Виды аккумуляторных батарей

AudiC4cc › Блог › Автомобильные аккумуляторы (виды, периоды замены)

Всем привет. В продолжение предыдущего поста, решил написать пост о автомобильных аккумуляторах. Аккумулятор играет немаловажную роль, если не сказать одну из главных в работе автомобиля и электрических цепей. Поэтому нужно с особой тщательностью подходить к выбору и к дальнейшей эксплуатации батареи. Как и в других комплектующих и запчастях существует огромное количество видов и производителей автомобильных батарей, какую выбрать и какая прослужит долго- это открытый вопрос, потому что раз на раз не приходится, хотя как и везде опытные автомобилисты советуют не экономить и брать качественную батарею, которая прослужит более 5 лет точно. Аккумуляторы бывают следующих видов:

1.Традиционные («сурьмянистые»)
2.Малосурьмянистые
3.Кальциевые
4.Гибридные
5.Гелевые, AGM
6.Щелочные
7.Литий-ионные

АКБ этого типа содержат в составе свинцовых пластин ≥5% сурьмы. Часто их еще называют классическими, традиционными. Но такое название на сегодняшний день уже не актуально, так как классическими уже стали АКБ с меньшим содержанием сурьмы.Аккумуляторы с высоким содержанием сурьмы делают легкообслуживаемыми. Это вызвано тем, что приходится довольно часто, не реже одного раза в месяц, производить проверку плотности электролита и заливку воды.

Сейчас АКБ данного типа уже не устанавливаются на автомобили, т.к. прогресс уже давно ушел вперед. Такие аккумуляторы ставились на советские автомобили, а так же некоторые иномарки 70-80-х годов. Такую батарею можно найти на старых автомобилях которые стоят в гараж уже более двадцати лет и не эксплуатируются.

Для уменьшения интенсивности «выкипания» воды в аккумуляторах стали использовать пластины со сниженным количеством сурьмы (меньше 5%). Это позволило избавиться от необходимости часто проверять уровень электролита. Также снизился уровень саморазряда АКБ при хранении.

Такие аккумуляторы чаще всего называют малообслуживаемыми или вовсе необслуживаемыми, подразумевая, что данные АКБ не требуют контроля и ухода. Хотя термин «необслуживаемый» больше маркетинговый, чем реальный, так как не получилось абсолютно избавиться от потерь воды из электролита. Вода все равно понемножку «выкипает», хоть и гораздо в меньших количествам, чем у обычных обслуживаемых аккумуляторов.
Малосурьмянистые аккумуляторные батареи больше подходят для легковых автомобилей российского производства, так как отечественные авто пока не могут похвастаться обеспечением стабильности напряжения бортовой сети. Тем более, малосурьмянистые аккумуляторы отличаются минимальной стоимостью по сравнению с другими.

Еще одним решением снизить интенсивность «выкипания» воды в аккумуляторе было использование вместо сурьмы другого материала в решетках электродов. Наиболее подходящим оказался кальций. Аккумуляторные батареи данного типа часто имеют маркировку «Ca/Ca», что обозначает, что пластины обоих полюсов содержат в своем составе кальций. Также в состав пластин иногда добавляют еще и серебро в малых количествах, что снижает внутреннее сопротивление АКБ. Это положительно сказывается на энергоемкости и КПД батареи.
Однако кальциевые аккумуляторные батареи имеют не только плюсы, но и минусы.

Одним из главных минусов аккумуляторов данного типа является капризность в отношении переразряда. Достаточно 3-4 раза чересчур разрядить, как необратимо снижается уровень энергоемкости, т.е. резко уменьшается количество тока, которое батарея способна накопить. Аккумуляторную батарею в таких случаях, как правило, просто меняют.

Кальциевые аккумуляторы чувствительны к напряжению бортовой сети автомобиля, крайне плохо перенося резкие перепады. Перед покупкой аккумуляторной батареи данного типа следует убедиться в стабильности напряжения автомобиля.

Еще одним минусом является более высокая цена кальциевых аккумуляторов. Но это уже не является недостатком, а вынужденной платой за качество.

Чаще всего кальциевые аккумуляторные батареи устанавливаются на иномарках среднего ценового диапазона и выше, т.е. на те автомобили, где качество и стабильность электрооборудования гарантировано.

Часто обозначаются как «Ca+». В гибридных аккумуляторах пластины электродов сделаны по разным технологиям: положительные – малосурьмянистые, отрицательные — кальциевые. Это позволяет совместить положительные качества обоих типов аккумуляторных батарей. Расход воды у гибридных батарей в два раза меньше, чем у малосурьмянистых, но все равно больше, чем у кальциевых. Зато выше устойчивость к переразрядам и перезарядам.

По характеристикам гибридные аккумуляторные батареи находятся между малосурьмянистыми и кальциевыми.

елевые и AGM аккумуляторные батареи содержат электролит не в «классическом» жидком виде, а в связанном, гелеобразном состоянии (отсюда и название типа батареи).
Инженерам на протяжении более чем полторы сотни лет истории аккумуляторных батарей приходилось решать множество проблем, задач. Одной из важнейших проблем было осыпание активного вещества с поверхности пластин-электродов. Этот вопрос временно решили путем добавления в состав оксида свинца различных присадок — сурьмы, кальция и т.д. Еще одной очень важной задачей было обеспечение безопасности эксплуатации батарей, т.к. электролит — водный раствор серной кислоты — мог легко вытечь при повреждении корпуса АКБ. Не надо рассказывать, насколько агрессивным химическим веществом является серная кислота. Необходимо было найти способ не допустить, минимизировать возможность утечки электролита при повреждении корпуса батареи.
К сожалению, гелевые батареи при очень низких температурах ведут себя хуже, чем классические. Это связано с тем, что гель становится менее проводимым при снижении температуры. При благоприятных условиях эксплуатации гелевые аккумуляторные батареи могут работать до 10 лет.

Благодаря своей абсолютной герметичности, относительной виброустойчивости и своей фактической (а не просто маркетинговой) необслуживаемости гелевые батареи широко применяются там, где классические АКБ использовать опасно или невыгодно: внутри помещений (например, в источниках бесперебойного питания), в мототехнике (мотоцикл, в отличие от автомобиля, едет, периодически отклоняясь от вертикальной плоскости), в морском и речном транспорте (данные аккумуляторы не боятся качки, свойственной судам). Разумеется, гелевые батареи также применяются и в автомобилях. Чаще всего — в престижных иномарках, что обусловлено довольно высокой ценой этих АКБ (плата за качество и надежность).

Как известно, в качестве электролита в аккумуляторах может использоваться не только кислота, но и щелочь. Существует множество разновидностей щелочных АКБ, но мы рассмотрим только те, что нашли применение в автомобилях.У щелочных аккумуляторных батарей есть ряд преимуществ по сравнению с кислотными:

— Хорошая переносимость переразрядов. При этом батарея может храниться в разряженном состоянии без потери своих характеристик, чего нельзя сказать про кислотные АКБ.
— Щелочные батареи относительно легко переносят перезаряд. При этом есть мнение, что их лучше перезарядить, чем недозарядить.
— Щелочные аккумуляторы гораздо лучше работают в условиях низкой температуры. Это позволяет почти безотказно обеспечивать запуск двигателей в зимнее время.
— Саморазряд щелочных батарей ниже классических кислотных.
— Из щелочных АКБ не выделяются вредные испарения, чего нельзя сказать про кислотные АКБ.
— Щелочные аккумуляторы умеют накапливать больше энергии на единицу массы. Это дает возможность дольше выдавать электрический ток (при тяговом режиме эксплуатации).

Однако у щелочных аккумуляторных батарей есть и недостатки, если сравнивать с кислотными:

— Щелочные аккумуляторы выдают напряжение меньше, чем кислотные, из-за чего приходится объединять большее количество «банок» для достижения нужного напряжения. По этой причине, при одинаковом напряжении, габариты щелочного аккумулятора будут больше.
— Щелочные батареи намного дороже кислотных.

Щелочные батареи в настоящее время используются чаще в качестве тяговых аккумуляторов, чем стартерных. Из-за своих габаритов большинство выпускаемых стартерных щелочных АКБ — для грузовиков.

Литий-ионные аккумуляторные батареи (и ее подвиды) считаются наиболее перспективными в качестве дополнительного источника электрического тока.Когда инженерам удастся решить эти недостатки, литий-ионные аккумуляторы станут отличной заменой классической кислотной АКБ.

Идет непрерывная работа над усовершенствованием существующих типов аккумуляторных батарей. В исследовательских центрах ищут способы увеличения энергоемкости источников питания, что позволит уменьшить размеры аккумуляторов. Для северных районов очень пригодится изобретение морозоустойчивой батареи (и тогда не было бы проблемы отказа завода двигателя в сильные морозы).

Таким образом можно заметить, что перед автовладельцами стоит непростой выбор, какую батарею поставить, и какая именно подойдет в тот или иной тип автомобиля. Помимо вышеуказанного разнообразия, все аккумуляторы подразделяются на обслуживаемые и не обслуживаемые.

Виды аккумуляторов

Аккумулятор (аккумуляторная батарея или сокращённо АКБ) – источник питания многоразового использования. Отличающаяся разнообразием размеров и видов АКБ является неотъемлемой частью современного мира – различные ее разновидности применяют как в пультах для детских игрушек и телевизоров, так и в системах безопасности крупных банков, заводов, на производствах больших предприятий. В этой статье будет рассказано о том, что собой представляет аккумулятор, как он работает, а также, какие бывают аккумуляторы, какими преимуществами и недостатками они обладают.

Что такое аккумулятор

Аккумулятор – источник постоянного тока, в котором накопление электрического заряда происходит, благодаря протекающим внутри электрохимическим окислительно-восстановительным процессам. В отличие от одноразовых элементов питания (простых солевых или алкалиновых батарей), АКБ, в зависимости от вида, выдерживает от 200-300 до 1000 циклов зарядки-разрядки. Эта основная особенность АКБ делает аккумулятор более востребованным и популярным, в отличие от обычных батарей, – даже при высокой цене за такой элемент питания его рентабельность за весь срок службы будет в разы выше, чем у одноразовых аналогов.

Устройство и принцип работы

«Пионером» среди АКБ и одним из наиболее распространённых среди аккумуляторов является простой и надежный свинцово-кислотный аккумулятор. Состоит классическая аккумуляторная батарея данного вида из следующих частей:

  • Герметичный корпус из устойчивого к воздействию кислот и низких температур материала – плотного и прочного полипропилена, специального пластика;
  • Крышка, закрывающая корпус сверху, с отверстиями для клемм и заливных пробок (в обслуживаемых АКБ);
  • Отсеки (банки) – отделенные друг от друга перегородками и не сообщающиеся между собой секции, состоящие из положительных пластин оксида свинца и отрицательных пластин губчатого свинца;
  • Сепараторы – сетчатый кислотоустойчивый полимерный материал, размещенный в банках между положительными и отрицательными пластинами. Предотвращает короткое замыкание разноименно заряженных платин.
  • Электролит – раствор концентрированной серной кислоты в дистиллированной или озонированной чистой воде. Плотность электролита, в зависимости от погодных условий, колеблется от 1,3 до 1,24-1,25 г/см3.
  • Клеммы – выводы всех соединенных последовательно банок. Располагаются в противоположных концах батареи. При этом положительная клемма больше по диаметру, чем отрицательная. Рядом с клеммами имеется соответствующая их полярности маркировка в виде знаков «+» и «-».

В обслуживаемых моделях таких АКБ каждая банка имеет пробку для проверки уровня и плотности электролита. В необслуживаемых свинцовых аккумуляторах для проверки уровня электролита и оценки его плотности служит специальный индикатор – «волшебный глаз». По цвету данного индикатора, описанному в руководстве по эксплуатации каждой отдельной модели АКБ, определяют, нуждается ли аккумулятор в зарядке.

Несмотря на большой вес и использование в конструкции электродов вредного для окружающей среды свинца и его соединений, такой тип акб является основным источником питания для автомобилей с двигателями внутреннего сгорания. В таком новом виде транспорта, как электромобили, применяются более экологически чистые литиевые типы аккумуляторных батарей (литий-ионные, литий-полимерные).

Основные характеристики АКБ

Каждый аккумулятор, вне зависимости от того, к какому виду он относится, обладает следующими основными характеристиками:

  • Емкость – заряд батареи, измеряемый в Амперах в час (А/ч). Определяет продолжительность работы батареи с различными по энергопотреблению приборами и потребителями.
  • Напряжение – разность потенциалов между клеммами АКБ. Колеблется от 2 до 12-24 В (вольт);
  • Размеры – габариты батареи (длина, ширина и высота), измеряемые в сантиметрах;
  • Вес – в зависимости от конструкции и предназначения, вес современных аккумуляторов колеблется от 10-15 грамм до 100 и более килограмм;
  • Диапазон рабочих температур – температурный режим, в котором АКБ может нормально работать в течение всего срока службы;
  • Допустимая глубина (уровень) разряда – минимальное значение напряжения, при котором батарея должна быть поставлена на зарядку. Выражается в процентах относительно напряжения полностью заряженного аккумулятора.
  • Максимальные токи зарядки – значение силы тока, которое необходимо для нормальной и максимально быстрой зарядки АКБ. Значение данной характеристики выражается в процентах от емкости батареи.
  • Саморазряд – ежегодно снижающаяся часть емкости батареи, выражаемая в процентах от первоначальной;
  • Срок эксплуатации – длительность выполнения батареей своих прямых функций.

Также к косвенным характеристикам АКБ относятся ее стоимость и производитель.

Виды аккумуляторов, преимущества и недостатки

На современном рынке наиболее распространены такие виды аккумуляторов, как:

  • Свинцово-кислотные – самые распространенные источники питания в автомобилестроении, промышленности, в системах резервного энергообеспечения. Представляют собой набор пластин свинца и оксида свинца, погруженных в водный раствор концентрированной серной кислоты. Обладают емкостью от 10-15 до 100-200 А/ч, напряжением 2-24 В. К основным преимуществам таких аккумуляторов относятся простота их обслуживания, относительно невысокая стоимость, способность за короткий временной интервал отдавать большой заряд. Среди недостатков свинцовых АКБ – большой вес, высокое содержание вредных для окружающей среды металлов (свинца и его соединений), риск при работе с концентрированной серной кислотой (электролитом).

  • Никель-кадмиевые – долговечные и надежные батареи, в которых электроды, выполненные из гидратов закиси никеля (катод) и кадмия (анод), погружены в электролит, состоящий из гидроксида калия и лития. К основным плюсам таких батарей относятся длительный срок их эксплуатации (до 25 лет), широкий температурный режим использования (от -30 до +50+700С), большое количество циклов зарядки-разрядки (до 1000), невысокая цена. Основными недостатками АКБ на основе соединений никеля и кадмия являются их большие размеры, высокий уровень саморазряда, значительное содержание вредных для окружающей среды тяжелых металлов. Применяют такие батареи в современных шуруповертах и других аккумуляторных инструментах.

  • Литий-ионные – такой тип аккумулятора является самым надежным и удобным в использовании. Основу литий-ионной батареи составляют отдельные элементы, состоящие из двух скрученных в трубочку и помещенных друг в друга электродов из тонкой алюминиевой и медной фольги с нанесенными на них соединениями лития. Катод и анод изолированы друг от друга находящимся между ними пористым сепаратором, который пропитан специальным электролитом. Применяют такие батареи в различных аккумуляторных инструментах, в качестве накопителей при использовании альтернативных источников электроэнергии. Основными плюсами таких батарей являются их высокая емкость при сравнительно небольших размерах и весе, низкий саморазряд, быстрая зарядка, отсутствие эффекта «памяти». К минусам литий-ионных АКБ относятся их высокая цена, небольшой срок службы.
Читайте также:  Как арендовать коттедж посуточно?

Помимо описанных выше, реже используются такие виды аккумуляторных батарей, как никель-железные, никель металл-гибридные, гелевые, серебряно-цинковые. Такие аккумуляторные батареи из-за своей дороговизны не получили столь широкого распространения, как описанные выше разновидности.

Критерии выбора АКБ

Основными критериями выбора того или иного вида АКБ являются:

  • Предназначение – АКБ выбирают с учетом того, для каких целей она будет использоваться. Так, подходящая для питания автомобиля свинцовая батарея не подойдёт по своим характеристикам для различных электронных приборов.
  • Емкость – АКБ подбирают по данному критерию таким образом, чтобы она обеспечивала максимально длительную работу потребителя (оборудования, различных приборов) без подзарядки.
  • Размеры и вес – выбирая АКБ для определенных нужд, приобретают аккумуляторы, имеющие при достаточной емкости небольшие размеры и вес;
  • Производитель – предпочтение отдают изделиям наиболее известных брендов. Так, при покупке АКБ для автомобиля специалисты советуют приобретать изделия таких брендов, как BOSCH,Varta, Exide, Topla.

Также не последним критерием при выборе аккумуляторной батареи будет соотношение «цена-качество». Специалисты советуют приобретать достаточно надежные и качественные АКБ среднего ценового сегмента, так как они при доступной цене обладают неплохим для своих денег качеством.

Видео

Типы автомобильных аккумуляторных батарей

Аккумуляторная батарея — химический источник электрического тока, состоящий из объединения (батареи) нескольких отдельных элементов питания. Использование нескольких элементов вместо одного позволяет получить большее напряжение или большую силу тока, в зависимости от способа подключения — последовательного или параллельного.

Существует несколько типов аккумуляторов, отличающихся материалом электродов и электролита. Многие слышали и знают, например, что есть всевозможные никель-кадмиевые, никель-металлгидридные, литий-ионные, свинцово-кислотные аккумуляторы.

Из всего разнообразия в автомобилях в качестве стартерных используются только свинцовые. Это обусловлено тем, что аккумуляторы этого типа обладают максимальной, по сравнению с другими, энергоемкостью и способностью за короткий момент времени отдавать большой ток. При этом приходится мириться с тем, что как кислота, так и свинец — очень вредные вещества. Корпуса всех свинцовых аккумуляторов делаются из прочной кислотостойкой пластмассы, чтобы обеспечить максимальную безопасность во время транспортировки и эксплуатации.

В настоящее время в качестве материала для электродов используется свинец не в чистом виде, а с разнообразными добавками, в зависимости от которых АКБ делят на несколько типов.

В зависимости от добавок для материала электродов автомобильные аккумуляторы делят на:

  • Традиционные («сурьмянистые»)
  • Малосурьмянистые
  • Кальциевые
  • Гибридные
  • Гелевые, AGM
    И дополнительно:
  • Щелочные
  • Литий-ионные

Традиционные («сурьмянистые»)

АКБ этого типа содержат в составе свинцовых пластин ≥5% сурьмы. Часто их еще называют классическими, традиционными. Но такое название на сегодняшний день уже не актуально, так как классическими уже стали АКБ с меньшим содержанием сурьмы.

Сурьму добавляют в свинец, чтобы увеличить прочность пластин. Но из-за этой добавки резко усиливается, ускоряется процесс электролиза, который начинается уже при 12 вольтах. Из-за выделяющихся газов (кислород и водород) кажется, что вода кипит. Из-за того, что вода улетучивается наружу в большом количестве, меняется концентрация электролита и оголяются верхние края электродов. Для компенсации «выкипевшей» воды в АКБ заливают дистиллированную воду.

Аккумуляторы с высоким содержанием сурьмы делают легкообслуживаемыми. Это вызвано тем, что приходится довольно часто, не реже одного раза в месяц, производить проверку плотности электролита и заливку воды.

Сейчас АКБ данного типа уже не устанавливаются на автомобили, т.к. прогресс уже давно ушел вперед. «Сурьмянистые» батареи могут устанавливаться на стационарные установки, где важнее неприхотливость источников питания и где нет особых проблем с их обслуживанием. Все автомобильные аккумуляторы изготавливаются с малым содержанием сурьмы или же совсем без нее.

Малосурьмянистые

Для уменьшения интенсивности «выкипания» воды в аккумуляторах стали использовать пластины со сниженным количеством сурьмы (меньше 5%). Это позволило избавиться от необходимости часто проверять уровень электролита. Также снизился уровень саморазряда АКБ при хранении.

Такие аккумуляторы чаще всего называют малообслуживаемыми или вовсе необслуживаемыми, подразумевая, что данные АКБ не требуют контроля и ухода. Хотя термин «необслуживаемый» больше маркетинговый, чем реальный, так как не получилось абсолютно избавиться от потерь воды из электролита. Вода все равно понемножку «выкипает», хоть и гораздо в меньших количествам, чем у обычных обслуживаемых аккумуляторов. Огромным плюсом малосурьмянистой батареи является ее нетребовательность к качеству электрооборудования автомобиля. Даже при перепадах напряжения бортовой сети характеристики данной АКБ не меняются так необратимо, как это бывает с более современными аккумуляторами, например, кальциевыми или гелевыми.

Малосурьмянистые аккумуляторные батареи больше подходят для легковых автомобилей российского производства, так как отечественные авто пока не могут похвастаться обеспечением стабильности напряжения бортовой сети. Тем более, малосурьмянистые аккумуляторы отличаются минимальной стоимостью по сравнению с другими.

Кальциевые

Еще одним решением снизить интенсивность «выкипания» воды в аккумуляторе было использование вместо сурьмы другого материала в решетках электродов. Наиболее подходящим оказался кальций. Аккумуляторные батареи данного типа часто имеют маркировку «Ca/Ca», что обозначает, что пластины обоих полюсов содержат в своем составе кальций. Также в состав пластин иногда добавляют еще и серебро в малых количествах, что снижает внутреннее сопротивление АКБ. Это положительно сказывается на энергоемкости и КПД батареи.

Применение кальция позволило значительно снизить интенсивность газовыделения и потери воды, по сравнению с малосурьмянистыми аккумуляторами. Фактически, потери воды за весь срок службы батареи составили столь малую величину, что отпала необходимость в проверке плотности электролита и уровня воды в банках. Таким образом, кальциевые аккумуляторные батареи имеют право называться необслуживаемыми.

Кроме низкой скорости «выкипания» воды, кальциевые аккумуляторы имеют еще и сниженный почти на 70%, по сравнению с малосурьмянистыми, уровень саморазряда. Это позволяет кальциевым батареям дольше сохранять свои эксплуатационные свойства при долгом хранении.

Т.к. использование кальция вместо сурьмы позволило повысить напряжение начала электролиза воды с прежних 12 до 16 вольт, перезаряд стал не так страшен.

Однако кальциевые аккумуляторные батареи имеют не только плюсы, но и минусы.

Одним из главных минусов аккумуляторов данного типа является капризность в отношении переразряда. Достаточно 3-4 раза чересчур разрядить, как необратимо снижается уровень энергоемкости, т.е. резко уменьшается количество тока, которое батарея способна накопить. Аккумуляторную батарею в таких случаях, как правило, просто меняют.

Кальциевые аккумуляторы чувствительны к напряжению бортовой сети автомобиля, крайне плохо перенося резкие перепады. Перед покупкой аккумуляторной батареи данного типа следует убедиться в стабильности напряжения автомобиля.

Еще одним минусом является более высокая цена кальциевых аккумуляторов. Но это уже не является недостатком, а вынужденной платой за качество.

Чаще всего кальциевые аккумуляторные батареи устанавливаются на иномарках среднего ценового диапазона и выше, т.е. на те автомобили, где качество и стабильность электрооборудования гарантировано. При покупке аккумулятора данного типа следует иметь в виду, что батарея в эксплуатации более требовательна, чем малосурьмянистая, но зато при должном уходе Вы получаете высококачественный и надежный источник питания для Вашего автомобиля.

Гибридные

Часто обозначаются как «Ca+». В гибридных аккумуляторах пластины электродов сделаны по разным технологиям: положительные – малосурьмянистые, отрицательные — кальциевые. Это позволяет совместить положительные качества обоих типов аккумуляторных батарей. Расход воды у гибридных батарей в два раза меньше, чем у малосурьмянистых, но все равно больше, чем у кальциевых. Зато выше устойчивость к переразрядам и перезарядам.

По характеристикам гибридные аккумуляторные батареи находятся между малосурьмянистыми и кальциевыми.

Гелевые, AGM

Инженерам на протяжении более чем полторы сотни лет истории аккумуляторных батарей приходилось решать множество проблем, задач. Одной из важнейших проблем было осыпание активного вещества с поверхности пластин-электродов. Этот вопрос временно решили путем добавления в состав оксида свинца различных присадок — сурьмы, кальция и т.д. Еще одной очень важной задачей было обеспечение безопасности эксплуатации батарей, т.к. электролит — водный раствор серной кислоты — мог легко вытечь при повреждении корпуса АКБ. Не надо рассказывать, насколько агрессивным химическим веществом является серная кислота. Необходимо было найти способ не допустить, минимизировать возможность утечки электролита при повреждении корпуса батареи.

Эта проблема была решена путем перевода электролита из жидкого в гелеобразное состояние. Т.к. гель гораздо более плотный и менее текучий, чем жидкость, это решило сразу обе проблемы — активное вещество уже не осыпалось (плотная окружающая среда фиксировала его) и электролит не вытекал (гель имеет низкую текучесть).

И в гелевых, и в AGM батареях электролит находится в гелеобразном состоянии. Отличие в том, что в AGM аккумуляторах помимо этого между пластинами-электродами находится специальный пористый материал, дополнительно удерживающий электролит и защищающий электроды от осыпания. Сама аббревиатура «AGM» так и расшифровывается — Absorbent Glass Mat (абсорбирующий стекломатериал). Т.к. гелевые и AGM аккумуляторы имеют почти схожие характеристики, далее по тексту под гелевыми будут иметься в виду и AGM батареи. В случае имеющихся различий об этом будет указано отдельно.

Благодаря тому, что гель в аккумуляторах находится фактически в зафиксированном состоянии, данные батареи не боятся наклонов. Производители пишут даже, что эксплуатация батареи допустима в любом положении. Хотя это лишь маркетинговое высказывание, т.к. все равно не стоит держать гелевые АКБ в перевернутом состоянии.

Отличная виброустойчивость — это не единственное положительное качество гелевых аккумуляторов. Данные типы батарей имеют низкую скорость саморазряда, благодаря чему их можно хранить долгое время без критического снижения заряда. Хранить следует в заряженном состоянии.

Гелевые АКБ могут выдавать одинаково высокий ток вплоть до полного разряда. При этом они не боятся переразряда, полностью восстанавливая после подзарядки свою номинальную емкость.

Если при разряде гелевые аккумуляторы менее капризны, чем классические, то с зарядом батарей ситуация совсем иная. Недопустим ускоренный заряд — процесс зарядки гелевых аккумуляторных батарей должен происходить гораздо меньшим током. Для этого даже используются специальные зарядные устройства, подходящие для зарядки только гелевых аккумуляторов. Хотя на рынке имеются и универсальные ЗУ, умеющие, по заверениям производителей, производить зарядку всех типов батарей. Насколько это соответствует действительности — необходимо смотреть внимательно, обращая внимание на репутацию и гарантии производителя.

К сожалению, гелевые батареи при очень низких температурах ведут себя хуже, чем классические. Это связано с тем, что гель становится менее проводимым при снижении температуры. При благоприятных условиях эксплуатации гелевые аккумуляторные батареи могут работать до 10 лет.

Благодаря своей абсолютной герметичности, относительной виброустойчивости и своей фактической (а не просто маркетинговой) необслуживаемости гелевые батареи широко применяются там, где классические АКБ использовать опасно или невыгодно: внутри помещений (например, в источниках бесперебойного питания), в мототехнике (мотоцикл, в отличие от автомобиля, едет, периодически отклоняясь от вертикальной плоскости), в морском и речном транспорте (данные аккумуляторы не боятся качки, свойственной судам). Разумеется, гелевые батареи также применяются и в автомобилях. Чаще всего — в престижных иномарках, что обусловлено довольно высокой ценой этих АКБ (плата за качество и надежность).

Щелочные

Как известно, в качестве электролита в аккумуляторах может использоваться не только кислота, но и щелочь. Существует множество разновидностей щелочных АКБ, но мы рассмотрим только те, что нашли применение в автомобилях.

Автомобильные щелочные аккумуляторы бывают двух типов: никель-кадмиевые и никель-железные. В никель-кадмиевой батарее положительные пластины покрыты гидроксооксидом никеля NiO(OH) (он же гидрат окиси никеля III или метагидроксид никеля), отрицательные пластины — смесью кадмия и железа. В никель-железной батарее положительные пластины покрыты тем же составом, что и в никель-кадмиевой батарее — гидроксооксидом никеля. Отличие лишь в отрицательном электроде — в никель-железном аккумуляторе он сделан из чистого железа. Электролитом в обоих типах аккумуляторов является раствор едкого калия КОН.

Пластины-электроды в щелочных батареях упаковываются в «конверты» из тончайшей перфорированной металлической пластины. В эти же конверты запрессовывается активное вещество. Это позволяет сильно повысить виброустойчивость батарей.

У щелочных АКБ есть интересная особенность: в никель-кадмиевых аккумуляторах положительных пластин на одну больше, чем отрицательных, и находятся они по краям, соединяясь с корпусом. В никель-железных аккумуляторах все наоборот — отрицательных пластин больше, чем положительных.

Еще одной особенностью щелочных батарей является то, что в них при протекании химических реакций не расходуется электролит. По этой причине его требуется меньше, чем в кислотных, где приходится наливать электролит с запасом по причине его «выкипания».

У щелочных аккумуляторных батарей есть ряд преимуществ по сравнению с кислотными:

  • Хорошая переносимость переразрядов. При этом батарея может храниться в разряженном состоянии без потери своих характеристик, чего нельзя сказать про кислотные АКБ.
  • Щелочные батареи относительно легко переносят перезаряд. При этом есть мнение, что их лучше перезарядить, чем недозарядить.
  • Щелочные аккумуляторы гораздо лучше работают в условиях низкой температуры. Это позволяет почти безотказно обеспечивать запуск двигателей в зимнее время.
  • Саморазряд щелочных батарей ниже классических кислотных.
  • Из щелочных АКБ не выделяются вредные испарения, чего нельзя сказать про кислотные АКБ.
  • Щелочные аккумуляторы умеют накапливать больше энергии на единицу массы. Это дает возможность дольше выдавать электрический ток (при тяговом режиме эксплуатации).

Однако у щелочных аккумуляторных батарей есть и недостатки, если сравнивать с кислотными:

  • Щелочные аккумуляторы выдают напряжение меньше, чем кислотные, из-за чего приходится объединять большее количество «банок» для достижения нужного напряжения. По этой причине, при одинаковом напряжении, габариты щелочного аккумулятора будут больше.
  • Щелочные батареи намного дороже кислотных.
Читайте также:  Проектирование электроснабжения квартиры

Щелочные батареи в настоящее время используются чаще в качестве тяговых аккумуляторов, чем стартерных. Из-за своих габаритов большинство выпускаемых стартерных щелочных АКБ — для грузовиков.

Перспектива широкого использования щелочных батарей на легковых автомобилях пока туманна.

Литий-ионные

Литий-ионные аккумуляторные батареи (и ее подвиды) считаются наиболее перспективными в качестве дополнительного источника электрического тока.

В химических элементах этого типа носителями электрического тока являются ионы лития. К сожалению, нельзя однозначно описать материалы электродов, т.к. технология постоянно меняется, совершенствуется. Можно лишь сказать, что первое время в качестве отрицательных электродов использовался металлический литий, но подобные аккумуляторы оказались взрывоопасными. В дальнейшем стал использоваться графит. В качестве материала положительных электродов раньше использовались оксиды лития с добавлением либо кобальта, либо марганца. Однако сейчас они всё больше замещаются литий-ферро-фосфатными, т.к. новый материал оказался менее токсичным, более дешевым и экологичным (можно безопасно утилизировать).

Важнейшими достоинствами литий-ионных аккумуляторов являются:

  • Высокая удельная емкость (емкость на единицу массы).
  • Выдаваемое напряжение выше, чем у «обычных» — один элемент питания способен выдавать около 4 вольт. Напомним, что напряжение элемента классической АКБ — 2 вольта.
  • Низкий саморазряд.

Однако все имеющиеся достоинства перевешивают недостатки, из-за которых не получается уже сегодня массово использовать литий-ионные батареи в качестве замены классических свинцово-кислотных.

Некоторые недостатки литий-ионных батарей:

  • Чувствительность к температуре воздуха. При отрицательных температурах способность отдавать энергию очень резко снижается. И это одна из главных проблем, над решением которой и бьются разработчики.
  • Число зарядов-разрядов пока слишком мало (в среднем, около 500).
  • Литий-ионные аккумуляторы «стареют». При хранении происходит постепенное уменьшение емкости. В течение 2 лет — около 20% ёмкости. Просьба не путать с саморазрядом или эффектом памяти. Но хорошо, что работа над решением этой проблемы все-таки ведется.
  • Литий-ионные аккумуляторы крайне чувствительны к глубоким разрядам.
  • Недостаточная мощность для использования в качестве стартерной батареи. Силы тока, выдаваемой литий-ионным элементом, хватает для питания электронных приборов, но недостаточно для пуска двигателя.

Когда инженерам удастся решить эти недостатки, литий-ионные аккумуляторы станут отличной заменой классической кислотной АКБ.

Идет непрерывная работа над усовершенствованием существующих типов аккумуляторных батарей. В исследовательских центрах ищут способы увеличения энергоемкости источников питания, что позволит уменьшить размеры аккумуляторов. Для северных районов очень пригодится изобретение морозоустойчивой батареи (и тогда не было бы проблемы отказа завода двигателя в сильные морозы).

Очень важна работа и в направлении обеспечения экологичности, т.к. нынешние технологии производства аккумуляторных батарей не могут обойтись без использования ядовитых и просто опасных веществ (взять хотя бы свинец или серную кислоту).

Вряд ли у традиционных свинцово-кислотных аккумуляторных батарей есть будущее. AGM батареи — это промежуточный этап в эволюции. Аккумулятор будущего не будет иметь в своем составе жидкость (чтобы ничего не вылилось при повреждении), будет иметь произвольную форму (чтобы была возможность использовать все возможные пустоты автомобиля), а также множество других параметров, которые позволят автовладельцам наслаждаться поездкой, а не нервничать по поводу того, что аккумуляторная батарея может отказать в самый неподходящий момент.

Основные типы аккумуляторов

Наиболее распространенные типы аккумуляторов – для бытовой техники, радиотелефонов, фотоаппаратов, фонариков, ИБП, их особенности и лучшие производители.

Электрический аккумулятор – специальное устройство, накапливающее электроэнергию и обеспечивающее автономное питание оборудования. При его эксплуатации происходит переход одного вида энергии в другой, а также обратимость описанного процесса.

В большинстве случаев используется электрохимический метод. Среди названий электрического аккумулятора – вторичный химический источник тока, так как перед эксплуатацией требуется его зарядка.

Типы аккумуляторов

По типу аккумуляторы разделяют в зависимости от их химсостава, который влияет на их эксплуатационные свойства.

  • никель-кадмиевые (Ni-Cd) – наиболее старый тип аккумуляторных батареек, отличается необходимостью соблюдения цикла «полный разряд» – «полный заряд» (имеют эффект памяти) и чувствительны к холоду (плохо отдают энергию на морозе), но могут хранится разраженными и отличаются низким саморазрядом, сейчас используются в основном в электроинструменте
  • никель-металл-гидридные (Ni-MH) – очень распространенный тип простых и дешевых компактных аккумуляторных батареек, эффект памяти и чувствительность к холоду несколько ниже, чем у никель-кадмиевых аккумуляторов, но их нужно хранить заряженными и у них выше саморазряд, сейчас они используются в основном в радиотелефонах
  • литий-ионные (Li-Ion) – более современный тип аккумуляторов, почти не подвержены эффекту памяти (снижению емкости), что позволяет заряжать их в любое время и необязательно разряжать до конца, чувствительность к холоду есть, но не критична, нужно поддерживать заряд при хранении, они часто используются в фотоаппаратах
  • литий-полимерные (Li-Pol) – облегченный вариант литий-ионных аккумуляторов, обладающий теми же свойствами, но со значительно меньшим весом, что нашло применение в компактных мобильных устройствах и дронах
  • свинцово-кислотные (SLA) – большие мощные аккумуляторы, способные быстро отдавать огромную энергию (силу тока), что используется в пусковых установках двигателей (стартерах) и источниках бесперебойного питания, требуют периодической подзарядки во время хранения

Также аккумуляторы отличаются напряжением в вольтах (В), емкостью в ампер-часах (Ач) или миллиампер-часах (мАч) и физическим размером (типоразмером).

Классификация аккумуляторов

Все аккумуляторы можно условно разделить по назначению на несколько основных групп:

  • бытовые (аккумуляторные батарейки)
  • для радиотелефонов
  • для фонариков
  • автомобильные
  • для ИБП
  • промышленные

Теперь рассмотрим их немного подробней, включая типоразмеры и лучших производителей.

Аккумуляторные батарейки

Для обеспечения нормального функционирования техники применяются аккумуляторы разных типоразмеров. Основная сфера их использования – питание мелких устройств бытового назначения.

Аккумуляторные батарейки используются для самых различных устройств – радио мышек, клавиатур, фотоаппаратов, простых фонариков, часов, другой мелкой электроники.

Они имеют различные типоразмеры:

  • AA (пальчик) – наиболее распространенный формат круглых батареек длиной 5 см, напряжением 1.2 В и емкостью 1000-3000 мАч
  • AAA (мини-пальчик) – также широко распространены, имеют длину 4.4 см, такое же напряжение 1.2 В, но меньшую емкость 500-1500 мАч
  • крона – более редкая прямоугольная батарейка с напряжением 9 В, используется в некоторых электроприборах (например, мультиметрах)

Существуют и другие, более редкие форматы аккумуляторных батареек:

  • CS (Sub C) – короткая круглая батарейка
  • C (R14) – средняя круглая батарейка
  • D (R20) – большая круглая батарейка

Они мало распространены и используются в некоторых специфических устройствах и старых фотоаппаратах.

К лучшим популярным производителям аккумуляторных батареек можно отнести Panasonic, Varta, Ansmann, Sanyo. Есть также много других именитых брендов, но их чаще подделывают.

Аккумуляторы для радиотелефонов

Это может быть монолитная аккумуляторная батарея либо отдельные элементы. Подобные устройства отличаются небольшим размером и незначительным весом. Аккумуляторы для радиотелефонов часто представляют собой удобные готовые сборки обычных Ni-MH аккумуляторных батареек.

Также в некоторых телефонах используются нестандартные фирменные аккумуляторы. Из производителей можно порекомендовать Panasonic и Robiton.

Аккумуляторы для фонариков

Аккумуляторы для фонарика представлены на рынке в широком ассортименте и выбор зависит от конкретной модели.

Наибольшей популярностью пользуются:

  • АА (14500) – аккумуляторы для больших фонариков (длина 5 см, диаметр 1.4 см)
  • ААА – обычные Ni-MH элементы с номинальным напряжением 1.2 В и емкостью 500-1100 мАч
  • CR123A 16340– созданы для компактных фонариков (длина 3.4 см)

Есть также специальные аккумуляторы для мощных фонариков и электрошокеров.

Они имеют свои уникальные типоразмеры, которые нужно подбирать в зависимости от модели фонарика:

Эти аккумуляторы отличаются физическими размерами и емкостью. В основном они являются литий-полимерными, что делает их очень легкими. Из производителей хорошо зарекомендовали себя Panasonic, Robiton, Fenix.

Автомобильные аккумуляторы

Об автомобильных аккумуляторах мы особо рассказывать не будем, коснемся только отличий от всех других, которые нужно знать.

Это большие обслуживаемые кислотно-свинцовые батареи с жидким электролитом. Они способны быстро отдавать огромный ток, но необходимо следить за их зарядом и уровнем электролита (доливать по необходимости). Хранить свинцовый аккумулятор разряженным нельзя, так как где-то через полгода он выйдет из строя.

Аккумуляторы для ИБП

Аккумуляторы для компьютерных ИБП призваны обеспечить недлительное питание техники в случае временного отключения электричества. Они также являются свинцово-кислотными, но в отличие от автомобильных необслуживаемыми, а электролит в них загущенный в виде геля, что предотвращает утечки.

В остальном эти аккумуляторы подобны автомобильным, они могут быстро отдать большой ток и требуют периодической подзарядки. В разных ИБП используются аккумуляторы с разным напряжением (12 или 24 В), разной емкости (7, 9, 12 Ач) и разного физического размера. Также есть модели, в которые устанавливается несколько соединенных вместе батарей.

Выбирайте аккумулятор такого же напряжения и размера как в вашем ИБП, емкость при желании можно чуть больше (например, 9 Ач вместо 7 Ач) – это продлит работу ПК от ИБП. Из производителей можно порекомендовать SCB, Yuasa и Delta.

Аккумуляторы в ИБП для газового котла и другой ответственной техники, отличаются большей емкостью по сравнению с моделями, применяемыми при работе компьютерного оборудования. Ведь они рассчитаны на поддержание функционирования отопительных приборов на протяжении суток и более.

Такие аккумуляторы часто являются внешними и подключаются к ИБП с помощью специальных клемм, а сами ИБП должны выдавать напряжение в форме чистой синусоиды, что важно для электронасосов, используемых в системах отопления и другой чувствительной к форме напряжения техники.

Промышленные аккумуляторы

Обычно огромные батареи большой емкости. Могут быть разного напряжения, в том числе высоковольтные. Больше мы о них ничего говорить не будем, так как это не тематика нашего сайта.

Заключение

Для того, чтобы аккумулятор хорошо держал заряд и прослужил достаточно долго, он должен быть от надежного проверенного производителя и само собой оригинальным, а не дешевой подделкой. Также важно в каких условиях и как долго хранятся аккумуляторы.

Поэтому лучше всего приобретать аккумуляторы в специализированных магазинах, которые уделяют особое внимание их качеству. Качественные аккумуляторы для самых различных целей от лучших производителей можно приобрести на сайте https://voltacom.ru/catalog/power/akkum.

Зарядное устройство Xiaomi Mi Power Bank 2C 20000mAh
Зарядное устройство Xiaomi Mi Power Bank 2 10000mAh
Зарядное устройство Xiaomi Mi Power Bank 5000mAh

Аккумуляторные батареи: виды и применение, какой лучше выбрать для автомобиля

Аккумуляторная батарея представляет собой устройство, многократно накапливающее и отдающее постоянный электрический ток. Процесс происходит за счет обратимых электрохимических реакций окислительно-восстановительного типа. Конструкция источника тока допускает соединение элементов в параллельные или последовательные цепи, что позволяет увеличить емкость или рабочее напряжение.

Что такое аккумулятор и для чего он нужен

Аккумулятор представляет собой портативный источник электрической энергии. Напряжение на клеммах зависит от типа батареи, для повышения этого параметра используется соединение элементов в единую цепь.

Автомобильные стартерные батареи должны обеспечить прокрутку двигателя стартером при низкой температуре, одновременно снабжая энергией электронные блоки системы впрыска топлива. Емкости источника тока должно хватить на несколько попыток пуска при температурах -30°С и ниже.

Батарея поддерживает работу электрических приборов при заглушенном моторе, подавая ток напряжением 12 В (на легковых автомобилях или мотоциклах) или 24 В (на грузовом транспорте). После пуска силового агрегата начинается восполнение заряда, ток поступает от генератора через выпрямительный блок.

Предусмотрена регулировка напряжения в цепи зарядки, предотвращающая повреждение батареи и электроники автомобиля. Водитель контролирует состояние аккумулятора при помощи отдельного прибора или сигнализаторов, выведенных на панель приборов.

Основные виды аккумуляторных батарей и области их применения

В зависимости от конструкции, токовых и емкостных характеристик аккумуляторы подразделяются на несколько категорий:

  • свинцовые с кислотным электролитом, предназначенные для пуска моторов;
  • свинцово-кислотные со специальным слоем, нанесенным на пластины, применяемые для систем автономного снабжения электроэнергией;
  • батареи для привода тяговых электродвигателей (на основе свинца);
  • никель-кадмиевые и никель-металлогидридные, предназначенные для построения мобильных источников питания;
  • никель-железные, используемые для питания тяговых моторов на железнодорожном транспорте;
  • литийионные, предназначенные для питания электронных приборов.

Каждый из них обладает своими преимуществами и недостатками на которые следует обращать внимание.

Сурьмянистые

Наиболее ранним из существующих типов свинцовых батарей для автомобилей и прочей техники является сурьмянистый аккумулятор. Мягкость и пластичность чистого свинца не позволяют изготавливать из него пластины, поэтому применяется сплав, включающий до 5% сурьмы. Введение этого компонента позволяет повысить скорость электролиза, способствующего снижению количества воды в электролите.

Сурьмянистые батареи относятся к категории обслуживаемых источников питания. В процессе эксплуатации визуально проверяется количество электролита в банках, для корректировки уровня используется дистиллированная вода. Аккумуляторы сурьмянистого типа постепенно вытеснены из машин усовершенствованными изделиями, но используются в стационарных установках, обслуживаемых квалифицированным персоналом.

Малосурьмянистые

Малосурьмянистые батареи позволяют снизить скорость выкипания электролита при сохранении емкости и высокого тока разряда. Для изготовления пластин используется свинец с небольшим количеством сурьмы, такой сплав позволил уменьшить саморазряд батареи в процессе хранения. Аккумуляторы являются малообслуживаемыми, допускают перепады напряжения в бортовой сети транспортных средств.

В процессе эксплуатации рекомендуется периодическая проверка уровня электролита, для корректировки объема жидкости используется дистиллированная вода.

Кальциевые

Кальциевая аккумуляторная батарея отличается химическим составом материала пластин, в который введено до 0,1% кальция. Поскольку кальций добавляется и в положительные, и в отрицательные пластины, на корпус батареи наносится маркировка Ca/Ca.

Применение кальция позволяет предотвратить испарение воды из электролита, поэтому в конструкции банок аккумуляторов не применяются пробки для контроля или доливки жидкости. Дополнительным преимуществом является устойчивость сплава к вибрационным нагрузкам, что повышает срок эксплуатации батареи на транспорте.

Встречаются источники тока с пластинами, легированными серебром. Эти изделия отличаются большей эффективностью и улучшенной энергоемкостью. Конструкции на основе кальция не допускают глубокого разряда, который приводит к падению емкости аккумуляторов. Например, после падения напряжения на клеммах до 10 В снижение энергоемкости составит до 50%. Вторым недостатком изделий является высокая стоимость, которая частично компенсируется продолжительностью работы.

Гибридные

Гибридный источник тока является разновидностью кальциевого аккумулятора. В конструкции изделия использованы положительные пластины, выполненные из сплава свинца и сурьмы. Для изготовления отрицательных пластин применен свинец с добавкой кальция. Использование различных сплавов для катода и анода позволило устранить негативное влияние глубокого разряда, выкипание дистиллированной воды из раствора электролита отсутствует.

Поскольку материал пластин не подвержен разрушению из-за вибраций, сферой применения аккумуляторов является дорожная техника и другой транспорт, передвигающийся по дорогам с неровным покрытием. Встречаются источники тока со свинцово-кальциевыми пластинами, модифицированными введением серебра.

Такие изделия маркируются надписью Ca+ или Ca/Sb, которая наносится на идентификационную наклейку или корпус. Недостатком этих батарей является высокая стоимость, но продолжительность использования изделий достигает 7 лет.

AGM и гелевые батареи

Вариантом кальциевых или гибридных источников тока является автомобильная и промышленная аккумуляторная батарея типа EFB, которая отличается конструкцией и способом установки свинцовых пластин. Для обеспечения большей емкости толщина электродов увеличивается на 200-250% по сравнению со стандартными технологиями. Вокруг пластин устанавливается контейнер, выполненный из стеклопластикового волокна, который заполняется электролитом.

За счет изолирования пластин достигается расширение температурного диапазона эксплуатации, отдельные модели допускается применять при -50°С. Изделия хорошо переносят многократный глубокий разряд. Из-за отсутствия испарения электролита техническое обслуживание батареи не требуется (за исключением удаления пыли с корпуса и следов окисления с поверхности свинцовых клемм). Срок службы оборудования зависит от условий эксплуатации, составляет до 3-8 лет.

Недостатком сернокислотных аккумуляторов является жидкий электролит, который вытекает через щели или вентиляционные каналы при наклоне корпуса. Для устранения этой проблемы появились источники тока, в которых электролит имеет консистенцию геля. В качестве загустителя используются соединения на базе кремния.

Дополнительные присадки позволили снизить интенсивность саморазряда, обслуживание секций батареи в процессе эксплуатации не предусмотрено. На корпус изделий наносится идентификатор AGM или GEL, срок службы в быту доходит до 10-12 лет.

К отрицательным сторонам гелевых батарей относят:

  • не допускается повышение напряжения в цепи зарядки из-за увеличения объема электролита и раздувания с последующим разрушением корпуса;
  • проблемы с работой источников тока при падении температуры ниже -30°С (из-за загустевания электролита);
  • необходимо применение специального контроллера заряда, ограничивающего напряжение в цепи генератора (при использовании в автомобиле).

Устройства типа AGM представляют собой батарею EFB, в которой вместо жидкого электролита применен киселеобразный состав, принцип работы источников тока не отличается. Между пластинами аккумулятора установлены стеклопластиковые прокладки, которые удерживают электролит в многочисленных порах.

Установка дополнительных стенок позволяет удерживать электролит и снижает вероятность разрушения электродов (выпадения активной массы) с последующим замыканием пластин.

Из-за упрощенной конструкции батареи AGM имеют низкую стоимость, но допускают меньшее количество рабочих циклов зарядки и разрядки. Изделия устойчивы к вибрации и резким колебаниям корпуса, но чувствительны к глубокому снижению напряжения. Дополнительным недостатком является ускоренный саморазряд, для восстановления заряда используются специальные зарядные устройства.

Щелочные

Щелочная аккумуляторная батарея, разработана позже сернокислотных источников тока, используют в качестве электролита щелочные растворы. Существуют различные виды аккумуляторных батареек, которые различаются типом металла, примененного для изготовления катода и анода. За счет использования других материалов изделия переносят перегрузки и кратковременные короткие замыкания, имеют широкий температурный диапазон эксплуатации.

Наибольшее распространение получили следующие типы щелочных батарей:

  • никель-кадмиевые;
  • литий-металлогидридные;
  • никель-железные;
  • серебряно-цинковые.

Изделия на основе никеля и кадмия оснащаются положительными электродами, покрытыми гидратом окиси никеля, для отрицательного полюса используется сплав кадмия с железом. Недостатком изделий является «эффект памяти», который негативно влияет на емкость источника тока. В батареях на основе никеля и железа применяется отрицательный электрод, выполненный из железа. Оба типа батарей заправлены электролитом на основе раствора едкого калия.

Литий-металлогидридные элементы обладают менее выраженным «эффектом памяти», но стоят дороже. Изделия на основе серебра и цинка отличаются высокой энергоемкостью и способны отдавать ток повышенной силы (относительно емкости).

Из-за высокой стоимости батареи ограниченно используются в космической или военной технике. Прочие щелочные элементы нашли широкое применение в быту или в промышленности (тяговые аккумуляторы погрузочной техники на складах), в качестве стартерных батарей на автомобилях устройства не используются.

Литий-ионные

Литий-ионная аккумуляторная батарея оснащается пакетами электродов, которые разделены сепаратором, содержащим электролит. Положительный электрод состоит из специального материала, нанесенного на алюминиевую фольгу. Анодный материал (графит) напыляется на медную основу.

Герметичный корпус аккумулятора по аналогии со щелочными элементами оснащается предохранительным клапаном, который предназначен для сброса давления газа. Заряд переносится ионами лития, движущимися в направлении анода, а затем вступающими в химическую связь с графитом и солями металлов.

Преимущества литий-ионных аккумуляторов:

  1. Обладают высокой удельной емкостью. Но высокая стоимость и конструктивные особенности накладывают ограничения на применение в транспорте.
  2. Повышенное до 4 В рабочее напряжение каждого элемента.
  3. Отсутствует явление саморазряда, нет «эффекта памяти». Конструкция батарей не требует технического обслуживания и пополнения запаса электролита.
  1. Рабочие характеристики электролита зависят от температуры окружающей среды. При охлаждении изделия снижается ток, отдаваемый аккумулятором.
  2. Деградация электродов и электролита при глубокой разрядке или подаче повышенного напряжения в процессе восполнения емкости.
  3. Риск разрушения или воспламенения батареи при нарушении условий зарядки. Для снижения вероятности взрыва применяется термический датчик, который разрывает цепь зарядки при перегреве корпуса.
  4. Ограниченный ресурс аккумулятора, не превышающий 600 циклов разряда и заряда. При нормальных условиях эксплуатации наблюдается деградация источника тока, приводящая к падению емкости (до 10% за 1 год применения).
  5. Недостаточный ток отдачи, которого не хватает для привода тяговых или стартовых электрических двигателей. Поэтому литийионные батареи используются для питания вспомогательных цепей, а также в бытовых условиях.

Как определить наиболее предпочтительный тип аккумулятора

Аккумуляторная батарея важный элемент автомобиля, при её выборе следует учитывать емкость и размеры корпуса — источник тока с увеличенными габаритами может не поместиться в штатном гнезде. Дополнительно анализируется конструкция цепей зарядки и климатические условия, в которых будет эксплуатироваться автомашина.

При возможности рекомендуется приобретать изделие гелевого типа. Для бюджетных автотранспортных средств предпочтительнее использовать кальциевые или гибридные аккумуляторы.

Аккумулятор. Виды и применение. Как выбрать. Плюсы и минусы

Аккумулятор — это многоразовый источник тока, который предназначен для накопления и хранения энергии. Его работа основана на обратимых окислительно-восстановительных реакциях, что дает возможность использовать батарею многократно. Для создания аккумуляторной батареи, несколько аккумуляторов соединяют в одну цепь.

Виды аккумуляторов

Для бытовых приборов и инструментов используется несколько типов аккумуляторных батарей, которые отличаются по используемым для их изготовления материалам.

Никель-кадмиевые (NiCd)

Этот аккумулятор выдерживать большое количество разрядов и зарядов, устойчив к низким температурам и у него большой допустимый ток разряда. Одними из основных его достоинств является низкая цена и большой срок службы. Недостатки указанного вида в том, что он быстро саморазряжается и имеет низкую плотность энергии.

Основным недостатком такого оборудования является «эффект памяти», что приводит к снижению полезной емкости при неполном разряде батареи. Для восстановления номинальной мощности, надо полностью разрядить, а потом снова зарядить это устройство. Чтобы увеличить срок службы такого оборудования, необходимо полностью его разряжать и только потом ставить на зарядку. Для заряда надо использовать только то устройство, которое шло в комплекте, либо таким, которое соответствует требованиям производителя батареи.

Никель-металлогидридные (NiMh)

Такие батареи появились позже, и они являются более перспективными. Сейчас они массово используются для разной бытовой техники, но для телефонов и ноутбуков применяются еще более прогрессивные виды.

Литий-ионные (LiIon)

Такой аккумулятор чаще всего используется для питания ноутбуков, фотоаппаратов и другой техники, но в современных телефонах он уже используюется редко, так как вытесняется более прогрессивным типом батарей. Их основной недостаток в высокой чувствительности к перезаряду, поэтому в устройствах, где используются такие батареи, обязательно устанавливают контроллер, который ограничивает заряд.

Литий-полимерные (LiPol)

Самые современные устройства, основным их отличием является то, что электролит гелеобразный, поэтому такие аккумуляторы могут быть очень тонкими. Они чаще всего применяются в мобильных телефонах, плеерах и другой технике, имеющей небольшие размеры. Так как такие батареи также чувствительны к перезаряду, использовать их в устройствах с неисправным контроллером заряда нельзя. Если нарушается герметичность также нельзя эксплуатировать такую батарею.

Устройство

Раньше аккумуляторные батареи для бытовой техники и телефонов по своему строению были точной копией тех, что используются в автомобилях. Современные технологии позволили разработать литий-ионные батареи, у которых катод покрыт алюминиевой, а анод медной фольгой. В литий-полимерных моделях в качестве банок используются мягкие пакеты, которые заполняются гелеобразным раствором лития в полимере.

Чтобы контролировать заряд, такая аккумуляторная батарея обязательно имеет устройство, которое выполнено в виде электронной платы. Вместо привычных двух контактов, такие батареи с платой телефона соединяются при помощи конвектора — многополюсного соединения.

Принцип работы

Независимо от типа, любой аккумулятор работает благодаря наличию разности напряжения между пластинами из металла, погруженными в электролит.

Химические процессы, происходящие в батарее, являются обратимыми, поэтому после ее разряжения, есть возможность при помощи заряда восстановить работоспособность. Во время заряда ток пропускают в противоположном направлении, которое будет при разряде аккумуляторной батареи.

Основной характеристикой является емкость, то есть величина заряда, которую полностью заряженная батарея может отдать при разряде до наименьшего допустимого значения. Для ее измерения обычно используются Ач.

Области применения

Аккумулятор используется в различных отраслях и имеет широкое применение. Аккумуляторные батареи применяют для освещения вагонов, питания различной апертуры на автомобилях, в мобильных телефонах, в бытовой технике и электронике.

Для того чтобы обезопасить компьютер и имеющуюся информацию при внезапном исчезновении питания, используются ИБП. Основным его элементом является АКБ. Первоначальный запуск любого автомобиля не возможет без заряженной аккумуляторной батареи.

Как выбрать аккумулятор

Рассмотрим особенности выбора АКБ для мобильного телефона. Сначала надо разобраться, какая батарея установлена в вашем телефоне, так как она может быть съемной или несъемной.

Если ее можно снять, то открывают заднюю крышку телефона и внимательно изучают характеристики батареи:
  • Емкость.
  • Модель.
  • Напряжение.

При наличии и несъемной АКБ, ее данные можно узнать из паспорта телефона или на сайте производителя. Современный рынок предлагает оригинальные аккумуляторы, аналогичные и «ноунейм». На последний вариант лучше вообще не обращать внимания, так как такая батарея может не только вывести из строя телефон, а даже взорваться.

Между собой оригинальные и аналоговые изделия практически ничем не отличаются по своим характеристикам, но оригинальные батареи будут намного дороже. Учтите, что некоторые производители не делают оригинальные запчасти, поэтому в таком случае придется приобретать аналогичный источник питания.

Аккумулятор для автомобиля

В этом случае надо обращать внимание на такие характеристики как емкость, пусковой ток и габариты изделия. Важно, чтобы емкость и величина пускового тока не очень отличались от той аккумуляторной батареи, что была установлена на заводе-производителе, так как генератор и другое оборудование рассчитаны на определенные их значения.

Кроме описанных характеристик, обращают внимание на наличие дополнительных элементов: ручка для удобной транспортировки, защита клемм, наличие встроенного индикатора заряда.

Достоинства и недостатки

Рассмотрим, какие есть преимущества и недостатки у разных типов батарей.

Преимущества NiCd устройств:
  • Быстрая зарядка, можно использовать ток, который равен и даже превышает емкость батареи, злоупотреблять часто большим зарядным током нельзя и если требуется быстрый заряд, то используют устройства, определяющие полный заряд батареи, после чего они должны отключаться.
  • Могут давать в нагрузку ток большого значения.
  • Если соблюдаются правила эксплуатации, то срок службы будет большим.
  • Возможность восстановления при понижении емкости.
  • Доступная стоимость.
Недостатки будут такие:
  • Наличие «эффекта памяти».
  • Высокий уровень саморазряда.
  • Большой вес и размеры.
  • Требуется специальная утилизация из-за наличия кадмия.
Особенности NiMh батарей:
  • Больше плотность электроэнергии, поэтому они имеют меньший вес и размеры.
  • Срок службы зависит от глубины разряда, чтобы батарея дольше служила, лучше ее эксплуатировать не с полным, а с поверхностным разрядом.
  • Зарядка не может проводиться так быстро, как в предыдущем варианте.
  • «Эффект памяти» выражен намного меньше.
  • У них небольшое количество рабочих циклов.
  • Высокий саморазряд, который достигает 30% в месяц.
LiIon батареи имеют следующие достоинства:
  • Небольшой вес и размеры, достигается это за счет высокой плотности электроэнергии.
  • Незначительный саморазряд.
  • На протяжении всего срока службы не требуют никакого обслуживания.
Недостатки таких АКБ следующие:
  • Высокая цена.
  • Хранить такие батареи надо только заряженными.
  • Даже если они не используются, происходит процесс старения, уже через два года, если ими не пользоваться, они обычно выходят из строя.

LiPol устройства являются самыми современными, но пока массово они не применяются, поэтому объективно оценить их преимущества и недостатки пока нельзя.

Если сравнивать их с другими типами, то в таких устройствах меньше рабочих циклов, и они рассчитаны на небольшой ток нагрузки. Технология их изготовления позволяет создавать тонкие и пластичные геометрические формы, что нехарактерно для других типов батарей. Как и у всего нового, стоимость таких батарей пока высокая.

Сейчас в электронных устройствах в основном используются NiMh и LiIon аккумуляторы. У первых будет больше срок службы при умеренных нагрузках и ниже стоимость, у вторых простое обслуживание и большой срок службы при интенсивных нагрузках. Никель-кадмиевые устройства уже практически не используются, а литий-полимерные только завоевывают рынок.

Читайте также:  Как сделать коробку из гофрокартона?
Ссылка на основную публикацию