AGM-аккумулятор и другие виды АКБ

07/09/2017

Рынок аккумуляторной продукции очень разнообразен как в ценовом диапазоне, так и по эксплуатационным возможностям. Наиболее распространенным видом источников постоянного питания является свинцово-кислотный аккумулятор. Он состоит из пластикового корпуса, разделенного на отсеки, которые заполняются электролитом. К таким относятся маломощные и грузовые аккумуляторы, используемые в легковых и габаритных транспортных средствах.

Типы свинцово-кислотных аккумуляторов

Водный раствор соляной кислоты заполняет пространство между свинцовыми пластинами, исполняющими роль катодов и анодов. Agm-аккумулятор – разновидность батарей свинцово-кислотного типа, которые отличаются тем, что в качестве электролита используется абсорбированное сухое вещество.

Кроме невысокой стоимости, обычный и Agm-аккумулятор отличаются высокой практичностью. При зарядке не требуется контролировать время, так как батареи не обладают эффектом памяти. Это безвредно, чего не переносят efb-аккумуляторы. Их структура более чувствительна к воздействию нагрузок. Agm-аккумулятор удобен для использования в походных условиях, на лодочных двигателях.

Характеристика других видов аккумуляторов

В качестве автомобильных батарей широко применяются никель-кадмиевые аккумуляторы. Особенностью их эксплуатации является необходимость полной периодической разрядки, что помогает избежать появления на пластинах кристаллических отложений.

Технические преимущества Ni-Cd батарей:

• быстрая и доступная зарядка;
• долговечность: при правильной эксплуатации аккумулятор способен проходить до тысячи зарядных циклов;
• готовность к нагрузкам и эксплуатации в низкотемпературном режиме;
• доступная стоимость.

К недостаткам относятся высокий показатель саморазрядки во время хранения, уязвимость перед кристаллизацией, относительно низкая энергоемкость, токсичность ингредиентов.

Аккумуляторы кальциевого типа

Кальциевый аккумулятор – батарея, электроды которой обработаны кальцием, легированы. Преимуществом такой технологии является то, что свинцовые пластины защищены от перенасыщения энергией, окисления и коррозии. За счет тонкости пластин увеличивается их количество в батарее.

Аккумуляторы кальциевого типа считаются самыми долговечными. Их рекомендуется устанавливать на автомобили и автобусы для езды по дальним маршрутам. Они виброустойчивы, стабильно выдерживают избыток зарядных нагрузок. Чтобы батарея полностью отработала свой потенциал, нельзя допускать ее полной разрядки. Один полный разряд – это потеря 50 % емкости батареи. Десять некорректных действий приводят к полному уничтожению аккумулятора.

Характеристика гелевых источников питания

Гелевый аккумулятор – это разновидность свинцово-кислотного зарядного устройства с гелеобразным электролитом. Такое состояние жидкости получается за счет добавления силиконовой примеси в серную кислоту. Достоинством химического состава является то, что батарея обладает повышенным циклическим восстановительным ресурсом и меньшим процентом саморазрядки.

Перед кислотными устройствами у гелевых имеются конструкционные преимущества:

• целостный запаянный корпус, который не требует технического обслуживания;
• в случае повреждения корпуса электролит не просачивается;
• не выделяются ядовитые испарения.

Особенности батарей гибридного типа

Гибридные аккумуляторы объединяют лучшие конструкционные, функциональные и технические характеристики аккумуляторов разных типов. Они объединили минимальную саморазрядку, отсутствие необходимости профилактики и периодической дозаправки электролита. Решена проблема избыточности зарядки для тех, у кого автомобиль часто простаивает. Узнать этот тип аккумулятора можно по маркировке производителей Calcium Plus или Ca+.

В интернет-магазине Колеса Даром каждый автовладелец сможет ознакомиться с полным ассортиментом АКБ от ведущих мировых производителей, а затем и приобрести аккумулятор, который подходит по своим характеристикам. Мы работаем каждый день — позвоните, и наши консультанты проконсультируют вас по вопросам, связанным с аккумуляторными батареями всех типов.

Поделиться

www.kolesa-darom.ru

Виды аккумуляторов для автомобилей

Автоликбез12 ноября 2016

Выбор новой аккумуляторной батареи для автомобиля – дело тонкое. Как водится, сложности появились у автомобилистов благодаря внедрению новых технологий производства и расширению ассортимента разных типов автомобильных источников электропитания. Сейчас даже опытному автолюбителю перед походом в магазин не помешает узнать, какие бывают виды аккумуляторов и какой из них лучше взять для своей машины.

Какие бывают разновидности батарей?

Электрохимические источники питания используются повсеместно – в бытовой технике, промышленности, на транспорте и в других сферах. Но аккумулятор для автомобиля – это особая категория изделий, изготавливаемая для решения определенных задач:

1. Вращение стартера и пуск двигателя авто — главная функция батареи. Для ее реализации важно обеспечить высокий пусковой ток в течение короткого периода времени.
2. Питание систем, функционирующих при отключенном двигателе. К таковым относится блок управления (контроллер), часы, сигнализация и так далее.
3. Помощь генератору в случае пиковых нагрузок на электрическую сеть. В аварийных ситуациях, например, при поломке генератора, эта поддержка может превратиться в полное замещение.

Если последние 2 задачи может решить практически любой источник питания, то с пуском силового агрегата могут справиться лишь определенные разновидности аккумуляторов для автомобилей – свинцово-кислотные. По исполнению и эксплуатационным характеристикам они делятся на такие группы:

• сурьмянистые и малосурьмянистые;
• кальциевые;
• гибридные;
• изготавливаемые по технологии Absorbent Glass Mat (сокращенно AGM) и гелевые.

Все перечисленные изделия имеют свинцовые электроды (банки), заправлены электролитом на основе серной кислоты и работают по одному принципу. Отличия – в технологии исполнения и применении дополнительных материалов, улучшающих свойства батарей.

К отдельным категориям относится щелочной и литиевый аккумулятор, чье устройство несколько отличается от кислотных источников напряжения. Как это влияет на характеристики изделий, стоит рассмотреть подробнее, но вначале – о традиционных автомобильных батареях, чьи параметры оцениваются по таким критериям:

• способность к восстановлению после полной разрядки;
• степень испарения электролита;
• склонность к разряду во время хранения.

Изделия с добавками сурьмы

Этот химический элемент служит для улучшения рабочих свойств чистого свинца, а именно — для придания ему твердости и оптимизации процесса электролиза. Из-за последнего фактора производители отказались от выпуска аккумуляторов с высоким содержанием сурьмы (более 5%), поскольку в них быстро выкипал электролит, отчего автомобилистам приходилось часто доливать дистиллированную воду.

На данный момент в продаже имеются только малосурьмянистые аккумуляторы (менее 5% сурьмы) с такими характеристиками:

• самая низкая цена среди всех источников питания, предназначенных для авто;
• способность восстанавливаться после глубокого разряда;
• необходимость периодической доливки воды, так как электролит все же выкипает;
• батарея склонна к медленному саморазряду.

Привлекательность малосурьмянистых аккумуляторов заключается в низкой стоимости и стойкости к перепадам в бортовой сети, что свойственно машинам отечественного производства.

Остальные виды батарей не столь неприхотливы, из-за нестабильности в электрических цепях их срок службы сокращается. Изделия с добавками сурьмы считаются малообслуживаемыми, поскольку требуют к себе периодического внимания в процессе эксплуатации.

Кальциевые источники питания

Отличие данного типа батарей состоит в том, что место сурьмы в них занял кальций, о чем свидетельствует соответствующая маркировка на корпусе – «Са/Са». В некоторые модели производители также добавляют серебро в небольших количествах. Цель этих мероприятий – уйти от выкипания электролитической жидкости и повысить надежность изделий. Если в сурьмянистых источниках постоянного тока процесс электролиза начинается уже при напряжении 12 В, то в кальциевых порог закипания составляет 16 В.

В результате модернизации кальциевый аккумулятор для автомобиля получил характеристики, противоположные сурьмяному:

• самостоятельный разряд практически отсутствует;
• выкипание электролита близко к нулю;
• батарея может прийти в негодность после 3—4 циклов полной разрядки, поскольку неспособна восстанавливаться;
• по стоимости изделие относится к средней ценовой категории.

То есть, аккумуляторы с добавкой кальция не нуждаются в обслуживании и не разряжаются, но боятся нестабильности автомобильной сети и глубокого разряда. Если их эксплуатировать в приемлемых условиях, то изделие прослужит дольше, чем сурьмяной источник напряжения.

Батареи — гибриды

Гибридный аккумулятор олицетворяет компромисс между сурьмянистыми и кальциевыми АКБ как по конструкции, так и по свойствам. В нем положительные электроды выполнены с добавлением сурьмы, а отрицательные пластины – кальция и серебра, отсюда и название. Данная разновидность батарей – наиболее многочисленная по количеству выпускаемых моделей, что свидетельствует об их популярности.

Гибриды изготавливаются по технологии Calcium Plus и распознаются среди прочих изделий по маркировке «Ca+» либо «Ca/Sb». Их характеристики являются золотой серединой между сурьмяными и кальциевыми аккумуляторами:

• изделия устойчивы к скачкам напряжения в бортовой сети и полному разряду, обладая способностью к восстановлению;
• испарение электролита имеет место, но в небольших количествах;
• при хранении батарея разряжается, но очень медленно.

Смешанные свойства гибридных АКБ сочетаются с приемлемой ценой. Она не превышает стоимости кальциевых источников питания.

Вместо жидкости — гель

Замена классического электролита гелевым составом – это высокотехнологичное решение, позволяющее объединить все лучшие свойства в одном изделии. Такой наполнитель не вытекает при переворачивании, не выкипает и обладает повышенной стойкостью к вибрации, вызывающей осыпание пластин в обычных кислотных аккумуляторах. Отсюда и многочисленные преимущества:

• батарея выдает большой пусковой ток вплоть до полного разряда;
• нет саморазряда и выкипания жидкости;
• АКБ способна многократно восстанавливаться после зарядки.

Единственный недостаток гелевых аккумуляторов – высокая стоимость, что ограничивает их массовое применение в автомобилях всех категорий.

Прочие АКБ

Щелочной и литий-ионный аккумулятор на данный момент считается экзотикой, поскольку встречается на автомобилях достаточно редко. Первые отличаются большими габаритами и высокой ценой, хотя по длительности пускового тока, саморазрядке и испарению жидкости превосходят традиционные свинцово-кислотные батареи. Электроды в них выполнены из железа, покрытого кадмием и гидроксидом никеля, а роль электролита играет щелочь (едкий калий).

Литиевый аккумулятор пока что находится в стадии доработки. При множестве достоинств – высокой электроемкости, низком саморазряде и повышенном удельном напряжении такая АКБ имеет серьезные недостатки:

• неспособность давать пусковой ток для стартера авто;
• боится глубокого разряда и теряет электрическую емкость с течением времени;
• количество циклов заряд – разряд (до 500) недостаточно для использования на автомобиле.

Кроме того, подобные изделия заметно хуже работают при отрицательных температурах и отличаются приличной ценой.

Рекомендации по выбору

Выбирая аккумулятор для автомобиля, нужно учитывать его тип и особенности, а не только ориентироваться на цену. Есть несколько советов на этот счет:

1. Для машин отечественного производства отлично подойдет малосурьмяной или гибридный источник питания.
2. Кальциевые батареи – это выбор владельцев новых иномарок, у которых электрооборудование работает стабильно.
3. Для подержанных автомобилей иностранных брендов лучше выбирать гибридные АКБ. Они же хорошо послужат на отечественных авто последнего поколения.

Гелевые аккумуляторы годятся для всех легковых автомобилей. Другое дело, что не каждый автолюбитель может себе позволить такую покупку, поэтому их чаще всего используют владельцы элитных марок и внедорожников.

autochainik.ru

Рассмотрим какие бывают виды аккумуляторов.

Ученые многих стран мира постоянно разрабатывают новые типы аккумуляторов и занимаются усовершенствованием существующих видов, которые наиболее отвечаю все возрастающим требованиям потребителей и условиям их применения.

Все разновидности аккумуляторов имеют свои положительные и отрицательные характеристики, но до настоящего времени идеальной батареи изобрести пока не удалось.Поэтому в каждом конкретном устройстве используются АКБ с оптимальными характеристиками.

Рассмотрим основные виды аккумуляторов, маркировку, условные обозначения и типы клемм.
У аккумуляторов, изготовленных по различным стандартам, конструктивное устройство клемм отличаются.По европейскому стандарту одним из наиболее распространённых является конус «А». Отрицательный токовывод имеет диаметр 17,9 мм, а положительный — 19,5 мм.
Европейский тип клемм «Е» (винтовые).

АКБ, выпускаемые в странах азиатского региона, имеют тип клемм конус «В». Отрицательный токовывод имеет диаметр 11,1 мм, а положительный ─ 12,7 мм.

Сурьмянистые

Сурьмянистые аккумуляторы относятся к классическим, но также и устаревшим типам АКБ по причине повышенного состава сурьмы (более 5%).
Свинец в чистом виде не используется при изготовлении аккумуляторных батарей, поэтому в пластины для повышения прочности добавляется сурьма. Такая добавка позволяет ускорить процесс электролиза.

При работе батареи повышается температура электролита и вода начинает выкипать, что неизбежно вызывает падение уровня электролита в батарее. При обслуживании аккумуляторной батареи необходимо эпизодически добавлять дистиллят. По этой причине данный тип АКБ относят к классу обслуживаемых, поскольку в процессе эксплуатации необходимо периодически проводить проверку уровня и плотности электролита.

На современном этапе для автомобилей применяются различные типы аккумуляторов, имеющие низкое содержание сурьмы или не имеющие её вовсе. От сурьмянистых аккумуляторов однако не отказались совсем. Их применение осуществляется там, где работает квалифицированный персонал. К достоинствам сурьмяных батарей необходимо отнести невысокую стоимость, доступность в обслуживании. Однако этих достоинств уже оказывается недостаточно, чтобы сохранять лидерство на рынке автомобильных батарей.

Малосурьмянистые

Материалом для пластин является свинец с небольшой примесью сурьмы. Такие батареи универсальны и довольно широко представлены на российском потребительском рынке.
При разработке этого вида батарей ставилась задача — максимальное снижение процесса выкипания электролита. Немаловажный фактор малосурьмянистых АКБ — степень саморазряда значительно меньше, чем в сурьмянистых АКБ.

Малосурьмянистым батареям также необходимо обслуживание, хоть и с довольно меньшей периодичностью, чем сурьмянистым. Небольшое испарение воды все же происходит, поэтому иногда требуется производить контроль соответствия уровня и плотности, добавляя дистиллированную воду.

В силу этих обстоятельств малосурьмянистые АКБ можно назвать малообслуживаемыми. Преимущества: малый уровень саморазряд при хранении, невысокая цена, устойчивость к нестабильности параметров бортовой сети автомобиля, высокой срок эксплуатации. Данный тип АКБ в силу своих преимуществ чаще всего применяются на отечественных автомобилях, которые страдают нестабильностью бортовой сети.

Кальциевые

При производстве кальциевых батарей свинцовые пластины легированы 0,07-0,1% кальцием. Они могут иметь различные заряды (отрицательный или положительный). Виды аккумуляторных батареи такого типа маркируются «Са/Са», что обозначает наличие кальция в составе пластин обоих полюсов. Кальций существенно снижает испарение воды из электролита, в связи с чем отпадает необходимость контроля соответствия уровня и плотности практически отпадает. За счет введения кальция батареи приобретают высокую виброустойчивость и повышается их коррозоустойчивость. Положительный эффект достигается введением в материал пластин небольшого количества серебра. Это повышает КПД и энергоёмкость батареи.

Для кальциевых АКБ противопоказаны глубокие разряды. Настоятельно рекомендуется не разряжать Сa/Сa ниже границы в 70%. Кальциевые батареи теряют около 50% своей энергоёмкости даже после одного полного разряда (уровень ниже 10в). Данный тип АКБ рекомендуется тем, кто часто ездит на значительные расстояния, кому нужны виброустойчивые аккумуляторы, хорошо переносящие постоянные перезаряды (ввиду длительности поездки).

Если вы планируете приобрести для своего автомобиля кальциевую батарею, то необходимо быть уверенным в исправности электроприборов и стабильности напряжения в бортовой сети автомобиля. Немаловажный минус данного типа аккумуляторов — более высокая стоимость в сравнении с сурьмянистыми АКБ. Однако данный недостаток нивелируется высокой степенью надежности и отличным качеством, а также отсутствием периодического контроля электролита.

Подробней о кальциевых аккумуляторах Вы можете почитать здесь.

Гибридные

Гибридные аккумуляторы повсеместно вытесняют кальциевые. Конструктивные отличия состоят в том, что при их производстве объединили две технологии: одна, когда пластины формируется из сплава свинца и сурьмы (положительные электроды), другая же – из сплава свинца и кальция (отрицательные электроды). В результате это дало неоспоримое преимущество в сравнении с кальциевыми батареями.

Для гибридной батареи глубокий разряд перестал быть гибельным. Для тех автовладельцев, которые пользуются автомобилем круглогодично, это теперь позволяет значительно увеличить период службы АКБ. В связи с тем, что практически перестал выкипать электролит, такой тип батареи стал считаться полностью необслуживаемым.

Ключевая особенность гибридных аккумуляторов — лучшая виброустойчивость, которую высоко ценят водители. Такой результат достигнут благодаря толстым литым пластинам, применение которых позволило повысить срок эксплуатации до семи лет.

Ошибочно считать, что гибридные аккумуляторы являются лучшими и их следует применять без учета особенностей каждого автомобиля. К тому же гибридные АКБ до сих пор имеют довольно высокую цену. По гибридной технологии изготавливает автомобильные аккумуляторы кампания A-Mega: Premium, Ultra+, Special. В результате автомобилисты получили батареи с разработками, которые применяются в АКБ более высокой ценовой категории. Маркируются данные аккумуляторы обозначением Са+ или Ca/Sb. Подробнее о гибридных аккумуляторах.

Гелевые

В начале 21-го века на автомобильном рынке появился новый тип АКБ – гелевые автомобильные аккумуляторы. Отличительная особенность гелевых аккумуляторов — применение гелеобразного (киселеобразного) электролита. Данная технология позволила снизить текучесть электролита, в котором содержится агрессивная серная кислота.

В случае небрежного обращения с аккумулятором возможны повреждения кожи от контакта с электролитом. Чтобы электролит приобрел гелеобразное состояние в него добавляют кремний. К преимуществам гелевых АКБ можно отнести низкую скорость саморазряда. Гелевые батареи относятся к необслуживаемым.

Какие же недостатки имеют гелевые батареи?

• При заряде АКБ напряжение более 14в приводит к вспучиванию оболочки.
• Применение данного типа АКБ для автомобилей не рекомендуется, как и то, что для зарядки необходимы специальные ЗУ, имеющие функцию заряда в щадящем режиме.
• Гелевые батареи не переносят низких температур из-за загустевания электролита и снижения ёмкости аккумулятора.

К сожалению, не смотря на все достоинства, гелевые батареи не являются «вечными», наполненные гелеобразным электролитом они могут беспроблемно работать от восьми до десяти лет, а при правильной эксплуатации и соответствующем обслуживании – и до двенадцати. На гелевые аккумуляторы наносится специальный знак, с включением в него аббревиатуры «GEL».

EFB

EFB — «улучшенная жидкозаполненная батарея». Свинцовые пластины в ЕФБ аккумуляторах в два раза толще, чем у обычных, в следствии чего увеличивается их ёмкость. Каждая пластина запечатана в пакет из специальной ткани, который наполнен жидким сернокислотным электролитом.
Преимущества аккумуляторов EFB:

• работают при температуре от -50 до +60°С;
• стойко выдерживают глубокий разряд;
• минимальное испарение электролита;
• способны выдерживать большое количество циклов заряда-разряда.

АКБ по технологии EFB довольно безопасны и требуют минимального обслуживания. Их можно заряжать в домашних условиях, поскольку электролит не испаряется. Из недостатков можно отметить меньшую отдаваемую мощность, чем у AGM изделий.

Подробней о аккумуляторе АКОМ + EFB.

AGM

Отличительной особенностью данного типа аккумуляторных батарей является то, что в электролит между пластинами с помощью специальной технологии монтируются стекловолоконные микропористые прокладки.

Предназначение таких прокладок – удержание геля и защита электродов от осыпания. В принципе, основные характеристики батареи GEL и AGM отличаются незначительно. Батареи AGM имеют меньшую стоимость; у них ниже чувствительность к подаваемому напряжению при зарядке, КЗ и температуре окружающей среды. Устойчивы к вибрации и тряске. Они также как и GEL АКБ, практически не требуют обслуживания.

К недостаткам относят меньшее число циклов заряда-разряда (примерно в два раза). Они более чувствительны к глубокому разряду, имеют более быстрый саморазряд. При зарядке необходимо специальное ЗУ. Обычное зачастую не подходит. Отличительной особенностью при обслуживании является необходимость внимательно изучать инструкции перед использованием по предназначению. AGM АКБ чаще применяются в условиях, когда необходим большой период циклов заряда и разряда. При маркировке аккумуляторов данного типа используют аббревиатуру «AGM».

Щелочные

Исторически щелочные источники энергии появились позже кислотных аккумуляторов, вследствие этого некоторые недостатки, свойственные кислотным, не присутствуют у щелочных аккумуляторов. Более того, щелочные АКБ имеют преимущества над кислотными: они переносят перегрузки и короткие замыкания, хорошо работают при различных температурах и т.д. Во всех ЩА (почему они и называются щелочными) применяется растворенная в воде щёлочь.

Что же касается состава химически активной массы пластин, то он может быть различным. При их производстве применяют никель, кадмий, цинк, серебро или др. материалы. От вида использования соответствующих химических элементов в отрицательных пластинах (электродах) щелочные аккумуляторы подразделяются на: цинково-никелевые, кадмиево-никелевые, железо-никелевые, серебряно-цинковые и т.д.

В аккумуляторах щелочного типа количество пластин в положительных и отрицательных электродах не одинаково. В никель-кадмиевом аккумуляторе количество положительных пластин на одну больше количества отрицательных пластин. В щелочных аккумуляторах с никель-железными пластинами больше на одну отрицательную.

По конструкции электродов (пластин) кадмиево-никелевые и железо-никелевые аккумуляторы разделяются на ламельные и безламельные, по способу исполнения — на герметичные и негерметичные.
Наиболее широкое распространение получили ламельные щелочные кадмиево-никелевые и железо-никелевые аккумуляторы, и те и другие схожи как по устройству, так и по действию.

Например, сосуды этих аккумуляторов производятся из никелированного железа при помощи сварки, состав активной массы плюсовых пластин и электролит одинаков. У железо-никелевых и кадмиево-никелевых различаются только отрицательные пластины, но не по устройству, а по составу активной массы. В процессе зарядки и разрядки плотность электролита не изменяется.

Активная масса щелочной батареи заключена в стальные перфорированные пакеты, или ламели, а ламели впрессованы в стальные стойки (рамку) пластин. Для лучшего контакта и электропроводности между активной массой и никелированной основой пластин в активную массу добавляют чешуйки графита или лепестки Никеля.

Номинальное напряжение одного аккумулятора составляет 1,25в. Большинство потребителей работают на напряжении 14-15в., поэтому аккумуляторы представляют из себя сборку. Характерная особенность щелочных АКБ – они не требуют разборки. При грамотной эксплуатации и уходе батареи могут использоваться до 10 лет.

Литий-ионные

Химическое внедрение сторонних атомов и молекул («гостей») в кристаллическую решетку основного материала («хозяина») известно с начала XX века. Название процесса — «внедрение» перевели на латынь и начали говорить не о внедрении-извлечении, а об интеркалации-деинтеркалации (от латинского iniercalarius, другое написание iniercalatus — вставной, добавочный). Осуществлённое во второй половине XX века обратимое проведение этого процесса электрохимическим способом в неводных средах создало экспериментальную основу для разработки нового поколения вторичных источников тока.

Первоначальное название такого аккумулятора — «кресло-качалка» (rocking chair), которое затем устойчиво сменилось на литий-ионный аккумулятор (далее Li-ion).
Впервые коммерциализировала это изделие японская фирма Sony в начале 90-х годов XX века. Новое поколение АКБ стремительно вошло в нашу жизнь и уверенно завоёвывает позиции во всех автономных изделиях, требующих независимого питания электрической энергией. На рынке Li-ion имеют два основных конкурента, Ni-Cd (никель-кадмиевые) и Ni-MH (никель-металлгидридные) аккумуляторы. Основа коммерческого успеха Li-ion АКБ лежит в том, что он появился в нужное время и в нужном месте.

В качестве анодного материала используется широкий круг углеродов, который можно разделить на две группы — углероды с неупорядоченной структурой, так называемые жесткие углероды, и обладающие упорядоченной структурой графиты.

Современными катодными материалами являются литий металл оксиды. К ним относится главным образом литий кобальт диоксид (LiCo02), представляющий собой твердофазное соединение оксидов лития и кобальта. Этот оксид удовлетворяет всем техническим требованиям, но имеет высокую цену, а также токсичен. Это побуждает заменить, хотя бы частично, кобальт на никель, а также на другие металлы, в частности на марганец. В Li-ion используется жидкий электролит, представляющий собой раствор фторсодержащих солей лития типа LiPF6 в смеси эфиров угольной кислоты (карбонатов), например, ЭК и ДМК. Отличительной особенностью литиевых первичных источников тока является длительная сохранность. Диапазон рабочих температур (-20… + 60 °С)

Первичные литиевые источники тока имеют более широкий диапазон рабочих температур по сравнению с традиционными водными элементами. Это обусловлено использованием для изготовления электролитов неводных растворителей с существенно более низкой температурой замерзания и более высокой температурой кипения по сравнению с водой. Однако электропроводность этих электролитов заметно снижается с понижением температуры. Для слаботочных первичных литиевых источников тока это обстоятельство не является критичным.

У Li-ion температурная зависимость электропроводности имеет место не только в электролите, но и в матрицах электродов. Наложение этих явлений приводит к тому обстоятельству, что преимущества неводных электролитов, имеющие место для первичных литиевых элементов, не проявляются в Li-ion батареях. Герметичное исполнение и автоматический контроль состояния аккумулятора обеспечивают его долгую эксплуатацию. Полное отсутствие эффектов памяти и прочих недостатков делает Li-ion АКБ весьма комфортным в использовании.

akkumir.ru

Виды аккумуляторов для автомобилей: технические характеристики

Разные виды аккумуляторов для автомобилей включают элементы, позволяющие получить большее напряжение. АКБ различаются по методу подключения, у одних устройств оно последовательное, у других — параллельное. Материалы электродов имеют жидкий или гелеобразный электролит.

Есть много видов аккумуляторов для автомобилей.

Что такое аккумулятор и для чего он нужен в автомобиле?

Автомобильный аккумулятор, так же как генератор, служит в качестве источника электроэнергии и выполняет следующие функции:

• снабжает током стартер, когда запускается двигатель;
• питает включенный потребитель при работе генератора;
• участвует в переходных процессах, которые требуют высокого напряжения;
• способствует сглаживанию пульсирующего тока.

Свинцово-кислотные аккумуляторы в легковых машинах отличаются по типу. С течением времени устройства совершенствуются. Одна батарея включает в себя 6 отдельных аккумуляторов, соединенных последовательно. Корпус у таких элементов сделан из полипропилена, он устойчив к воздействию кислот.

Один из таких мини-аккумуляторов включает в себя несколько положительных и отрицательных электродов. Назначение сепаратора — изоляция электродов, имеющих противоположную полярность. Каждый отдельный электрон сделан из свинца или свинцово-кальциевого сплава.

У АКБ такого типа низкий уровень заряда. У гибридных АКБ более простая конструкция. Чтобы электроды имели повышенную устойчивость к коррозии, в свинец добавляется незначительное количество олова. Структура электродов напоминает решетку. Каждый находится в электролите — растворе серной кислоты (или геле).

Основные виды автомобильных аккумуляторных батарей — краткая характеристика, маркировка

Разные типы автомобильных аккумуляторов имеют разную мощность, стоимость и эксплуатационные характеристики. Исследователи стараются увеличивать энергоемкость устройств. Разрабатываются морозостойкие батареи. Существующие АКБ содержат опасные вещества: свинец и серную кислоту. В планах разработчиков создание более экологичных агрегатов.

Сурьмянистые

Свинцовая пластина таких АКБ имеет от 4,8 до 5% сурьмы, которая делает свинец плотнее и усиливает электролиз. Когда происходит выделение газов, вода будто закипает. В результате таких процессов повышается концентрация электролитов.

Чтобы компенсировать потерю влаги, в АКБ заливается очищенная вода. Популярны батареи, содержащие меньшее количество сурьмы. Устройства легко обслуживать. Современные аккумуляторы для авто практически не содержат сурьмы.

Малосурьмянистые АКБ

Пластины таких АКБ имеют минимальное количество сурьмы (менее 4,8%). Устройства могут и не контролироваться. В этом случае выкипает немного воды. Малосурьмянистая АКБ не предъявляет высоких требований к электрическому оборудованию. Он имеется в российских легковых авто. Главное преимущество устройства — ценовая доступность.

Щелочные

Состав аккумулятора для автомобиля.

Батареи такого типа содержат щелочь. Они подразделяются на 2 вида: никель-кадмиевые и металлгидридные.

Положительные пластины выполнены с применением гидроксида никеля, отрицательные содержат незначительное количество кадмия и железа.

Никель-кадмиевые щелочные батареи удобны в эксплуатации. Особенность в том,что во время химических реакций электролит остается, а не выкипает.

Щелочные батареи имеют много преимуществ по сравнению с “классическими”:

1. Нормально переносят перезаряд. Можно хранить их разряженными.
2. Щелочные АКБ удобно эксплуатировать, если температура низкая. Зимой двигатель будет быстро запускаться.
3. Кислотные батареи выделяют вредные вещества, а щелочные — нет.

Главный недостаток — высокая стоимость. Устройства много весят, они чаще применяются в грузовых машинах.

Кальциевые

Чтобы выкипало меньше воды, вместо сурьмы стали использовать кальций. У кальциевой АКБ маркировка “Ca/Ca”. Она указывает на то, что детали устройства имеют кальций. А если добавляется незначительное количество серебра, снижается сопротивление аккумулятора, в результате повышается энергоемкость.

Когда стали применять кальций, уменьшилось газовыделение, снизился расход воды. Малосурьмянистые АКБ уступают кольцевым. Батарею, в которой есть кальций, часто называют “необслуживаемой”. У такого устройства долгий срок службы, вода выкипает медленно.

Автомобильные аккумуляторы, пластины которых содержат кальций, долго хранятся и не теряют эксплуатационных свойств.

Но кальциевая АКБ имеет несколько слабых сторон:

• предъявляет высокие требования к перезарядке;
• является чувствительной к напряжению бортовой сети;
• плохо реагирует на перепады температуры.

Кальциевая батарея дороже малосурьмянистой, но цена оправдывает качество. АКБ такого типа устанавливаются в зарубежные авто. Минус кальциевой батареи — чрезмерная требовательность к перезарядке. Но при правильном уходе она становится надежным, долговечным источником питания.

AGM и гелевые батареи

Вышеназванные типы АКБ содержат раствор серной кислоты, а AGM — гель. Устройства устанавливаются в дорогих иномарках, они надежнее и безопаснее “классических”.

Серная кислота, разбавленная водой, сразу вытекает, если корпус повреждается. Гелеобразный электролит имеет повышенную плотность, он не такой текучий как жидкость. Между пластинами есть материал, который удерживает гель внутри. Функция этого материала — защищать электроды.

Обозначение “AGM” (Absorbent Glass Mat) переводится как «материал с абсорбирующими свойствами». Гель в агрегате зафиксирован. Такую АКБ можно наклонять, не боясь, что при повреждении жидкость вытечет.

Виды аккумуляторов.

Один из плюсов батареи — прекрасная виброустойчивость. У нее низкий уровень заряда, соответственно, его можно долго хранить. Рекомендуется хранить гелевый аккумулятор заряженным. Еще один его плюс — устойчивость к перезарядке.

Нельзя подвергать батарею ускоренной зарядке. Следует использовать меньший ток. Гелевые АКБ имеют специальное устройство для зарядки. Помимо достоинств, у таких батарей есть слабые стороны. Они плохо работают, если температура воздуха резко понижается. Если хранить АКБ в благоприятных условиях, срок службы составит до 11 лет. Еще один недостаток батареи — высокая цена.

Гибридные АКБ

У таких батарей маркировка “Ca+”. Пластины устройств имеют электроды, отличающиеся технологией производства. Положительные являются малосурьмянистыми, а отрицательные — кальциевыми. Гибридные батареи расходуют мало воды, в этом заключается их преимущество. Устройства надежны, устойчивы к перезарядке.

Литий-ионные АКБ

По качеству их сравнивают с гелевыми. Химические элементы таких аккумуляторов имеют ионы лития. Отрицательные электроды содержат графит, положительные — литий-фосфатный материал, который не токсичен. Он экологически чист, безопасен и легко поддается утилизации.

Литий-ионные батареи выдают относительно высокое напряжение, имеют низкий уровень самозаряда. Они используются нечасто, потому что чувствительны к температурным перепадам.

Свинцовые батареи вытесняются другими видами. Аккумуляторные устройства AGM становятся все более популярными, но их стоимость выше, чем у прочих разновидностей. В будущем планируется создать батареи, которые не будут содержать жидкости.

3batareiki.ru

Маркировка и классификация автомобильных аккумуляторов

Автомобильный аккумулятор — это резервный источник питания, без которого не способна обойтись ни одна машина. Принцип его работы довольно прост. Во время движения часть энергии, вырабатываемая двигателем, накапливается в батареи. Как только двигатель глушится, бортовая сеть начинает работать от АКБ.

Важно! Без аккумулятора вы бы просто не смогли запустить машину.

Как и любая другая деталь, аккумулятор со временем приходит в негодность. Обычно это проявляется в том, что его ёмкость уменьшается. Если же эксплуатировать АКБ крайне небрежно, то он может полностью разрядиться.

Конечно, существуют специальные методики, позволяющие зарядить аккумулятор, но вы должны учитывать, что некоторые АКБ просто не поддаются восстановлению. При таком раскладе вам понадобится приобрести новое устройство, а для этого нужно знать, аппарат с какой именно маркировкой вам подойдёт.

Совет! Рейтинг лучших АКБ.

Содержание статьи

Классификация АКБ

На рынке существует огромное количество разнообразных АКБ. Автомобильные компании идут на всевозможные ухищрения, чтобы добиться большей экономичности, увеличить объём и срок эксплуатации своих устройств. Поэтому перед тем как перейти к более подробной классификации разделим все устройства на обслуживаемые и необслуживаемые.

К необслуживаемым АКБ причисляют те, которые исключают возможность заливки воды внутрь. К плюсам подобных аппаратов можно причислить то, что практически во всех есть индикатор, отвечающий за состояние батареи.

Обслуживаемые АКБ требуют постоянного ухода. Водитель должен периодически заливать внутрь дистиллированную воду. Она будет компенсировать испарившийся за время работы электролит.

Более подробная классификация АКБ состоит из разделения по типу пластин:

• свинцово-сурьмянистые,
• свинцово-кальциевые,
• гибридные.

Каждый тип имеет свои преимущества и недостатки.

Общие требования к маркировке

Автомобильные аккумуляторы производятся многими машиностроительными компаниями, неудивительно, что без общей маркировки в данном сегменте рынка не обойтись.

Тем не менее разные автомобильные компании наносят разную маркировку на выпускаемые аккумуляторы. Мало того, сами батареи отличаются по ряду параметров и классов.

К тому же в каждой стране есть свои требования к маркировке аккумуляторов.С учётом того, что в современном глобализированном мире машины собираются путём кооперации компаний с разных стран и материков, есть ряд международных стандартов, на которые ориентируются производители.

Согласно действующим международным стандартам маркировка аккумулятора должна включать в себя такие данные:

• знак производителя,
• название компании,
• значение номинального напряжения,
• значение ёмкости,
• полярность возле клемм,
• тип батареи,
• дату производства,
• количество банок.

Также маркировка аккумулятора должна в себя включать знаки, ограничивающие эксплуатацию и предупреждающие о стандартах транспортировки. В общем, можно выделить четыре вида маркировки в зависимости от региона:

• российская,
• европейская,
• азиатская,
• американская.

 

Важно! Стоит признать, что некоторые маркировки сильно отличаются друг от друга. Поэтому знать нюансы расшифровки вам не помешает.

Виды маркировки в зависимости от региона

В России маркировка аккумуляторов регламентируется ГОСТом 959-91. Её ещё называют «А Б С Д». Данные буквы обозначают следующие понятия:

• «А» — эта буква в маркировке указывает сколько банок в аккумуляторе. Один элемент — два вольта
• «Б» — тип аккумулятора. Маркировка «СТ» говорит, что перед нами батарея стартерного типа.
• «С» — ёмкость устройства. Единица измерения ампер-часы.
• «Д» — указывает на материал, из которого изготовлен агрегат.

Это основные параметры, которые во многом определяют, подойдёт ли вам данный аккумулятор. Вариации исполнения подробно расписаны на рисунке сверху.

Европейская маркировка

Стоит признать, что в Европе требования к аккумуляторам, особенно их экологичности гораздо выше. Неудивительно, что и европейская маркировка имеет существенные отличия.

В Европе производители автомобильных аккумуляторов при создании своей продукции ориентируются в первую очередь на стандарт DIN.Он включает использование в маркировке пяти основных цифр.

Важно! Есть ещё стандарт ETN, он включает в себя девять цифр.

Пятизначная маркировка определяется следующими параметрами:

• Три первых цифр указывают на ёмкость батареи. Чтобы точно определить данный параметры из написанного числа необходимо отнять 500.
• Две цифры в конце указывают на тип аккумулятора.

Здесь нужно сделать одно важное уточнение. Несмотря на простоту официального стандарта, каждый производитель старается указать на аккумуляторах максимум полезной информации. Поэтому, изучая маркировку европейской батареи, можно узнать следующие данные:

• исполнение,
• спецификацию клемм,
• особенности отвода газов,
• показатель вибропрочности.

Маркировка аккумулятора ETN состоит из таких показателей:

• Первая цифра обозначает ёмкость.
• Вторая и третья — диапазон мощности. Цифра шесть в данной маркировке обозначает, что при подсчётах нужно добавить 100 Ач, семь — 200 Ач.
• Три последующих цифры — конструктивное решение и используемые материалы.
• В конце идут три цифры указывают значение одной десятой холодной прокрутки.

Когда вы изучаете маркировку европейского аккумулятора, то должны понимать, что на нём может быть множество дополнительных обозначений, которые производитель наносит на своё собственное усмотрение.

Азиатская маркировка

На азиатском рынке используют маркировку аккумуляторов стандарта JIS. Стоит признать, что она весьма запутана, и чтобы в ней разобраться, понадобиться время. Само собой, без специальных таблиц обойтись не получится.

Азиатская маркировка аккумуляторов состоит из шести знаков:

• Первые две цифры традиционно указывают на ёмкость. Но вы должны учитывать, что номинальный параметр умножается на корректировочный коэффициент.
• Третий символ — буква. Она указывает на форму аккумулятора и соотношение размеров.
• Два последующих знака — размер в сантиметрах (длина).
• Последний символ имеет всего два значение — R b L. Он указывает на расположение отрицательной клеммы.

Емкость азиатской батареи, которая указана в маркировке существенно ниже европейской.

Американская система нумерации

В Америке при обозначении батарей используется стандарт SAE, но возможны и другие варианты. В данном контексте законодательство США даёт довольно широкий простор для деятельности предпринимателей.

Американская маркировка аккумуляторных батарей выполняется в соответствии со стандартом SAE. Тем не менее могут быть использованы и другие типы маркирования. Традиционно количество символов в номенклатуре шесть (одна буква и пять цифр). Данные символы имеют следующие значения:

• Первая буква указывает на тип АКБ.
• Две первых цифр определяют размер устройства.
• Последние в номенклатуре числа — это значение тока при холодной прокрутке.

Очень часто производители наносят на свои устройства показатель резервной ёмкости. Также на корпусе можно найти, сколько времени занимает снижение напряжения до 10 В. В качестве константы берётся фиксированный показатель тока 25 ампер.

Итоги

В основном АКБ классифицируются на обслуживаемые и необслуживаемые. Также их можно разделить на типы за счёт особенностей конструкции пластин. Маркирование устройств зависит от региона, в котором был изготовлен товар, и заводских стандартов производителя.

auto-gl.ru

Аккумуляторы автомобильные – технические нюансы, которые нужно знать

Для АКБ существует своя классификация, причём достаточно разветвлённая. Батареи делятся по внутреннему устройству, расположению клемм, мощности и пусковому току, ёмкости. Некоторые изделия выделяются в плане экологической безопасности. Также сегодня реализуют обслуживаемые и необслуживаемые автомобильные аккумуляторы.

Типы АКБ для автомобилей, какие они бывают?

Батарея состоит из кислотоупорного корпуса, пластин-электродов, находящихся в химическом растворе – электролите, клемм на верхней части АКБ. Основной материал, из которого делают электроды аккумулятора для автомобиля, – свинец, точнее его сплавы. От добавленного элемента зависит тип батарей:

1. Сурьмянистые (наиболее распространённые). Это классические изделия, где в состав электродов входит 5 % сурьмы. Её добавляют ради увеличения прочности и ускорения химических процессов. При зарядке начинает испаряться вода, что приводит к оголению верхней части электродов. Это явление начинается, когда U = 12 В. Поэтому в дальнейшем приходится доливать дистиллят. В этом и заключается обслуживание аккумулятора данного типа.
2. Малосурьмянистые автоаккумуляторы. Малое количество этого химического элемента в электродах (до 5 %) позволяет минимизировать выкипание воды. Плюс уменьшается саморазряд при хранении. В итоге АКБ считается
   малообслуживаемой.
3. Кальциевые аккумуляторы на авто. Изделия, в электроды которых входит этот элемент, имеют на этикетке маркировку Ca/Ca. То есть это свидетельствует о том, что плюсовые и минусовые электроды имеют кальций. Его использование ещё больше уменьшило испарение раствора и саморазряд, что вывело батареи этого типа в более качественный сегмент изделий по сравнению с двумя предыдущими разновидностями. Иногда в состав кальциевых электродов добавляют Ag. Это уменьшает внутреннее сопротивление батареи, что положительно отражается на её
   производительности (отдаче энергии).
4. Гибридные аккумуляторы для авто. Имеют маркировку Ca+. Здесь технология изготовления пластин смешанная: например, плюсовый электрод может быть малосурьмянистым, а минусовый – кальциевым. Основное достоинство таких АКБ – невысокая чувствительность к перезарядке и меньшая стоимость, если сравнивать с предыдущим типом батареи.
5. Гелевые, или AGM аккумуляторы для автомобилей. Их характерный признак – присутствие внутри корпуса не жидкого, а гелеобразного электролита. Это даёт сразу несколько преимуществ. Во-первых, изделия можно наклонять, не боясь, что жидкий раствор прольётся. В итоге батареи оказываются очень устойчивыми к вибрации, что весьма актуально при их эксплуатации в авто. Во-вторых, у AGM очень медленный саморазряд, что гарантирует сохранение работоспособности в течение длительного срока. В-третьих, объём подаваемой энергии не уменьшается вплоть до полного разряда. И, в-четвёртых, такие автомобильные АКБ не боятся перезаряда. Однако имеются и отрицательные моменты. Гелевые батареи нужно заряжать только малым током: для этого продаются специальные ЗУ. Ещё один
   минус – плохая переносимость чрезвычайно низкой температуры. Если же она находится в пределах, обозначенных в инструкции, изделие может прослужить и 10 лет.
6. Щелочные аккумуляторы автомобиля. Есть два варианта таких АКБ: никель-железные и никель-кадмиевые (этими составами покрывают снаружи электроды). В качестве наливаемого химического раствора используют едкий калий.
7. Литий-ионные. Как утверждают многие специалисты, это аккумуляторы, за которыми будущее. Особенность таких АКБ – присутствие ионов лития в электролите. Что касается материала изготовления электродов, здесь пока ещё нет
   однозначного ответа. Последнее время в их состав входит оксид лития с кобальтом (плюсовые пластины) и графит. Впрочем, ведутся эксперименты по использованию ферро-фосфатных электродов: они будут безопаснее в экологическом смысле и дешевле.

Технические нюансы, особенности и отличия

К основным параметрам аккумуляторов относятся такие характеристики, как напряжение, ёмкость, пусковой ток, плотность электролита, границы рабочей температуры, габариты. Основные из них рассмотрены ниже.

Напряжение

Нормальная величина этого параметра соответствует 12,5–12,7 В. Чтобы измерить с наибольшей точностью напряжение на аккумуляторе, его нужно отключить от энергопотребителей авто (снять провод с минусовой клеммы АКБ) и выдержать в течение нескольких часов (например, оставить машину в ночь). Окружающая температура при измерении должна быть от +18 до +20° С. Если у вас гелевая батарея, нормальным будет считаться напряжение в 13 В.

Пусковой ток

Этот параметр, выражаемый в амперах, ещё называют током холодной прокрутки. Характеристика показывает максимальную энергию, которую способна отдать батарея за 0,5 минуты. Чем больше этот параметр, тем большего литража двигатель сможет завести аккумулятор. Маркировка выглядит так: 600 А (DIN), либо, например, 300 А (EN). Буквы в скобках говорят о методе тестирования для получения данных.

Рассказывая о пусковом токе, нельзя не отметить важный нюанс: этот параметр при одной и той же ёмкости АКБ может различаться на 20 %. Что это значит? Например, АКБ в 55 А/ч могут выдавать напряжение для питания электропотребителей (габаритных огней, магнитолы, телевизора, планшета и т. п.) в течение одного и того же времени. Но любому автовладельцу гораздо интереснее способность батареи запустить мотор, в т. ч. и в экстремальной ситуации, например, в сильный мороз. И вот здесь важен пусковой ток: изделие, где этот параметр больше, лучше справится с такой задачей. Однако не стоит торопиться с покупкой батареи, где пусковой ток увеличенный: ведь она стоит дороже. А если в вашем регионе градусник не опускается ниже -15° С, вполне хватит АКБ с параметром до 500 А.

Чем отличаются европейские и азиатские типы аккумуляторов?

Что касается различий в электрических параметрах, то их нет. Всё дело в стандартах по габаритам и клеммам. Тем не менее, в некоторых исключительных случаях всё же можно установить азиатский аккумулятор на европейскую машину и наоборот. Есть 3 отличия:

1. Габариты. Азиатские автомобили отличаются чрезмерно компактным размещением узлов, агрегатов, деталей в подкапотном пространстве. Поэтому у них аккумуляторы уже и выше. При этом внутри не так много пластика, как у
   европейских собратьев: например, нет рёбер жёсткости. Только в редких случаях размеры «европейца» и «азиата» совпадают.
2. Клеммы. Здесь тоже отличие серьёзное. В странах ЕС на аккумуляторах устанавливают пару конусообразных контактов, где (+) имеет диаметр 19,5 мм, (-) 17,9 мм. На батареях азиатского производства клеммы по форме такие же, но меньшего диаметра: 12,7 и 11,1 мм соответственно. Более того, контакты вообще могут быть плоскими, с резьбой или без. Если ставить азиатский аккумулятор на машину производства ЕС, придётся использовать переходники или сильно зажимать контакты, что нежелательно.
3. Корпус и расположение клемм. В европейских изделиях контакты находятся в своеобразных нишах или ниже выступа корпуса, где находятся входные отверстия банок. Это защищает клеммы от возможного замыкания, даже если они будут открыты. В азиатских батареях контакты находятся на ровной плоскости корпуса, возвышаясь над ним. Если капот достаточно близко, это чревато замыканием, способным вызвать пожар. Ещё стоит упомянуть о прямой и обратной полярности: здесь и европейские и азиатские батареи одинаковы: (+) и (-) могут располагаться слева или справа.

Как подобрать аккумулятор для автомобиля, на что обратить внимание?

Учитывается несколько характеристик изделия, но если не принять во внимание габариты, остальные параметры уже не имеют значения. Поэтому стоит вооружиться рулеткой и тщательно измерить свой аккумулятор. Также обратите внимание на крепление для аккумулятора автомобиля: некоторые модели фиксируются снизу посредством специального порожка. Если его нет, АКБ будет испытывать вибрации, что сократит срок её службы.

Следующий момент: полярность, которая может быть прямой и обратной. Поверните АКБ этикеткой к себе: справа будет плюс (первый вариант), если минус, перед вами второй вариант размещения полюсов. Обратите внимание на диаметр клемм: европейский или азиатский тип (см. выше).

Ёмкость. Лучше выбирать аккумулятор с тем параметром, что рекомендует автопроизводитель. Можно купить и с большей ёмкостью (если одной и той же фирмы, обойдётся дороже), но тут опять-таки не забывайте про габариты. Ещё один параметр – пусковой ток, о нём рассказывалось выше. Посмотрите на бренд и дату изготовления. Если АКБ выпустили более года назад, от приобретения лучше воздержаться.

Правила эксплуатации и обслуживания АКБ

Здесь не так много пунктов. Первое требование, относящееся к батареям любого ценового сегмента, – регулярная очистка от грязи, пыли. Именно они могут быть причиной пусть и небольшого, но замыкания клемм, что вызывает постепенный саморазряд батареи. 

Если АКБ относится к бюджетному классу, рекомендуется хотя бы раз в 2–3 недели проверять напряжение под нагрузкой и без неё, а также уровень электролита, его плотность. Тестирование особенно актуально для изделий, стаж которых превышает 2,5–3 года. На необслуживаемых АКБ на корпусе есть метки min и max, указывающие уровень раствора. 

Ещё правильная эксплуатация аккумулятора автомобиля заключается в недопущении длительной работы энергопотребителей авто при заглушённом моторе. Это может привести к глубокому разряду АКБ, что для некоторых её типов недопустимо. И последнее: при наступлении мороза держите батарею в машине (если она на улице) полностью заряженной. В противном случае возможно замерзание электролита.

carbatt.ru

Виды и типы аккумуляторных батарей — подробно!

Категория: Поддержка по аккумуляторным батареям

Опубликовано 25.06.2015 19:00

Автор: Abramova Olesya

Аккумуляторная батарея – это источник постоянного тока, который предназначен для накопления и хранения энергии. Подавляющее число типов аккумуляторных батарей основано на циклическом преобразовании химической энергии в электрическую, это позволяет многократно заряжать и разряжать батарею.

Еще в 1800 году Алессандро Вольта произвел поразительное открытие, когда опустил в банку, наполненную кислотой, две металлические пластины – медную и цинковую, после чего доказал, что по соединяющей их проволоке протекает электрический ток. Спустя более чем 200 лет, современные аккумуляторные батареи продолжают производить на основе открытия Вольта.

Рисунок 1. Вольтов столб из шести элементов.	Рисунок 2. Алессандро Джузеппе Антонио Анастасио Вольта

Со времени изобретения первого аккумулятора прошло не больше 140 лет и сейчас сложно представить современный мир без резервных источников питания на основе батарей. Аккумуляторы применяются всюду, начиная с самых безобидных бытовых устройств: пульты управления, переносные радиоприемники, фонари, ноутбуки, телефоны, и заканчивая системами безопасности финансовых учреждений, резервными источниками питания для центров хранения и передачи данных, космической отраслью, атомной энергетикой, связью и т. д.

Развивающийся мир нуждается в электрической энергии столь сильно, сколько человеку нужен кислород для жизни. Поэтому конструкторы и инженеры ежедневно ведут работу по оптимизации имеющихся типов аккумуляторов и периодически разрабатывают новые виды и подвиды.

Основные виды аккумуляторов приведены в таблице №1.

Тип	Применение	Обозначение	Рабочая температура, ºC	Напряжение элемента, В	Удельная энергия, Вт∙ч/кг
Литий-ионный (Литий-полимерный, литий-марганцевый, литий-железно-сульфидный, литий-железно-фосфатный, литий-железо-иттрий-фосфатный, литий-титанатный, литий-хлорный, литий-серный)	Транспорт, телекоммуникации, системы солнечной энергии, автономное и резервное электроснабжение, Hi-Tech, мобильные источники питания, электроинструмент, электромобили и т.д.	Li-Ion (Li-Co, Li-pol, Li-Mn, LiFeP, LFP, Li-Ti, Li-Cl, Li-S)	-20 … +40	3,2-4,2	280
никель-солевой	Автомобильный транспорт, Ж\Д транспорт, Телекоммуникации, Энергетика, в том числе альтернативная, Системы накопления энергии	Na/NiCl	-50 … +70	2,58	140
никель-кадмиевый	Электрокары, речные и морские суда, авиация	Ni-Cd	–50 … +40	1,2-1,35	40 – 80
железо-никелевый	Резервное электропитание, тяговые для электротранспорта, цепи управления	Ni-Fe	–40 … +46	1,2	100
никель-водородный	Космос	Ni-h3		1,5	75
никель-металл-гидридный	электромобили, дефибрилляторы, ракетно-космическая техника, системы автономного энергоснабжения, радиоаппаратура, осветительная техника.	Ni-MH	–60 … +55	1,2-1,25	60 – 72
никель-цинковый	Фотоаппараты	Ni-Zn	–30 … +40	1,65	60
свинцово-кислотный	Системы резервного питания, бытовая техника, ИБП, альтернативные источники питания, транспорт, промышленность и т.д.	Pb	–40 … +40	2, 11-2,17	30 – 60
серебряно-цинковый	Военная сфера	Ag-Zn	–40 … +50	1,85	<150
серебряно-кадмиевый	Космос, связь, военные технологии	Ag-Cd	–30 … +50	1,6	45 – 90
цинк-бромный		Zn-Br		1,82	70 – 145
цинк-хлорный		Zn-Cl	–20 … +30	1,98-2,2	160 – 250

Таблица №1. Классификация аккумуляторных батарей.

Исходя из приведенных данных в таблице №1, можно прийти к выводу, что существует достаточно много видов аккумуляторов, отличных по своим характеристикам, которые оптимизированы для применения в разнообразных условиях и с различной интенсивностью. Применяя для производства новые технологии и компоненты, ученым удается достигать нужных характеристик для конкретной области применения, к примеру, для космических спутников, космических станций и другого космического оборудования были разработаны никель-водородные аккумуляторы. Конечно, в таблице приведены далеко не все типы, а лишь основные, которые получили распространение.

Современные системы резервного и автономного электропитания для промышленного и бытового сегмента основаны на разновидностях свинцово-кислотных, никель-кадмиевых (реже применяются железо-никелевый тип) и литий-ионных аккумуляторах, поскольку эти химические источники питания безопасны и имеют приемлемые технические характеристики и стоимость.

Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи

Этот тип является самым востребованным в современном мире по причине универсальных особенностей и невысокой стоимости. Благодаря наличию большого количества разновидностей, свинцово-кислотные аккумуляторы применяется в областях систем резервного питания, системах автономного электроснабжения, солнечных электростанций, ИБП, различных видах транспорта, связи, системах безопасности, различных видах портативных устройств, игрушках и т. д.

Принцип действия свинцово-кислотных батарей

Основа работы химических источников питания основана на взаимодействии металлов и жидкости – обратимой реакции, которая возникает при замыкании контактов положительных и отрицательных пластин. Свинцово-кислотные аккумуляторы, как понятно из названия, состоят из свинца и кислоты, где положительно заряженными пластинами является свинец, а отрицательно заряженными – оксид свинца. Если подключить к двум пластинам лампочку, цепь замкнется и возникнет электрический ток (движение электронов), а внутри элемента возникнет химическая реакция. В частности, происходит коррозия пластин батареи, свинец покрывается сульфатом свинца. Таким образом, в процессе разряда аккумулятора на всех пластинах будет образовываться налет из сульфата свинца. Когда аккумулятор полностью разряжен, его пластины покрыты одинаковым металлом – сульфатом свинца и имеют практически одинаковый заряд относительно жидкости, соответственно, напряжение батареи будет очень низким.

Если к батарее подключить зарядное устройство к соответствующим клеммам и включить его, ток будет протекать в кислоте в обратном направлении. Ток будет вызывать химическую реакцию, молекулы кислоты – расщепляться и за счет этой реакции будет происходить удаление сульфата свинца с положительных и отрицательных пластилин батареи. В финальной стадии зарядного процесса пластины будут иметь первозданный вид: свинец и оксид свинца, что позволит им снова получить разный заряд, т. е. батарея будет полностью заряжена.

Однако на практике все выглядит немного иначе и пластины электродов очищаются не полностью, поэтому аккумуляторы имеют определенный ресурс, по достижении которого емкость снижается до 80-70% от изначальной.

Рисунок №3. Электрохимическая схема свинцово-кислотного аккумулятора (VRLA).

Типы свинцово-кислотных батарей

• Lead–Acid, обслуживаемые – 6, 12В батареи. Классические стартерные аккумуляторы для двигателей внутреннего сгорания и не только. Нуждаются в регулярном обслуживании и вентиляции. Подвержены высокому саморазряду.

• Valve Regulated Lead–Acid (VRLA), необслуживаемые – 2, 4, 6 и 12В батареи. Недорогие аккумуляторы в герметизированном корпусе, которые можно использовать в жилых помещениях, не требуют дополнительной вентиляции и обслуживания. Рекомендованы для использования в буферном режиме.

• Absorbent Glass Mat Valve Regulated Lead–Acid (AGM VRLA), необслуживаемые – 4, 6 и 12В батареи. Современные аккумуляторы свинцово-кислотного типа с абсорбированным электролитом (не жидкий) и стекловолоконными разделительными сепараторами, которые значительно лучше сохраняют свинцовые пластины, не давая им разрушаться. Такое решение позволило значительно снизить время заряда AGM батарей, поскольку зарядный ток может достигать 20-25, реже 30% от номинальной емкости.

  Аккумуляторы AGM VRLA имеют множество модификаций с оптимизированными характеристиками для циклического и буферного режимов работы: Deep – для частых глубоких разрядов, фронт-терминальные – для удобного расположения в телекоммуникационных стойках, Standard – общего назначения, High Rate – обеспечивают лучшую разрядную характеристику до 30% и подходят для мощных источников бесперебойного питания, Modular – позволяют создавать мощные батарейные кабинеты и т. д.

  

  Рисунок №4. AGM VRLA аккумуляторы EverExceed.

• GEL Valve Regulated Lead–Acid (GEL VRLA), необслуживаниемые – 2, 4, 6 и 12В батареи. Одна из последних модификаций свинцово-кислотного типа аккумуляторов. Технология основана на применение гелеобразного электролита, который обеспечивает максимальный контакт с отрицательными и положительными пластинами элементов и сохраняет однообразную консистенцию по всему объему. Данный тип аккумуляторов требует «правильного» зарядного устройства, которое обеспечит требуемый уровень тока и напряжения, лишь в этом случае можно получить все преимущества по сравнению с AGM VRLA типом.

  Химические источники питания GEL VRLA, как и AGM, имеют множество подвидов, которые наилучшим образом подходят для определенных режимов работы. Самыми распространенными являются серии Solar – используются для систем солнечной энергии, Marine – для морского и речного транспорта, Deep Cycle – для частых глубоких разрядов, фронт-терминальные – собраны в специальных корпусах для телекоммуникационных систем, GOLF – для гольф-каров, а также для поломоечных машин, Micro – небольшие аккумуляторы для частого использования в мобильных приложениях, Modular – специальное решение по созданию мощных аккумуляторных банков для накопления энергии и т. д.

  

  Рисунок №5. GEL VRLA аккумулятор EverExceed.

   

   

   

• OPzV, необслуживаемые – 2В батареи. Специальные свинцово-кислотные элементы типа OPZV произведены с применением трубчатых пластин анода и сернокислотным гелеобразным электролитом. Анод и катод элементов содержат дополнительный металл – кальций, благодаря которому повышается стойкость электродов к коррозии и увеличивается срок службы. Отрицательные пластины – намазные, эта технология обеспечивает лучший контакт с электролитом.

  Аккумуляторы OPzV устойчивы к глубоким разрядам и обладают длительным сроком службы до 22 лет. Как правило, для изготовления подобных элементов питания применяются только лучшие материалы, чтобы обеспечить высокую эффективность работы в циклическом режиме.

  Применение OPzV аккумуляторов востребовано в телекоммуникационных установках, системах аварийного освещения, источниках бесперебойного питания, системах навигации, бытовых и промышленных системах накопления энергии и солнечной электрогенерации.

  
  Рисунок №6. Строение OPzV аккумулятора EverExceed.

• OPzS, малообслуживаемые – 2, 6, 12В батареи. Стационарные заливные свинцово-кислотные аккумуляторы OPzS производятся с трубчатыми пластинами анода с добавлением сурьмы. Катод также содержит небольшое количество сурьмы и представляет собой намазной решетчатый тип. Анод и катод разделены микропористыми сепараторами, которые предотвращают короткое замыкание. Корпус аккумуляторов выполнен из специального ударопрочного, устойчивого к химическому воздействию и огню прозрачного пластика, а вентилируемые клапаны относятся к пожаробезопасному типу и обеспечивают защиту от возможного попадания пламени и искр.

  Прозрачные стенки позволяют удобно контролировать уровень электролита при помощи отметок минимального и максимального значения. Специальная структура клапанов дает возможность без их снятия доливать дистиллированную воду и промерять плотность электролита. В зависимости от нагрузки, долив воды осуществляется раз в один – два года.

  Аккумуляторные батареи типа OPzS обладают самыми высокими характеристиками среди всех других видов свинцово-кислотных батарей. Срок службы может достигать 20 – 25 лет и обеспечивать ресурс до 1800 циклов глубокого 80% разряда.

  Применение подобных батарей необходимо в системах с требованиями среднего и глубокого разряда, в т.ч. где наблюдаются пусковые токи средней величины.

  

  Рисунок №7. OPzS аккумулятор Victron Energy.

Характеристики свинцово-кислотных аккумуляторов

Анализируя приведенные в таблице №2 данные, можно прийти к выводу, что свинцово-кислотные аккумуляторы обладают широким выбором моделей, которые подходят для различных режимов работы и условий эксплуатации.

Тип	LA	VRLA	AGM VRLA	GEL VRLA	OPzV	OPzS
Емкость, Ампер/час	10 – 300	1 – 300	1 – 3000	1 – 3000	50 – 3500	50 – 3500
Напряжение, Вольт	6, 12	4, 6, 12	2, 4, 6, 12	2, 6, 12	2	2
Оптимальная глубина разряда, %		30	<40	<50	<60	<60
Допустимая глубина разряда, %		<75	<80	<90	<90	<100
Циклический ресурс, D.O.D.=50%		<250-300	<1000	<1400	<3200	<3300
Оптимальная температура, °С	0 … +45	+15 … +25	+10 … +25	+10 … +25	0 … +30	0 … +30
Диапазон рабочих температур, °С	–50 … +70	–35 … +60	–40 … +70	–40 … +70	–40 … +70	–40 … +70
Срок службы, лет при +20°С	<7	<7	5 – 15	8 – 15	15 – 20	17 – 25
Саморазряд, %	3 – 5	2 – 3	1 – 2	1 – 2	1 – 2	1 – 2
Макс. ток заряда, % от емкости	10 – 20	20 – 25	20 – 30	15 – 20	15 – 20	10 – 15
Минимальное время заряда, ч	8 – 12	6 – 10	6 – 10	8 – 12	10 – 14	10 – 15
Требования к обслуживанию	3 – 6 мес.	нет	нет	нет	нет	1 – 2 года
Средняя стоимость, $, 12В/100Ач.	70 – 150	200 – 250	250 – 380	350 – 500	1000 – 1400	1500 – 3500

Таблица №2. Сравнительные характеристики по видам свинцово-кислотных батарей.

Для анализа использовались усредненные данные более чем 10-ти производителей батарей, продукция которых представлена на рынке Украины в течение длительного времени и успешно применяется во многих областях (EverExceed, B.B. Battery, CSB, Leoch, Ventura, Challenger, C&D Techologies, Victron Energy, SunLight, Troian и другие).

Литий-ионные (литиевые) аккумуляторные батареи

История прохождения происхождения уходит в 1912 год, когда Гилберт Ньютон Льюис работал над вычислением активностей ионов сильных электролитов и проводил исследования электродных потенциалов целого ряда элементов, включая литий. С 1973 года работы были возобновлены и в результате появились первые элементы питания на основе лития, которые обеспечивали только один цикл разряда. Попытки создать литиевый аккумулятор затруднялись активностью свойств лития, которые при неправильных режимах разряда или заряда вызывали бурную реакцию с выделением высокой температуры и даже пламени. Компания Sony выпустила первые мобильные телефоны с подобными аккумуляторами, но была вынуждена отозвать продукцию обратно после нескольких неприятных инцидентов. Разработки не прекращались и в 1992 году появились первые «безопасные» аккумуляторы на основе ионов лития.

Аккумуляторы литий-ионного типа обладают высокой плотностью энергии и благодаря этому при компактном размере и легком весе обеспечивают в 2-4 раза большую емкость по сравнению со свинцово-кислотными аккумуляторами. Несомненно, большим достоинством литий-ионных батарей является высокая скорость полной 100% перезарядки в течение 1-2 часов.

Li-ion батареи получили широкое применение в современной электронной технике, автомобилестроении, системах накопления энергии, солнечной генерации электроэнергии. Крайне востребованы в высокотехнологичных устройствах мультимедиа и связи: телефонах, планшетных компьютерах, ноутбуках, радиостанциях и т. д. Современный мир сложно представить без источников питания литий-ионного типа.

Принцип действия литиевых (литий-ионных) батарей

Принцип работы заключается в использовании ионов лития, которые связаны молекулами дополнительных металлов. Обычно, в дополнение к литию применяются литийкобальтоксид и графит. При разряде литий-ионного аккумулятора происходит переход ионов от отрицательного электрода (катода) к положительному (аноду) и наоборот при заряде. Схема аккумулятора предполагает наличие разделительного сепаратора между двумя частями элемента, это необходимо для предотвращения самопроизвольного перемещения ионов лития. Когда цепь аккумулятора замкнута и происходит процесс заряда или разряда, ионы преодолевают разделительный сепаратор стремясь к противоположно заряженному электроду.

Рисунок №8. Электрохимическая схема литий-ионного аккумулятора.

Благодаря своей высокой эффективности, литий-ионные аккумуляторы получили бурное развитие и множество подвидов, например, литий-железо-фосфатные аккумуляторы (LiFePO4). Ниже приведена графическая схема работы этого подтипа.

Рисунок №9. Электрохимическая схема процесса разряда и разряда LiFePO4 батареи.

Типы литий-ионных аккумуляторов

Современные литий-ионные аккумуляторы имеют множество подтипов, основная разница которых заключается в составе катода (отрицательно заряженного электрода). Также может изменяться состав анода для полной замены графита или использования графита с добавлением других материалов.

Различные виды литий-ионных аккумуляторов обозначаются по их химическому разложению. Для рядового пользователя это может быть несколько сложно, поэтому каждый тип будет описан максимально подробно, включая его полное название, химическое определение, аббревиатуру и краткое обозначение. Для удобства описания будет использоваться сокращенное название.

• Литий кобальт оксид (LiCoO2) – Обладает высокой удельной энергией, что делает литий-кобальтовый аккумулятор востребованным в компактных высокотехнологичных устройствах. Катод батареи состоит из оксида кобальта, тогда как анод – из графита. Катод имеет слоистую структуру и во время разряда ионы лития перемещаются от анода к катоду. Недостатком этого типа является относительно короткий срок службы, невысокая термическая стабильность и лимитированная мощность элемента.

  Литий-кобальтовые батареи не могут разряжаться и заряжаться током, превосходящим номинальную емкость, поэтому аккумулятор с емкостью 2,4Ач может работать с током 2,4А. Если для заряда будет применяться большая сила тока, то это вызовет перегрев. Оптимальный зарядный ток составляет 0,8C, в данном случае 1,92А. Каждый литий-кобальтовый аккумулятор комплектуется схемой защиты, которая ограничивает заряд и скорость разряда и лимитирует ток на уровне 1C.

  На графике (Рис. 10) отражены основные свойства литий-кобальтовых аккумуляторов с точки зрения удельной энергии или мощности, удельная мощность или способность обеспечивать высокий ток, безопасности или шансы воспламенения при высокой нагрузке, рабочая температура окружающей среды, срок службы и циклический ресурс, стоимость.

  

  Рисунок №10. Диаграмма основных свойств LiCoO2 аккумуляторов.

   

• Литий Оксид Марганца (LiMn2O4, LMO) – первая информация об использовании лития с марганцевыми шпинелями была опубликована в научных докладах 1983 года. Компания Moli Energy в 1996 году выпустила первые партии аккумуляторов на основе литий-оксид-марганца в качестве материала катода. Такая архитектура формирует трехмерные структуры шпинели, что улучшает поток ионов к электроду, тем самым снижая внутреннее сопротивление и повышая возможные токи заряда. Также преимущество шпинели в термической стабильности и повышенной безопасности, однако циклический ресурс и срок службы ограничен.

  Низкое сопротивление обеспечивает возможность быстрого заряда и разряда литий-марганцевого аккумулятора с высоким током до 30А и кратковременно до 50А. Применяется для мощных электроинструментов, медицинского оборудования, а также гибридных и электрических транспортных средств.

  Потенциал литий-марганцевых аккумуляторов примерно на 30% ниже по сравнению с литий-кобальтовыми батареями, однако эта технология обладает примерно на 50% лучшими свойствами, чем аккумуляторы на основе никелевых химических компонентов. 

• Литий Оксид Марганца (LiMn2O4, LMO) – первая информация об использовании лития с марганцевыми шпинелями была опубликована в научных докладах 1983 года. Компания Moli Energy в 1996 году выпустила первые партии аккумуляторов на основе литий-оксид-марганца в качестве материала катода. Такая архитектура формирует трехмерные структуры шпинели, что улучшает поток ионов к электроду, тем самым снижая внутреннее сопротивление и повышая возможные токи заряда. Также преимущество шпинели в термической стабильности и повышенной безопасности, однако циклический ресурс и срок службы ограничен.

  Низкое сопротивление обеспечивает возможность быстрого заряда и разряда литий-марганцевого аккумулятора с высоким током до 30А и кратковременно до 50А. Применяется для мощных электроинструментов, медицинского оборудования, а также гибридных и электрических транспортных средств.

  Потенциал литий-марганцевых аккумуляторов примерно на 30% ниже по сравнению с литий-кобальтовыми батареями, однако эта технология обладает примерно на 50% лучшими свойствами, чем аккумуляторы на основе никелевых химических компонентов.

  Гибкость конструкции позволяет инженерам оптимизировать свойства батареи и достичь длительного срока службы, высокой емкости (удельная энергия), возможности обеспечивать максимальный ток (удельная мощность). Например, с длительным сроком эксплуатации типоразмер элемента 18650 имеет емкость 1,1Ач, тогда как элементы, оптимизированные на повышенную емкость, – 1,5Ач, но при этом они имеют меньший срок службы.

  На графике (Рис. 12) отраженны не самые впечатляющие характеристики литий-марганцевых аккумуляторов, однако современные разработки позволили существенно повысить эксплуатационных характеристики и сделать этот тип конкурентным и широко применяемым.

  

best-energy.com.ua