Типы аккумуляторов для автомобилей. Их отличия и особенности
В наше время существует множество различных гаджетов, электроприборов и прочих устройств, без которых наша жизнь была бы сложнее. Ежедневно мы используем множество портативных устройств. Как известно, не все устройства работают от сети, многим для удобства работы и мобильности необходимы элементы питания. И раз уж портативных устройств существует такое множество, логично предположить, что и элементы питания обладают не меньшим разнообразием. Самый распространенный вид батарей — это автомобильные батареи. Все автовладельцы знают, насколько важна корректная работа автомобильного аккумулятора. Из-за высокой потребности в таких АКБ, прогресс не стоит на месте и появляется все больше типов аккумуляторов для автомобилей. Сегодня мы постараемся разобраться какие виды аккумуляторов бывают, в чем их отличия и особенности. Какой АКБ для каких случаях подойдет лучше всего. А также, как узнать тип аккумулятора вашего автомобиля среди такого большого количества разновидностей.
Что такое АКБ в автомобиле?
АКБ — технически сложное устройство, в котором происходят химические процессы. В аккумуляторе находится сразу несколько источников питания, объединяя которые он может выдавать достаточно сильный ток, который может запустить двигатель автомобиля. Самый популярный тип АКБ совмещает в себе шесть элементов, которые принято называть банками. Именно это позволяет выдавать напряжение, которое в сумме примерно составляет чуть больше двенадцати вольт.
Впервые аккумулятор был разработан и использован во Франции около 150 лет назад. В течении этих 150 лет произошло множество модернизаций, появилось много разновидностей АКБ, но общая суть работы осталась той же. Все виды АКБ являются свинцово-кислотными. На сегодняшний день только такая технология может выдавать требуемый ток для запуска двигателя и быть достаточно удобной в использовании. К сожалению, на сегодняшний лучшего варианта не существует, хотя данный вид АКБ является достаточно опасным из-за своего состава.
Какие бывают аккумуляторы для автомобиля?
Старый вид АКБ. Отличается большим содержанием сурьмы в составе (более пяти процентов). В современных видах этот показатель значительно меньше. Сурьма используется для увеличения прочности пластин, так как свинец в чистом виде — достаточно слабый материал. В ходе химических реакций, данный вид расположен к большим потерям электролита, что приводит к открытию пластин. Поэтому такой вид АКБ требует постоянного контроля и обслуживания (добавления дистиллированной воды. В некоторых сферах такие АКБ еще встречаются, но для запуска двигателей их уже не используют, в виду появления более совершенных технологий.
Для снижения потерь электролита и большей надежности входе эксплуатации был разработан данный вид АКБ. Здесь содержание сурьмы в составе пластин менее пяти процентов. Но полностью проблему потери электролита это не решило. Пусть рекламодатели заявляют, что данные батареи не требуют обслуживания, правильнее сказать, что они просто требуют не такого интенсивного и регулярного добавления воды в электролит. Зато они обладают гораздо меньшей предрасположенностью к саморазряду АКБ пока он не используется. Данный вид акб подойдет для автомобилей, которым свойственны перепады напряжения (отечественные и старые авто), так как он является устойчивым к перепадам. Показывает себя в этом плане даже лучше более современных типов АКБ.
Маркируются CA/CA, что говорит о том, что в составе и положительных и отрицательных решеток присутствует кальций. Это сделано для того, чтобы еще больше сократить потери жидкости, так как при таком составе значительно снижается уровень электролиза. Некоторые производители для увеличения емкости добавляют в состав серебро в малом количестве. В отличие от предыдущих видов АКБ, этот можно реально называть не обслуживаемым, так как потери жидкости сведены практически к нулю, также такой тип очень низкую расположенность к саморазряду. Но есть и минусы, если допустить несколько сильных разрядов такого АКБ — может произойти неустранимая потеря емкости и АКб придется утилизировать и заменить. Такой вид АКБ является очень чувствительным к перепадам напряжениям, поэтому подойдет только для авто, где таких перепадов произойти практически не может. Естественно с приходом более сложных технологий приходят и затраты на производство, поэтому стоимость кальциевого АКБ выше, чем малосурьмянистого.
Гибридные аккумуляторы.
Из названия понятно, что здесь происходит некое объединение технологий. Решетки такого АКБ будут выполнены из разных материалов, а именно: в состав плюсовых входит сурьма, а в состав отрицательных — кальций. Расход воды получился средним между типами совмещенных технологий, но зато получилось такой аккумулятор более устойчив к перепадам напряжения и сильным разрядам.
Гелевые и AGM аккумуляторы
Жидкостные АКБ являются достаточно опасными для человека, так как при вытекании электролит выдает ядовитые испарения. Именно технологии гелевых и AGM АКБ решают данную проблему. Здесь жидкость заменена вязким вариантом. Эта технология также препятствует активному разрушению пластин. В случае с AGM-технологией это достигается благодаря добавления в состав пористого стекловолокна, которое пропитывается электролитом. В гелевых АКБ вязкость создается путем добавления добавок кремниевых соединений. Как в таком случае определить конкретный тип аккумулятора? Очень просто, они обладают соответствующими маркировками GEL либо AGM. Эти батареи хорошо переносят глубокие разряды и могут даже без полного заряда выдавать достаточное напряжение. Хорошо ведут себя при вибрациях и могут работать в любом положении корпуса. Хорошо справляются на современных авто, с большим количеством электроники. На морозе такие АКБ тоже могут вести себя не совсем корректно. А вот к процессу зарядки тут особое отношение. Для таких АКБ существует специальная технология заряда, соблюдение которой максимально важно, также потребуется специальное зарядное устройство для такого типа АКБ.
Как говорит нам название, в этих АКБ в качестве электролита используют не кислоту, а щелочь. Существует очень много подвидов таких АКБ, но чаще они используются в других сферах, чем в автомобиле. К основным преимуществам можно отнести: не боятся перезарядов, хорошо показывают себя в холодное время года, лучше держат заряд. Ну и, конечно же, минусы: так как для достижения необходимых показателей такой технологией потребуется объединить гораздо больше элементов питания — значительно превосходят другие виды по габаритам, высокая цена. На легковых авто использование таких акб — просто не имеет смысла, очень редко используют в грузовиках. Чаще такие АКБ можно встретить как тяговые АКБ в каких-либо помещениях.
При ответе на вопрос: какие бывают авто аккумуляторы? Нельзя обойти такой современный и перспективный тип АКБ как Li-Ion. В таких батареях применяются ионы лития. Материалы электродов постоянно совершенствуются, так как технология активно развивается. Основные плюсы данной технологии: хорошая емкость в небольших габаритах, устойчив к саморазрядам. Недостатки: достаточно чувствительны к температурным перепадам, ограниченное (и малое) число полных циклов заряд-разряд (около пятисот), со временем теряют значительную часть емкости, слабая мощность для запуска двигателей. На данный момент они лучше подходят для различной электроники, для автомобиля такая технология не подходит, но с развитием технологии, они вполне могут составить конкуренцию другим вариантам АКБ.
Чего стоит ожидать в дальнейшем?
В наше время все технологии развиваются с высочайшей скоростью, развитие строение аккумуляторов здесь не исключение. Глядя на то, какие бывают аккумуляторы на сегодняшний день, сложно сказать, какими они будут через десятки лет. Однако уже понятно, что в первую очередь модернизаций стоит ожидать по следующим направлениям:
Повышения уровня безопасности. Сейчас весь Мир обеспокоен проблемой безопасности и для человека, и для экологии;
Устойчивость к температурным изменениям. Всем бы хотелось, чтобы батарея исправно работала при любых температурах и прочих условиях;
Создание мощных АКБ в компактных корпусах
Надеемся, что мы достаточно подробно рассказали о том, какие АКБ бывают на данный момент и даже попытались заглянуть в будущее. Очевидно, что время свинцово-кислотных АКБ на исходе, но время литий-ионных еще не пришло. Оптимальным решением сейчас придется гелевый аккумулятор в большинстве случаев. Но этот выбор сугубо индивидуальный и зависит от многих факторов: цели, ожидания, бюджет, количество электроники в Вашем автомобиле. Единственное, что можно сказать точно — это то, что к выбору аккумуляторной батареи стоит подходить с особым вниманием, ведь без запуска двигателя не пройдет ни одна поездка. поэтому правильный выбор АКБ — это залог успешной эксплуатации автомобиля на протяжении нескольких ближайших лет.
Спасибо за внимание! Всем удачи на дороге!
На сайте BlackTyres не так давно появился отдельный раздел с аккумуляторами. Заходите и выбирайте себе новые, качественные устройства по лучшим ценам.
Ставь 👍, если понравилась статья и подписывайся ✅ на канал, чтобы не пропустить новые публикации. Дальше будет еще интереснее и полезнее. Удачи на дорогах!
Виды современных аккумуляторов для автомобилей и перспективы развития
Сегодня существует множество различных аккумуляторов. Они используются в самых разных сферах жизни человека. В качестве примера можно привести аккумуляторы в различной портативной электронике, ИБП и так далее. Но самым распространённым видом аккумуляторов на сегодняшний день являются АКБ для автомобилей. Любой автовладелец знает, что такое автомобильный стартерный аккумулятор. Эти устройства работают под капотом миллионов автомобилей по всему миру. Но не все эти аккумуляторные батареи одинаковы. Сегодня мы поговорим о видах аккумуляторов для автомобиля.
Что такое аккумулятор и для чего он нужен в автомобиле?
Аккумулятор представляет собой химический источник тока, который включает в свой состав нескольких элементов питания. Поэтому он также носит название аккумуляторной батареи. Объединение сразу нескольких элементов даёт больший результирующий ток и напряжение. В автомобилях наиболее распространён вид аккумуляторов с 6 элементами (ещё их называют банками), которых выдают напряжение примерно 2.1 вольт. В результате АКБ выдаёт напряжение примерно 12.6 вольт.
Но в качестве стартерных автомобильных аккумуляторов на сегодняшний день применяются лишь свинцово-кислотные. Объясняется это тем, что этот вид аккумуляторов имеет высокую энергетическую ёмкость. Свинцово-кислотные АКБ могут в течение короткого интервала времени выдавать большой электрический ток. Именно это и требуется для стартера, который прокручивает коленчатый вал при запуске двигателя. И замены этих аккумуляторным батареям пока нет, несмотря на то, свинец и серная кислота (в составе электролита) являются вредными и опасными веществами.
Корпус свинцовой аккумуляторной батареи выполняется из пластика, устойчивого к воздействию кислоты. Какая кислота в аккумуляторе автомобиля вы сможете узнать из статьи по ссылке. Для изготовления электродов, как и раньше, применяется свинец. Но со времён Гастона Планте производители научились легировать свинец всевозможными добавками для достижения определённых характеристик аккумулятора. На сегодняшний день существует несколько видов аккумуляторов для автомобиля, которые рассмотрены ниже.
Вернуться к содержанию
Основные виды автомобильных аккумуляторных батарей
Сурьмянистые АКБ
Это устаревший тип автомобильных аккумуляторов, в свинцовых пластинах которых содержится более 5 процентов сурьмы. Модели современных АКБ содержат в составе пластин значительно меньше сурьмы (Sb). Роль сурьмы в аккумуляторных пластина – это увеличение их прочности. Чистый свинец очень мягкий и не в чистом виде не подходит для использования в АКБ. Сурьма вызывает резкую активизацию процесса электролиза, который начинается в батарее при напряжении 12 вольт. При этом выделяются водород с кислородом. Это выглядит как закипание электролита.
В сурьмянистых аккумуляторах присутствует большой расход воды из электролита. В результате понижения уровня электролита оголяются пластины электродов. Чтобы этого не происходило нужно периодически доливать в банки дистиллированную воду. В результате сурьмянистый вид автомобильных аккумуляторов часто называют обслуживаемыми. Хотя современные разновидности автомобильных аккумуляторов также имеют элементы конструкции, необходимые для обслуживания.
Сейчас сурьмянистые батареи уже не используются в качестве стартерных. Их сменили другие, более прогрессивные модификации АКБ. Этот тип аккумуляторов ещё сохранился в разных стационарных источниках тока, где требуется неприхотливость батареи. А современные автомобильные аккумуляторы выпускаются со значительно меньшим содержанием сурьмы.
Вернуться к содержанию
Малосурьмянистые АКБ
Пластины с уменьшенным содержанием сурьмы стали использоваться для того, чтобы снизить интенсивность испарения воды из электролита. К малосурьмянистым видам аккумуляторов относятся те, что имеют в составе пластин менее 5 процентов сурьмы. В результате их применения удалось уйти от проблемы частой доливки дистиллированной воды. Но это не значит, что такие аккумуляторы совсем не нуждаются в обслуживании.
Ещё одним преимуществом этого типа автомобильных аккумуляторов является меньшая степень саморазряда батареи при хранении, чем у старых сурьмянистых моделей. Эти АКБ часто называют необслуживаемыми, но правильнее будет называть их малообслуживаемыми. Ведь заявление о том, что они не нуждаются в обслуживании, это рекламный лозунг. Потери воды из электролита все равно присутствуют. Поэтому проверять уровень и доливать дистиллированную воду все равно нужно.
Кальциевые АКБ
Добавление кальция в свинцовые решётки вместо сурьмы стало решением по уменьшению испарения воды в АКБ. Часто на аккумуляторах этого вида можно встретить маркировку типа Ca/Ca. Такое обозначение говорит о том, что кальций содержится в решётках положительных и отрицательных электродов. Некоторые производители ещё добавляют в небольшом количестве серебро. Это позволяет снизить внутреннее сопротивление батареи, увеличить КПД и ёмкость. Но главной особенностью кальциевых АКБ стало снижение интенсивности электролиза и, соответственно, падение уровня электролита.
Но любое устройство имеет как преимущества, так и недостатки. Кальциевые АКБ гораздо более чувствительны к сильному разряду, чем другие виды аккумуляторов для автомобилей. Хватает 3─4 сильных разрядов и ёмкость аккумулятора необратимо падает. Это означает, что сильно уменьшается количество накапливаемого батареей тока. В этом случае АКБ придётся менять.
Кроме того, цена аккумуляторов кальциевого типа несколько выше, чем малосурьмянистых АКБ. Обычно аккумуляторные батареи Ca/Ca ставят на иномарки со стандартным набором опций. На таких авто стоит качественное электрооборудование и гарантируется стабильность электрических характеристик. При выборе этого вида аккумуляторов, не забывайте, что при их эксплуатации нельзя допускать глубокого разряда батареи.
Вернуться к содержанию
Гибридные АКБ
На корпусе таких аккумуляторов можно встретить обозначение Ca+ или Ca/Sb. Решётки электродов в таких АКБ производятся по различным технологиям. Положительные изготавливаются с добавлением сурьмы, отрицательные по кальциевой технологии. Гибридные автомобильные аккумуляторы являются попыткой объединить плюсы этих типов батарей. В результате и характеристики получились средние.
AGM и гелевые батареи
Аккумуляторы, выпускаемые по технологии AMG и GEL (обычно именуемые гелевыми), имеют электролит в связанном виде. Этот вид батарей стал попыткой решить проблему безопасной эксплуатации батарей. Ведь в классических батареях электролит может вытечь при переворачивании или повреждении корпуса. Серная кислота является агрессивным веществом и представляет опасность для организма человека. Поэтому проблему решили за счёт помещения электролита в связанное состояние и снижения его текучести. Кроме повышения безопасности в гелевых аккумуляторах, удалось уменьшить осыпание активной массы пластин.
Поскольку этот тип аккумуляторов не содержит жидкого электролита, они не боятся установки в наклонном положении. Но, несмотря на заявления маркетологов, эксплуатировать эти АКБ в перевёрнутом положении не следует. К преимуществам гелевых аккумуляторов обоих видов следует отнести низкий саморазряд и высокую устойчивость к вибрации. К преимуществам гелевых аккумуляторных батарей следует отнести ещё одно их свойство. Они могут выдавать высокий пусковой ток вне зависимости от заряда батареи и практически до полного разряда АКБ. После глубокого разряда они полностью восстанавливают свою ёмкость и могут выдержать большое количество циклов заряд-разряд (около 200).
А вот к процессу зарядки батареи гелевые АКБ очень чувствительны. Заряд этого вида аккумуляторов проводится меньшими значениями тока, чем в случае с классическими свинцово-кислотными моделями. Они требуют использования зарядного устройства со специальными возможностями.
Продавцы сегодня предлагают универсальные модели зарядных устройств, но относится к их выбору нужно внимательно. Вот статья о требованиях к зарядному устройству для гелевых аккумуляторов. Также советуем прочитать материал о том, как заряжать гелевый аккумулятор. Кроме того, АКБ гелевого типа требовательны к стабильности электрических параметров в бортовой сети авто.
Щелочные АКБ
Этот тип батарей использует в качестве электролита щёлочь, а не кислоту. Щелочных аккумуляторов существует достаточно много, но лишь два типа предназначены для применения в роли стартерных АКБ на авто. Стоит отметить, что щелочные аккумуляторы встречаются в автомобилях очень редко. Гораздо чаще они применяются в складской технике в роли тяговых АКБ.
Положительные электроды в батарее никель-железо аналогично покрыты гидроксооксидом Ni. А вот отрицательный электрод выполнен из железа. В качестве электролита в этих видах АКБ используется едкий калий (КОН). Пластины здесь, как и в свинцово-кислотных батареях, находятся в «конвертах». Но выполнены они из перфорированных металлических пластин. Активная масса запрессована в эти конверты, что значительно повышает устойчивость аккумулятора к вибрации.
Стоит отметить, что в АКБ щелочного типа различается число положительных и отрицательных электродов. В никель─кадмиевом типе на 1 плюсовую пластину больше, чем минусовых. Сами пластины расположены по краям и соединены с корпусом аккумулятора. В типе никель-железо на одну отрицательную пластину больше, чем плюсовых. В батареях щелочного типа требуется значительно меньше электролита, чем в кислотных, поскольку при прохождении реакции он не расходуется.
Недостатки щелочных аккумуляторов:
Литий-ионные АКБ
Литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы на данный момент являются очень перспективными в плане дополнительных источников электрического тока. В этом случае носителями тока выступают ионы лития. При этом материал электродов очень часто изменяется вместе с совершенствованием этой технологии. На начальном этапе разработок в качестве отрицательного электрода использовался металлический литий. Из-за высокой взрывоопасности его заменили графитом. В роли положительного электрода использовались различные оксиды лития, которые добавляли марганец или кобальт. В современных образцах литий─ионных АКБ их заменяют литий─ферро─фосфатными сплавами, поскольку они меньше стоят, имеют меньшую токсичность и проще перерабатываются.
У Li─ion типа есть и недостатки. Причём они достаточно серьёзные и не дают массово использовать такие аккумуляторы в автомобилях.
Минусы литий─ионных аккумуляторов:
Что в будущем?
Работы по совершенствованию видов аккумуляторных батарей ведутся постоянно. Направления разные: увеличение энергоёмкости, повышение морозоустойчивости, подбор экологичных и безопасных материалов. Все это диктуют требования к аккумуляторным батареям:
Как считают специалисты, свинцово-кислотные аккумуляторы постепенно будут уходить в прошлое. Современные гелевые аккумуляторы являются промежуточным звеном в эволюции батарей. В будущем автомобильные аккумуляторные батареи не будут иметь жидкости в целях безопасности. Кроме того, они смогут принимать различную форму для удобства установки. Конечно, со временем будут уменьшаться габариты при увеличении электрических характеристик.
Вернуться к содержанию
Ni-Cd аккумуляторы — правилы эксплуатации и зарядки
Никель-кадмиевые источники питания, в отличие от аккумуляторов других типов, подвержены быстрому заряду и медленному разряду до полного падения емкости. Этот тип батарей предназначен для работы в жестких условиях, даже при недостаточном токе нагрузки. Не менее важную роль в функционировании Ni-Cd АКБ играет периодический разряд, позволяющий избежать образования крупных кристаллов, которые снижают изначальный ресурс. Рассмотрим особенности, правила зарядки и другие нюансы никель-кадмиевых батарей.
Ni-Cd аккумуляторы подвержены быстрому заряду и медленному разряду до полного падения емкости.
Особенности работы
Ni-Cd источники питания предназначены для портативной техники, совместимой по мощности и силе токе: фотоаппаратов, плееров и т.д. Чтобы батарея прослужила долго, надо ее правильно использовать, вовремя заряжать и осуществлять циклы перезарядки. Батареи такого типа подвержены негативному влиянию эффекта памяти. Если снижение емкости в процессе работы будет неполным, то эффективность внутренних элементов аккумулятора постепенно уменьшится.
Ni-Cd источники запоминают степень разряда – при снижении емкости до определенной отметки они перестают функционировать. Поэтому перед зарядкой следует полностью снизить объем до напряжения в 1 Вт. Это позволит увеличить срок эксплуатации, сохранив изначальный ресурс. При этом важно не допускать слишком сильного снижения емкости.
Правила зарядки
Разряд
Для Ni-Cd батарей параметры разряда зависят от параметров сопротивления. К ним относится структура и толщина внутренних элементов – электродов. Если подробнее, то на разряд Ni-Cd АКБ влияет:
Для длительного разряда предназначены дисковые аккумуляторы с толстыми электродами в прессованном виде. В процессе работы они постепенно снижают напряжение внутренних элементов АКБ до 1,1 Вт. Разрядная емкость при продолжении процесса до 1 Вт составляет 5-10% от изначального ресурса. Главной особенностью дискового аккумулятора является существенное снижение разрядного объема и мощности при увеличении тока до 0,2 С. Связано это с невозможностью равномерного уменьшения активной массы по всем электродам.
Заряд
В процессе восполнения емкости Ni-Cd АКБ осуществляется ограничение степени заряда. Из-за этого выделяется кислород, увеличивающий давление. Осуществляемые процессы уменьшают эффективность входного тока. Поэтому некоторое количество электроэнергии конвертируется в тепло, из-за чего батарея может перегреваться. Чтобы не допустить этого, конструкция оснащается специальным клапаном, который выпускает газ при сильном повышении давления.
От тока зарядки зависит долговечность АКБ. Его сила должна быть на уровне 1,5-2 С от изначального объема АКБ. Заряжать Ni-Cd аккумуляторы можно при температуре от 0 до 35 градусов по Цельсию, но рекомендуемое значение составляет 10-30 °С.
Для Ni-Cd источников питания с деградировавшим раствором предусмотрен отдельный способ заряда. В корпусе батареи делается отверстие, в которое заливается дистиллят. Заполненные жидкостью банки батареи настаиваются при температуре от 15 до 25 градусов по Цельсию в течение 9-11 часов. Затем на клеммы аккумулятора подается напряжение, приводящее в работу электрохимические процессы.
После получения на выходах электрического воздействия выше 0 В Ni-Cd АКБ с деградировавшим раствором готов к стандартной зарядке. Выдерживать источники тока необходимо на протяжении 2-3 суток, после чего делать итоговой замер напряжения. При его снижении производится доливка дистиллята в корпус АКБ.
Ток зарядки
При стандартных условиях зарядки Ni-Cd источника питания необходимо подавать ток силой 10% от изначального объема АКБ в течение 13-15 часов. Напряжение на зажимах составляет 0,9-1 В. Прочие параметры восполнения емкости указываются в инструкции АКБ производителем. Например, при зарядке АКБ цилиндрической конструкции нужно подавать ток силой 20% от изначального объема, а сам процесс занимает не более 8 часов. Увеличив ток до 30%, можно сократить время до 5 часов.
Сколько нужно заряжать АКБ
Цилиндрическим Ni-Cd АКБ необходимо 7-8 часов зарядки постоянным током при силе в 0,2 С. Для более быстрого восполнения емкости допустим рост мощности до 0,3 С при контроле состояния аккумулятора. В этом случае АКБ зарядится в течение 3-4 часов. Также при ускоренном восполнении емкости перезаряд должен составлять до 150% от изначального ресурса, иначе Ni-Cd батарея наберет объем ниже требуемого. В режиме быстрой зарядки следует использовать автоматические устройства, в которых предусмотрены системы контроля за температурой и напряжением. Они защищают батарею от перегрева и быстрого роста давления внутри корпуса.
Рекомендации для эксплуатации АКБ разных типов.
При соблюдении правил эксплуатации и зарядки никель-кадмиевые аккумуляторы способны проработать до 10 лет. В зависимости от ЗУ их емкость восполняется за 7-8 часов при подаче постоянного тока. При неполном заряде Ni-Cd батареи подвержены сильному воздействию эффекта памяти, поэтому процесс всегда необходимо доводить до конца.