автомобиль подолгу простаивает, аккумулятор периодически подзаряжают пуском двигателя на непродолжительное (до получаса) время или подключением к зарядному устройству. Слишком большие токи или время зарядки становятся причиной электролиза (разложения воды на водород и кислород). Автомобильные аккумуляторы заряжают током, не превышающим десятой доли значения их емкости. По окончании зарядки электроника должна обеспечивать отключение от источника тока. Потери от электролиза в обслуживаемых моделях восполняются доливкой дистиллированной воды.
