Основная доля аккумуляторов в автомобилях и другой технике принадлежит именно свинцово-кислотным. Они обладают многими плюсами, которые делают их востребованными — и это невзирая на устаревание технологии производства и применение все тех же материалов и сырья. Рассмотрим разные типы свинцово-кислотных аккумуляторов и их особенности.
Особенности устройства и принцип работы
Стоит заранее сказать, что свинцово-кислотные аккумуляторы занимают огромную долю источников постоянного тока, применяемых повсеместно. Они используются в следующих сферах:
- в автомобилях в качестве стартерных источников;
- в спецтехнике и складском оборудовании в качестве тяговых элементов питания;
- в системах бесперебойного питания в качестве резервных.
Одни выдает большие токи, другие рассчитаны на длительную работу с меньшим потреблением энергии. Сначала ознакомимся с устройством свинцово-кислотных батарей, чтобы понять их принцип работы.
Практически любой тип свинцовой батареи, будь это WET-источники или GEL, содержит в своей конструкции одни и те же составные элементы:
- Герметичный корпус или оболочка. В нем могут быть пробки для доливки воды, относится для WET-батарей с обслуживанием, предохранительный клапан для экстренного сброса давления и индикаторы состояния заряда. Производится из специального очень упругого пластика, устойчивого к химикатам.
- Внутри корпус разделен на ячейки, в каждой из которых находится комплект свинцовых пластин, называемых электродами. На крышке стандартной 12-вольтовой батарее находится 6 пробок, соответственно, 6 пакетов, выдающий по 2 В каждый. В общем формируется напряжение 12 В.
- В каждой паре пластин имеется положительная и отрицательная. Первая обмазывается свинцово-оксидным составом, а вторая — свинцовой губкой. Между пластинами располагается разделитель из волокнистого или перфорированного материала. Через него свободно проходят электроны, но не проникают частицы активной пасты. Аккумуляторы типа EFB оснащены сепараторами в виде конверта, что заведомо исключает короткое замыкание между банками. Их использование позволило продлить срок эксплуатации АКБ.
- В батареях нового вида с жидким электролитом в крышке нет пробок, но применена лабиринтная структура, поэтому испаряющаяся серная кислота конденсируется и возвращается обратно. Это обеспечивает сохранность количественного состава электролита в любых условиях эксплуатации АКБ.
- Токосъемные выводы расположены снаружи. Отличаются по стране происхождения и соблюденным стандартам. Это могут быть винты с наружной резьбой, отверстия под болты, конусовидные клеммы. В европейских и азиатских батареях выводы находятся сверху на крышке, а в американских — сбоку.
- Для переноски все аккумуляторные батареи оснащаются ручками, одной или двумя в зависимости от габаритов источника постоянного тока.
Основные виды свинцово-кислотных батарей
В продаже есть как минимум 3 вида свинцово-кислотных аккумуляторов, которые отличаются некоторыми свойствами. Каждый из них обладает своими преимуществами и определенными особенностями. Рассмотрим самые ходовые типы батарей.
WET
Автомобильный аккумуляторный элемент питания типа WET является классическим представителем источников постоянного тока. В нем содержится жидкий электролит, представляющий собой раствор серной кислоты. Конструкция включает герметичный корпус с ячейками, электродные пары с сепаратором и есть крышки для долива дистиллированной воды. Такие батареи стали первыми в линейке. Они бывают разные в зависимости от ряда деталей и поколений:
- Классические со свинцовыми литыми электродами. Такие батареи отыскать в магазинах уже невозможно, потому что это самые примитивные в этой категории. Чистый свинец выдает большие пусковые токи, но быстро разрушается. Именно срок службы ставил под сомнение их массовое применение во всех видах техники и оборудовании. Свинец быстро растворялся и АКБ выходила из строя.
- Легированные с сурьмянистым отрицательным электродом. Добавление сурьмы позволило в несколько раз продлить срок эксплуатации автомобильного аккумулятора и препятствовал загрязнению электролита.
- Легирование кальцием одного и сурьмой другого электродов. Такие батареи стали еще более долговечными и выносливыми к выдаваемым токам. Главная проблема была решена за счет внедрения в состав кальция. Доля кальция в свинцовом сплаве менее 1/10 %, но этого достаточно, чтобы источник работало вдвое дольше. Улучшенная версия — легирование двух электродов кальцием, такие батареи имеют обозначение Ca+ или Ca/Ca. Такие батареи называются гибридными и имеют пометку Hybrid и Calcium Plus.
- Легирование серебром и кальцием. Отрицательный электрод изготовлен из сплава с кальцием, а положительный с серебром. Недостаток такой технологии состоял в том, что во время литья под давлением электродных решеток серебро выгорало. По этой причине стали применять технологию штампования решеток.
Гибридные АКБ
Если вы решили взять гибридный аккумулятор, то вам будет интересен расход электролита. На корпусе таких батарей обычно имеется дополнительное обозначение в виде латинских букв:
- N — нормальное потребление;
- L — малое;
- VL — незначительное;
- VRLA — в конструкции имеется регулирующий давление клапан.
Соответственно, если на выбранной вами АКБ стоит буква «N», то это говорит о том, что это классический источник, нуждающийся в периодической доливке дистиллированной воды. Это важная процедура, так как ее наличие гарантирует работоспособность батареи в принципе. Как часто нужно доливать, зависит от того, как интенсивно батарея эксплуатируется. В тяговых свинцово-кислотных аккумуляторах его уровень нужно контролировать каждую неделю.
Преимущества гибридных батарей
Технология легирования одного электрода кальцием, а другого сурьмой имеет определенные преимущества:
- Такой элемент питания обладает увеличенным пусковым током и менее восприимчив к саморазрядам. Сурьма делает АКБ более стойким к глубоким разрядам, а кальций замедляет испарение воды.
- Гибридные аккумуляторы имеют больший срок службы, чем классическая батарея. Отдельные модели при соблюдении технологий производства способны отработать до 7 лет, но без обслуживания он работает 4-5 лет. Для продления срока службы рекомендуется вовремя доливать жидкость.
- Обладают высокими пусковыми токами в отличие от обычных кислотных источников постоянного тока.
- Если пластины подверглись сульфации, то такую батарею можно восстановить. Для этого используют автоматическое импульсное зарядно-разрядное устройство с большими зарядными токами.
Недостатки:
- Традиционно, такие батареи чувствительны к высоким и низким температурам и состоянию с неполным зарядом.
- За такой батареей нужен уход. Необходимо регулярно следить за уровнем кислоты и вовремя ее доливать. Многие производители устанавливают индикаторы в виде круглого глазка. Если он красный с белой точкой посередине, то уровень электролита мал и его необходимо восполнить. Если индикатор белый и посередине маленькая красная точка, то в батарее нет или недостаточно электролита. Его нужно добавить для восполнения плотности.
- В процессе заряда происходит испарения кислоты, которая опасна для окружающих. Поэтому делать это нужно в закрытом и проветриваемом помещении.
AGM
Конструктивно аккумуляторы AGM сильно не отличаются от WET. В них также имеются парные пластины, формирующие энергетические ячейки и погруженные в электролит. Положительный электрод обмазан свинцово-оксидной пастой, а отрицательный — губчатой массой. В отличие от батарей с жидким электролитом, в этих источниках используется губчатый пористый материал, который был пропитан электролитической кислотой.
В итоге он содержит как минимум 95% электролита. Чтобы увеличить электронную проводимость в состав пористой массы производители добавляют частицы алюминия. Это решение позволило увеличить генерируемый ток и намного быстрее зарядить АКБ.
Такие батареи отличаются большими отдаваемыми токами. Они способны выдать до 900 А (батареи с круглыми пластинами) в отличие от классической с жидкостью. Также АКБ данного типа обладают следующими преимуществами:
- быстрее заряжаются;
- более устойчивы к глубоким разрядам;
- отсутствие эффекта снижения площади контакта пластин, потому что на них не скапливаются пузырьки газа;
- в конструкции корпуса имеется клапан для отвода газа в случае роста внутреннего давления.
GEL
Автомобильные аккумуляторы с гелем в качестве рабочей среды отличаются от классических составом электролита и его консистенции. Он представляет собой густую тягучую массу из оксида кремния. Электроды, как и в предыдущих моделях, легированы кальцием и сурьмой. За счет плотного прилегания среды обеспечивается высокая токоотдача и как следствие, такие АКБ быстрее заряжаются. Аккумуляторам такого типа присущи следующие преимущества:
- большой разброс емкости от 20 до 200 А/ч;
- увеличенный пусковой ток за счет стабильной площади контакта — до 950 А;
- практически полное отсутствие потери емкости даже в разряженном состоянии.
Главное достоинство гелевых аккумуляторов — в сроке службы. Они способны отработать до 12 лет, чего нельзя сказать о других модификациях источников. Если вы решите поставить такую батарею, то столкнетесь с огромной ценой, в 5-7 раз дороже, чем у классической АКБ.
