Устройство аккумуляторной батареи

12-вольтовая батарея состоит из 6 последовательно включенных аккумуляторов. Аккумуляторы размещены в ячейках полипропиленового корпуса, разделенных перегородками. Внутри каждого аккумулятора находятся блоки положительных и отрицательных электродов. Между электродами различной полярности установлены сепараторы из непроводящего ток микропористого материала, обмазанные активной массой на свинцовых решетках. Сепараторы изготовлены из полиэтилена в форме конвертов, которые надеваются на положительные или отрицательные электроды.

Полюсные выводы, межэлементные перемычки и соединяющие электроды изготавливаются из свинцовых сплавов. Полюсные выводы имеют различный диаметр, причем положительный вывод всегда толще отрицательного, чтобы избежать ошибок при подключении батареи к электросети. Межэлементные перемычки проходят через отверстия в перегородках между ячейками моноблока.

Моноблок, изготовленный из кислотоупорного и непроводящего ток полипропилена, служит корпусом аккумуляторной батареи. На днище моноблока имеются крепежные выступы, а сверху он закрывается крышкой.

Образующие батарею аккумуляторы соединяются последовательно посредством перемычек. Таким образом обеспечивается нужное напряжение на выводах батареи. При этом отрицательный вывода одного аккумулятора соединяется с положительным выводом соседнего аккумулятора.

Для заливки батареи используется разбавленная водой серная кислота. Электролит заполняет свободные объемы ячеек и проникает в поры активной массы электродов и сепараторов. Это необходимо для обеспечения химических реакций, происходящих внутри аккумулятора.

Ранее аккумуляторы имели резьбовые пробки, которые использовались для заливки электролита, обслуживания и отвода газа, образующегося при работе батареи. Однако современные безуходные аккумуляторы либо не имеют пробок, либо они закрыты сверху. Отвод газов происходит через центральную систему вентиляции.

Процессы происходящие при заряде и разряде батареи авто

АКБ относится к химическим источникам электрического тока. Химические источники тока (ХИТ) являются преобразователями химической энергии в электрическую. Во время работы (разряда) в них происходит химическая реакция взаимодействия двух реагентов. Энергия этой реакции выделяется в виде энергии постоянного электрического тока. ХИТ используются в самых разных областях, включая  автомобильную промышленность.

Процесс заряда. Под зарядом аккумуляторной батареи подразумевается накопление в ней электрической энергии. При этом электрическая энергия преобразуется в химическую энергию.

При работающем двигателе батарея заряжается от генератора. В процессе заряда образовавшиеся при разряде батареи сульфат свинца и вода переходят в свинец, двуокись свинца и серную кислоту. Таким образом происходит накопление химической энергии, которая может быть использована в дальнейшем для производства электрической энергии. Плотность электролита при этом повышается.

Процесс разряда подразумевает отдачу батареей электрической энергии. При этом химическая энергия преобразуется в электрическую энергию. Батарея разряжается, если к ней подключен какой-либо потребитель электрического тока. При этом серная кислота распадается и ее доля в электролите уменьшается. Протекающие реакции приводят к образованию воды, доля которой в электролите соответственно увеличивается. Плотность электролита при этом снижается. При разряде батареи происходит выделение сульфата свинца как на положительном, так и на отрицательном электроде.

Начиная с определенного момента эти химические преобразования становятся необратимыми и приводят к порче электродов. Поэтому нельзя допускать разряд аккумулятора ниже 1.8 B для каждого из 6 аккумуляторов.

Заряд батареи следует производить под напряжением, величина которого должна поддерживаться регулятором на оптимальном уровне. При слишком высоком напряжении происходит усиленное разложение воды в результате ее электролиза. Поэтому уровень электролита в батарее быстро снижается. При пониженном напряжении батарея заряжается не полностью. Из-за систематического неполного заряда ухудшаются стартерные характеристики батареи и сокращается срок ее службы.

Ряд современных автомобилей имеют интеллектуальную систему зарядки, с понижением температуры напряжение подводимое к батареи от генератора несколько повышается, а с повышением температуры понижается. Для автоматизации процесса изменения уровня поддерживаемого напряжения применяется датчик, помещенный в электролит аккумуляторной батареи и включенный в схему регулятора напряжения. В простейшем случае термокомпенсация в регуляторе осуществляется в зависимости от температуры поступающего в генератор воздуха, напряжение генератора изменяется в заданных пределах. В среднем термокомпенсация в регуляторе составляет 10мВ на 1 градус по шкале Цельсия.

Падающий характер зависимости напряжения от температуры обеспечивает хороший заряд аккумуляторной батареи при отрицательной температуре и предотвращение усиленного выкипания ее электролита при высокой температуре. По этой же причине на автомобилях, предназначенных специально для эксплуатации в тропиках, устанавливают регуляторы напряжения с более низким напряжением настройки, чем для умеренного и холодного климатов. Поэтому владельцам автомобилей привезенных из жарких стран следует обратить на это внимание.

Почему сейчас используют свинец в производстве АКБ?

Многие задаются вопросом почему на автомобили ставят свинцово-кислотные аккумуляторные батареи изобретённые еще в 19 веке. И почему их не заменили никель-кадмиевыми или литий-ионными аккумуляторами? В их содержании нет токсичного свинца и кислоты.

Ответ очень прост, они все имеют недостатки недопустимые для их использования в автомобилях. Литий-ионные аккумуляторы взрывоопасны, дороги в производстве и теряют заряд при низких температурах, никель-кадмиевые имеют высокий уровень саморазряда большую чем у свинца токсичность кадмия и “эффект памяти”, затрудняющий их подзарядку.

Учитывай все плюсы и минусы свинцово-кислотные аккумуляторы остаются оптимальным вариантом.