На автомобили с двигателями внутреннего сгорания устанавливают свинцово-кислотные аккумуляторы. Они остаются недорогими и эффективными источниками энергии, выдающими высокие пусковые токи, что и требуется для запуска моторов. Свинец — один из самых подходящих материалов, который под действием кислоты способен отдавать свои электроны и восстанавливаться в исходное состояние. Эти свойства стали ключевыми для создания тяговых стартерных источников постоянного тока.
История создания свинцово-кислотного аккумулятора
Первый работоспособный аккумулятор из свинца и кислоты изобрел Гастон Планте — французский ученый, являющийся сотрудником лаборатории Александра Беккереля. Он состоял из пластинчатого свинца, свернутого в спираль, между листами был сепаратор из волокна, и вся эта конструкция погружалась в раствор из дистиллированной воды и 10% серной кислоты. Источник показал хорошие результаты, но у него было мало циклов заряда-разряда из-за быстрого разрушения свинцовых пластин. Требовалось повысить его плотность и стойкость к электролиту. В свинцовый сплав стали добавлять сурьму. Она значительно увеличила долговечность АКБ.
Свинцово-сурьмянистые
Вторым поколением автомобильного аккумулятора принято считать свинцово-сурьмянистые. Эти источники питания следует разделять на 2 типа:
- Сурьмянистые, в сплаве свинца содержится более 5% сурьмы. Эти батареи стали намного выносливее, но из-за большого количества примеси снизился отдаваемый ток. Срок службы таких батарей не превышает 4 лет на старых автомобилях с минимальным количеством бортовой электроники.
- Малосурьмянистые, второе поколение сурьмянистых батарей. Для производства пластин используется более чистый сплав свинца с добавлением до 5% сурьмы. Получился идеальный сплав и по энергетическим характеристикам, и по стойкости к электрохимической коррозии. Срок службы такой свинцово-кислотной батареи — до 5 лет на машинах с наименьшим количеством электрического оборудования.
Конструкция свинцово-сурьмянистых АКБ ничем не отличается от первых вариантов источников питания. Имеется пластиковый корпус, разделенный на 6 камер перегородками. В каждой нише расположена энергетическая ячейка, состоящая из положительных и отрицательных пластин, разделенных листом диэлектрика, являющегося сепаратором. Каждая из пластин представляет собой решетку из свинцово-сурьмянистого сплава, заполненная специальной пастой, представляющей собой смесь из оксида свинца и легирующей массы. Для работы батареи через пластины пропускают электрический ток, который способствует созданию кристаллической структуры в активной массе, накапливающей положительные и отрицательные заряды.
Плюсы:
- более дешевые, чем любые другие, цена отличается почти в 2 раза по сравнению с EFB или кальциевыми;
- свинцово-кислотные батареи можно обслуживать, доливая дистиллированную воду или полностью меняя электролит.
Минусы:
- небольшой срок службы;
- так как есть пробки, то они менее герметичны и при зарядке выделяют вредные летучие вещества;
- больше вероятность вскипания из-за высоких токов зарядки.
Гибридные или Ca+ АКБ
Следующим витком в развитии автомобильных аккумуляторов стали гибридные модели. Они отличаются комбинированной структурой, то есть, отрицательные пластины изготовлены из свинца с кальцием, а положительные – из свинца с сурьмой. Для повышения стойкости к коррозии и улучшении проводимости в сплав вводят разные легирующие добавки. Батарея стала дольше работать, но она дороже малосурьмянистых источников питания.
Плюсы:
- увеличилась устойчивость к глубокому разряду;
- стабильный пусковой ток;
- увеличенный срок эксплуатации до 6 лет;
- меньше испарение воды, пробки есть, но доливать воду нужно реже, чем в сурьмянистые;
- активная паста прочнее удерживается на пластинах;
- саморазряд снижен почти вдвое.
Минусы:
- остались пробки для обслуживания, а значит, недостаточная герметичность;
- служит гибридная батарея меньше EFB или Ca/Ca;
- более высокая стоимость по сравнению с малосурьмянистыми.
Особенности
В конструкции батарей Ca+ или Hybrid используется специальный регулирующий клапан VRLA, который автоматически откроется в случае роста внутреннего давления. Введение кальция способствует снижению электролизных потерь воды, но для ее доливки все равно присутствуют пробки. Когда снизится плотность, можно долить воду до нормального уровня. Работает такой элемент питания до 5-5,5 лет без обслуживания. С обслуживанием можно продлить срок еще на 1-1,5 года.
Ca/Ca или кальциевые
Кальциевые батареи стали следующим этапом в развитии автомобильных источников постоянного тока. Общая конструкция свинцово-кислотного автомобильного аккумулятора не меняется. Имеется корпус из пластика, разделенный на 6 отсеков перегородками. В них расположены энергетические ячейки, собранные из положительной и отрицательной пластин, разделенных сепаратором. Каждая ячейка выдает напряжение 2,1 В, все 6-12,6 В. В качестве электролита используется 30% раствор серной кислоты и дистиллированной воды.
Плюсы:
- низкий саморазряд;
- долгий срок эксплуатации — до 6-7 лет;
- стойкость к коррозии;
- защита от перезарядки, не вскипают;
- не нуждаются в обслуживании.
Минусы:
- цена в 1,5-2 раза выше, чем у гибридных;
- чувствительность к глубоким разрядам;
- не годятся для режима работы Старт-Стоп.
Особенности
К особенностям кальциевых автомобильных батарей относится легирование кальцием пластин обеих полярностей. На самом деле, кальция в нем всего 0,07-0,1%, но эта доля имеет существенное влияние на срок службы и гидролиз. В таблице можно увидеть напряжения гидролиза в малосурьмянистых, гибридных и кальциевых батареях.
|
Параметры
|
Кальциевые батареи
|
Малосурьмянистый
|
Гибридный
|
|
Тип легирования пластина -/+
|
Ca/Ca
|
Sb/Sb
|
Sb/Ca
|
|
Начало электролиза, В
|
15-16
|
12-12,5
|
14-15
|
|
Обслуживание
|
частичное
|
обслуживаемый
|
обслуживаемый
|
Аккумуляторы EFB
Еще один вид более совершенных аккумуляторных батарей. В нем по-прежнему электролит остается в жидком виде, но АКБ считают переходной от кальциевых к AGM. Отличительной чертой таких батарей являются пластины, одетые в специальный сепаратор конвертного типа.
Плюсы:
- отсутствие сульфации пластин, так как каждый электрод имеет собственный сепаратор;
- исключено короткое замыкание;
- большой срок службы — до 7-8 лет на обычных машинах и до 5 лет на авто с системой Старт-Стоп;
- выдерживают больше циклов заряда-разряда;
- работоспособность в условиях низких температур;
- испарение воды отсутствует, нет пробок для обслуживания.
Минусы:
- стоит дороже, чем кальциевые батареи;
- нельзя обслуживать.
Особенности
К особенностям автомобильных аккумуляторов, выполненных по технологии EFB, относится неприхотливость к зарядным токам. Если батарея высажена в ноль, то ее можно заряжать большими токами, в том числе 1С. Используемые материалы в производстве батарей не дадут ему перезарядиться или нагреться. В конструкции использованы решетки, чаще выполняемые по технологии штамповки, что обеспечивает более высокие пусковые токи и способствует применению в автомобилях с системами Старт-Стоп. Отсутствие испарения воды обеспечено специальной системой. В крышке имеется лабиринт, в который проникают газы, где они конденсируются в воду и стекают обратно в емкость. Для исключения образования сульфата и разрушения активной пасты положительные пластины снабжены пленками из полистирола, а для предотвращения разделения электролита многие производители устанавливают специальные смешивающие элементы. На корпусе таких аккумуляторов есть индикатор заряда в виде круглого глазка.
Аккумуляторы AGM
Это все тот же свинцово-кислотный аккумулятор с жидким электролитом, но между пластинами имеется стекловолоконный наполнитель. Содержащаяся в нем кислота дает надежный контакт с пластинами и стабильный ионный обмен между ними, а количество электролита вдвое меньше, чем в классической батарее. Они бывают пластинчатыми и спиральными. Второй тип часто можно встретить в США, так как это его родина. Для удаления излишков газа в конструкции также имеется защитный клапан.
Плюсы:
- выдерживают большое количество циклов заряда/разряда;
- на 30% выносливее к глубоким разрядам;
- батареи долго способны выдавать большие токи;
- аккумуляторы можно эксплуатировать под любым углом наклона, даже в перевернутом виде;
- отсутствие испарений электролита;
- имеют долгий срок службы, до 10 лет.
Минусы:
- эти аккумуляторы дороже остальных;
- имеют больший вес;
- присутствует чувствительность к перезаряду.
Особенности
К особенностям автомобильных аккумуляторов AGM, кроме высокого отдаваемого тока относятся также повышенные требования к напряжению зарядки. Для нормального процесса восстановления заряда нужно напряжение в диапазоне 14,1-14,4 В. Также требуется выдерживать ток заряда не более 10% от емкости источника питания. Некоторые производители указывают более точные параметры зарядки своих аккумуляторов на корпусе устройств.
GEL или гелевые
Аккумуляторы GEL стали своего рода работой над ошибками свинцово-кислотных батарей. В них вообще не используется жидкий электролит. Вместо обычного жидкого текучего состояния электролит представлен в виде геля, оксида-кремния, в который добавлен 10% кислотный раствор. Пластины по-прежнему изготовлены из литого или штампованного свинцового сплава, заполненные активной пастой из сульфата свинца. Главной отличительной чертой таких батарей является использование особо чистого свинца для изготовления электродных решеток.
Плюсы:
- большое количество циклов заряд/разряд, до 1200;
- возможность долгого хранения без риска сульфации пластин;
- высокая надежность;
- работают до 10-12 лет;
- нет надобности в обслуживании.
Минусы:
- критичность к высоким напряжениям зарядки более 14,5 В;
- невозможность эксплуатировать при температуре ниже -30 градусов;
- ограниченное количество глубоких разрядов;
- непомерно высокая цена, почти вдвое по сравнению с AGM.
Особенности
Аккумуляторы типа GEL выдерживают высокие рабочие токи, быстро заряжаются, но не годятся для регионов с регулярно низкими температурами. Гель быстрее замерзает, чем чистый кислотный раствор, поэтому он быстрее придет в негодность.
Литий-железо-фосфатные АКБ
Аккумуляторы LiFePO4, или литий-железо-фосфатные, появились совсем недавно. Это новый тип батарей, созданный по совершенно иной технологии. АКБ набирается на любое напряжение и токи из плоских пластинчатых элементов на 3,7 В каждый. Пластины свариваются перемычками и собираются в корпус, в котором имеются высокотоковые клеммы для цепи авто, для зарядки и диагностики. Также ставят ЖК-дисплей для отображения состояния и режимов работы.
Плюсы:
- возможность эксплуатации при температуре до +60 градусов;
- большое число циклов заряда, до 8000;
- большой срок службы, до 15 лет;
- минимальный процент саморазрядки.
Минусы:
- повышенная пожароопасность, при повреждении пластины могут загореться;
- невозможность эксплуатации при температуре менее -20 градусов;
- высокая цена;
- не для каждого автомобиля подойдет один из вариантов корпусов.
Это далеко не все типы батарей. Есть также литий-ионные, литий-полимерные. Они набираются из отдельных элементов чаще стандартного типа, например, 18650. Стоят они очень дорого, но обладают высокими эксплуатационными качествами и могут выдавать стабильные пусковые и рабочие токи. Каждый тип батарей имеет свои особенности, которые следует учитывать при выборе.
Если не знаете, какой тип АКБ лучше купить, всегда можно получить квалифицированную консультацию нашего эксперта. Обращайтесь в любое время и получите полные данные по выбранным типам батарей. Предлагаем скидку 10% на покупку нового аккумулятора при сдаче старого и предлагаем услуги установки.
