Устройство свинцово-кислотных аккумуляторов.

   Как Вы думаете, что объединяет автомобиль, электромобиль, электровелосипед и другие транспортные средства?

   Где их сердце? Если Вы думаете - двигатель, ошибаетесь, -   аккумуляторная батарея! Именно эта незаменимая деталь снабжает электричеством стартер, либо электродвигатель привода электромобиля. Именно с неё начинается движение.

 

   Сегодня наиболее распространенный тип аккумуляторов - свицово-кислотные. Их используют в транспорте или в качестве аварийного источника электроэнергии. Работает свинцово-кислотный аккумулятор благодаря электрохимическим реакциям свинца и диоксида свинца, которые проходят в сернокислотной среде. Обычно в аккумуляторах используют раствор серной кислоты и дистиллированной воды  с концентрацией 1,23 г/см?. При таком соотношении компонентов, электролит работает с максимальной эффективностью. В регионах с более холодным климатом используется более высокая концентрация серной кислоты.

 

   В процессе работы аккумулятора проходит как минимум 60 разных химических реакций. При этом 20 реакций не требуют участия электролита. 

 

   Конструкция свинцово-кислотного аккумулятора состоит из положительных и отрицательных электродов. Электроды разделяет изоляционный материал - сепаратор. Для изготовления электродов не используют чистый свинец, а используют его сплав с добавлениям  1-32 процента сурьмы. Таким образом повышается прочность решёток. В последнее время кроме сурьмы  в состав пластин стали вводить  соли кальция -  либо во все электроды,  либо только в   положительные. 

 

   Функционирует аккумуляторная батарея циклически - то есть режим зарядки чередуется с режимом разрядки. В традиционных и гибридных автомобилях, восстановить заряд аккумулятору помогает генератор, а в электромобилях – зарядное устройство. Аккумуляторы работают в разных климатических условиях, поэтому должны сохранять работоспособность в широком диапазоне  температур, при  различной влажности и давлении. Обеспечить это не так-то просто. Для современных четырехколесных "коней" с бензиновым и электрическим приводом нужна батарея, которая выдержит значительные энергозатраты и обеспечит бесперебойное питание множества потребителей. 

   В зависимости от технических особенностей конструкции электромобиля, а также от того, где он будет использоваться - конструируют его "электрическое сердце". Однако главное задание разработчиков - это увеличить время эксплуатации. 

   Несколько отличаясь по конструкции, традиционные свинцово кислотные аккумуляторы, а также гелевые и АGM, обьединяют материалы, из которых они сделаны и, соответственно, один и тот же тип тип химических реакций.

 

   На работоспособность и срок жизни батареи  влияет немало факторов и показателей, за которыми в прежние времена внимательно следили: температурой электролита (не должна превышать 50°), уровнем вибрации, периодичностью, объемом и качество технического обслуживания, параметрами тока разряда и заряда, надежностью электрооборудования.

 

высокую механическую прочность, 

выдерживать продолжительную работу в режиме низких температур  от - 40°,  а также  во время жары - до +60°. 

Производители аккумулятора следят за тем, чтобы он терял как можно меньше  энергии, когда его не используют, - от саморазряда. 

Сейчас, с усовершенствованием технологий производства аккумуляторов, их обслуживание упростилось и сводится к проверке уровня электролита (там,  где это можно проверить) и параметров тока зарядки.

 

Есть несколько основных типов конструкций аккумуляторных батарей, они имеют свои особенности, хотя есть и общие черты.

 

   Обычная конструкция - моноблок с ячейками банок и межэлементными перемычками. В электролит, которым залиты банки, погружены электроды состоящие из свинцовых решеток, полости в которых заполнены специальной пастой. Для того чтобы паста была плотнее, в неё  добавляют волокна полипропилена, или сажу с сернокислым барием. Пасту обычно накладывают на решетки, прессуют и сушат, а потом обрабатывают с помощью электрохимических процессов. Такой состав повышает коэффициент использования  активных материалов. Благодаря решеткам, -  ток равномерно распределяется среди активных материалов. 

 

   Второй вариант - батарея находится в одном моноблоке с общей крышкой и межэлементными перемычками. 

 

Также есть батареи, которые не требуют обслуживания при эксплуатации. Они так и называются - необслуживаемые. 

 

 

Из полублоков состоят целые блоки. Количество положительных и отрицательных электродов может быть разным, однако эта разница в количестве между ними, - не может превышать одного электрода. Чаще всего,  количество  отрицательных электродов в аккумуляторах на один больше, чем количество положительных и  каждый положительный электрод находится между двумя отрицательными. В такой конструкции положительные электроды меньше деформируются, правда, их толщина должна быть больше. Если количество положительных электродов больше, то в этом случае их толщина совпадает  с толщиной отрицательных. 

 

Еще одной важной частью конструкции аккумулятора являются сепараторы – они размещены между электродами и предотвращают их замыкание. К тому же сепараторы фиксируют электроды неподвижно, и тем самым увеличивают срок службы батареи. Сепараторы изготовливают из таких материалов, как: мипор, мипласт, поровинал, пластипор, винипор. 

 

Мипор - вулканизованная смесь натурального каучука с силикагелем и серой. 

Недостатки: ломкий, медленно проникает электролит, материал дорог. 

 

Мипласт - изготовляется путем термической обработки полихлорвиниловой смолы. 

Процесс изготовления не сложен, сырье легкодоступное, электролит проникает быстро. Недостаток - срок эксплуатации аккумуляторов небольшой.

 

   Для того чтобы аккумуляторы  были удобными в использовании их размеры унифицированы. Клеммы на всех аккумуляторах также имеют стандартные размеры. С помощью такой унифицированной системы,  в автомобиле или электромобиле можно устанавливать батареи разных размеров.  

 

   Если при приготовлении электролита использовать не дистиллированную воду, а обычную водопроводную, то саморазряд аккумулятора значительно ускоряется, происходит сульфитация, пластины разрушаются и  ёмкость уменьшается. Уменьшается и  срок службы батареи.

Причинами выхода аккумуляторов из строя является образования сульфата свинца, который  препятствует протеканию  химических реакций, окисление и растворение в электролите электродов, сползание и опадание активной массы положительных электродов. 

 

   Аккумулятор, после окончания срока его эксплуатации желательно сдать в пункт приёма цветных металлов ( приёмом аккумуляторов  также занимается большинство продавцов аккумуляторов). В результате вы получите деньги, которые пригодятся при покупке нового аккумулятора и предотвратитете загрязнение окружающей среды опасными отходами тяжёлых металлов – свинца. 

• О том, на основе каких реакций запасают и отдают энергию свинцово-кислотные аккумуляторы, читайте статью « Химия энергии, или энергия химии»

 

* Перепечатка без ссылки на сайт www.e-bike.com.ua  запрещена и преследуется по Закону о защите авторских прав