Какими бывают аккумуляторы для автомобиля, их преимущества и недостатки
Одним из самых главных электрических узлов в устройстве автомобиля выступает аккумуляторная батарея. Вместе с генератором это основной источник тока, без которого невозможно ни запустить двигатель, ни обеспечить питание бортовым приборам.
Что такое аккумулятор и для чего он нужен в автомобиле
Без аккумулятора многие процессы выполнить будет сложно или вообще невозможно. Он существенно облегчает жизнь водителю современного транспортного средства. Совместно с генератором АКБ обеспечивает подачу большого тока, а также делает работу электрической сети более сглаженной. Основные функции, которые призвана выполнять батарея в автомобиле, следующие:
- запуск двигателя путём подачи питания стартеру;
- электропитание приборам и аппаратуре при выключенном моторе;
- обеспечение дополнительного питания при работающем генераторе.
За аккумулятором необходим определённый уход, чтобы он мог прослужить максимально долго. Нередко они выходят из строя преждевременно из-за частого и глубокого разряда. По этой причине их требуется периодически заряжать максимально, используя для этого зарядное устройство. Основу батареи составляет корпус, внутрь которого помещены отрицательные и положительные электроды. В целях изоляции они разъединены специальным сепаратором.
Большинство современных АКБ производится из сплава на основе соединения свинца и кальция. Благодаря низкому показателю саморазряда и небольшому расходу воды они не требуют обслуживания и являются не разборными. Для того чтобы увеличить их сопротивление коррозионным процессам, в сплав могут добавляться олово либо серебро.
Каждый из электродов покрыт активной массой, только у положительных она состоит из диоксида свинца, а у отрицательных — на основе губчатого свинца. Все они находятся в электролите, которым является раствор серной кислоты. Чем больший заряд имеет АКБ, тем выше будет и плотность электролита. Последний может быть полностью жидким или находиться в качестве пропитки в специальном материале.
Для подключения аккумулятора к бортовой сети применяются свинцовые токовыводы. Поскольку подключение может быть различным, то различают прямую и обратную полярность. В первом случае слева находится положительный вывод, а справа — отрицательный. Для удобства эксплуатации многие модели АКБ оснащаются индикатором, который ещё называют «глазком». С его помощью можно определить степень заряда и плотность электролита в определённый момент времени.
Во время заряда электрическая энергия начинает превращаться в химическую. В процессе эксплуатации батареи (преимущественно во время запуска) химическая энергия трансформируется в электрическую и обеспечивает автомобиль питанием. Одновременно происходит разряд устройства с выделением сульфата свинца и воды, что приводит к уменьшению такого показателя, как плотность электролита.
В то время, как двигатель машины работает, на генератор возлагается задача обеспечения питанием всех приборов в сети, и ещё зарядить саму батарею, восполняя её ёмкость. Происходит восстановление плотности электролита. При слишком большом разряде аккумулятор не в состоянии выдать пусковой ток нужной силы. В таком случае его заряжают от сети 220 В при помощи зарядного устройства. Даже когда он не работает, процессы саморазряда не останавливаются, но они зависят также от окружающей температуры воздуха. Средний срок эксплуатации большинства кислотных батарей составляет 4-5 лет, но иногда и больше.
Основные виды автомобильных аккумуляторных батарей
На сегодняшний день существует большое количество разновидностей аккумуляторов для автомобилей. Несмотря на то, что во всех из них используются свинцовые пластины, другие химические добавки могут быть разными. В этом и есть основное различие между разными типами автомобильных батарей:
- Сурьмянистые АКБ. Одни из самых распространённых классических батарей. Содержание сурьмы в таких устройствах ранее превышало 5% состава. Добавление этого металла было обусловлено природной мягкостью и пластичностью свинца. Именно сурьма позволила его сделать более прочным. Однако присутствие этого металла ускоряет процесс электролиза, вследствие чего объём жидкости в банках постоянно сокращается. Для того чтобы возобновлять утраченный объём, часто приходится доливать дистиллированную воду. Несмотря на такие характеристики, сурьмянистые устройства довольно широко представлены, хотя и относятся к батареям обслуживаемого типа. Главным их достоинством считается неприхотливость и простота в обслуживании.
- Малосурьмянистые АКБ. Главное отличие от приведённого выше типа заключается в низком содержании сурьмы. Благодаря этому потери воды становятся незначительными, снижаются процессы электролиза в банках. У водителя отпадает необходимость столь часто прибегать к их обслуживанию. При сравнительно небольшой стоимости они отличаются малым саморазрядом и не боятся перепадов в бортовой электрической сети автомобиля.
- Кальциевые АКБ. Способность сурьмы усиливать процессы электролиза, приводящие к потере дистиллированной воды, вынудила производителей искать другую основу для батарей. Так в решётках электродов стали использовать кальций. Именно этот элемент успешно смог бороться с потерей воды в банках. Из кальция стали изготавливать как положительные, так и отрицательные пластины. Благодаря незначительным потерям дистиллята практически отпала потребность в обслуживании, поэтому эти устройства принято называть необслуживаемыми. Кроме того, по сравнению с сурьмянистыми у кальциевых значительно меньше вероятность саморазряда. Даже при долгом хранении они хорошо сохраняют свои качества. Главным недостатком таких АКБ является их плохая переносимость глубоких разрядов. Если несколько раз сильно разрядить батарею, то свои прежние качества она восстановить уже не сможет.
- AGM и гелевые батареи. Основным отличием гелевых устройств является форма, в которой пребывает электролит. Вместо жидкой консистенции он находится в желеобразном. Благодаря этому с батареей стало безопаснее работать, поскольку снизилась текучесть материала. Желеобразная форма предотвращает пластины от осыпания содержащейся на них активной массы. Из-за этого они не теряют свою прочность, и это избавило производителей от необходимости использования дополнительных присадок. Батареи этого типа получают всё большее распространение, ведь они отличаются невысоким саморазрядом и длительными сроками хранения. Даже после множества циклов заряда и разряда они практически не теряют своих эксплуатационных характеристик. Есть у них и свои недостатки. Прежде всего, они чувствительны к короткому замыканию. Также они не переносят высокого напряжения — если его значение будет выше 14 В, то электролит начинает таять, и дальнейшее его использование станет невозможным. Разновидностью гелевых считаются AGM-батареи. Основное отличие состоит в добавлении между пластинами пористого материала, с которым меньше осыпается активная масса и лучше удерживается гель. Они не являются настолько чувствительными, но и не настолько долговечны, как гелевые, которые могут прослужить до 10-12 лет.
- Гибридные АКБ. Характеризуются применением внутри корпуса пластин, изготовленных из разных материалов: положительных — малосурьмянистых, а отрицательных — из кальция. Вследствие этого процессы электролиза существенно замедляются, аккумуляторы не так чувствительны к глубоким зарядам и разрядам, как кальциевые. Гибридные устройства являются одними из самых оптимальных по соотношению стоимости и качества.
- Щелочные АКБ. Немногие в курсе, что базовым раствором в батарее может выступать не только раствор кислоты, но и щёлочь. Тем не менее щелочные устройства не получили столь широкого распространения. В состав пластин могут входить различные металлы, в том числе, никель. Зато такие изделия устойчивы к вибрации и нагрузкам, а количество отрицательных и положительных пластин у них не совпадает. Щелочные аккумуляторы мало применяются в автомобиле строении, но их можно встретить чаще в космической или авиационной технике. У них есть одно неоспоримое преимущество — они хорошо переносят даже длительные и глубокие разряды. Однако они выше по стоимости по сравнению с кислотными аналогами.
- Литий-ионные АКБ. Больше всего используются в бытовой технике, в том числе в смартфонах и других «умных» гаджетах. В перспективе возможно их усовершенствование для применения в качестве источника электричества в автомобилях с двигателем внутреннего сгорания. В составе таких устройств присутствуют электроды, отделённые друг от друга при помощи пористых сепараторов. Их отличает повышенная чувствительность к перепадам тока и температуры, поэтому в конструкции предусмотрен клапан, сбрасывающий повышенное давление. Основными носителями электрического тока являются ионы лития, заряженные положительно. Они не нуждаются в периодическом обслуживании и наиболее широко представлены сегодня в сегменте электромобилей. Каждый год они утрачивают до 10% своей прежней ёмкости и не переносят глубоких разрядов при эксплуатации. Если когда-то удастся избавиться от этих важных недостатков, то литий-ионные батареи однозначно вытеснят небезопасные свинцово-кислотные.
- Прочие АКБ. Среди них можно выделить группу EFB аккумуляторов, которые выступают промежуточной стадией между традиционными кислотными и тем, что произведены по AGM технологии. Специальные маты из стекловолокна пропитываются электролитом, что исключает его вытекание из корпуса устройства. Технология была разработана для применения в машинах, оснащённых системой «старт-стоп». Такие АКБ отлично выдерживают частые остановки и частые запуски. Конструктивно они заряжаются гораздо быстрее, поэтому генератор легко компенсирует затраченную энергию во время коротких поездок. Они безопасны по сравнению с кислотными и не требуют обслуживания.
Что в будущем
Эксперты прогнозируют в дальнейшем появление новых типов источников пускового тока и постепенный уход от аккумуляторов на основе серной кислоты. Производители ежегодно выпускают на рынок новинки, и каждые несколько лет разрабатываются всё новые и новые технологии для обеспечения запуска двигателей внутреннего сгорания в автомобилях. Основные работы с целью совершенствования автомобильных аккумуляторов ведутся сразу в нескольких направлениях:
- дальнейшее повышение ёмкости;
- уменьшение габаритов и массы устройств;
- удешевление стоимости за счёт снижения трудоёмкости производства и сборки;
- повышение безопасности, в том числе для окружающей среды;
- улучшение таких характеристик, как устойчивость к нагрузкам, температуре и условиям хранения;
- снижение чувствительности к циклам заряда и разряда.
Постоянные разработки, которые ведутся в области производства автомобильных батарей, дают надежду на то, что в ближайшие годы автолюбители получат принципиально новые высокотехнологичные и экономичные батареи с увеличенным ресурсом эксплуатации.
Как выбрать аккумулятор для автомобиля?
- 1. Аккумулятор для авто: принцип работы и назначение
- 2. Типы автомобильных аккумуляторов
- 3. Как выбрать аккумулятор для автомобиля: основные критерии
- 3.1. Объем двигателя
- 3.2. Сила пускового тока
- 3.3. Тип клемм и полярность
- 3.4.
- 3.5. Габариты АКБ автомобиля
- 3.6. Дата выпуска аккумулятора авто
- 3.7. Какой фирмы аккумулятор приобрести?
Когда батарея перестает справляться со своей основной задачей — запуском двигателя — нужно немедленно ее заменить. Тогда у водителя возникает вопрос: как выбрать АКБ для автомобиля из множества моделей разных брендов? Модели различаются по техническим характеристикам, габаритам и цене. Диапазон цен велик: от 3–4 тыс. за российские и китайские батареи до 20 тыс. рублей за европейские и американские.
Чтобы не ошибиться при покупке аккумулятора для авто, следует разобраться в принципе работы и типах батарей. Узнайте основные параметры АКБ и лучших производителей в конкретном ценовом сегменте. Перед покупкой источник тока нужно проверить.
Аккумулятор для авто: принцип работы и назначение
На наземных ТС стоят, как правило, свинцово‐кислотные аккумуляторы — какие лучше, нам предстоит разобраться вместе. Автомобильный аккумулятор является вспомогательным источником тока на машинах, снабженных ДВС, и выполняет такие функции, как:
- Питание бортовой сети при выключенном двигателе.
- Запуск силовой установки.
- Обеспечение работы потребителей совместно с генератором (при значительных нагрузках).
Используемые повсеместно АКБ соответствуют стандарту ГОСТ Р 53165-2008 и относятся к категории стартерных. Аккумулятор выглядит как батарея из шести последовательно соединенных секций, напряжение в каждой из которых составляет 2 В. Элементы размещаются в одном корпусе, разделенном на изолированные отсеки. В них — пакеты из электродов (сепараторов) и разделительных пластин. В каждую секцию заливается водный раствор серной кислоты (электролита).
Сепаратор — это свинцовая решетка, в которую запрессовывается порошковый наполнитель двух видов: диоксид свинца для анодов и металлический свинец для катодов. Они разделены пористыми пластинами, изготовленными из материала, не подверженного воздействию электролита.
В аккумуляторной батарее происходят электрохимические реакции двух типов: окисление металлического свинца до сульфата свинца на аноде и восстановление диоксида на катоде. Описанные процессы происходят при разряде АКБ, при этом возникает электрический ток. При заряде батареи проистекают обратные химические реакции. При разряде плотность электролита падает, при заряде — наоборот увеличивается.
Типы автомобильных аккумуляторов
Видов АКБ несколько — автолюбителям есть из чего выбрать:
- Обслуживаемые модели. У батареи предусмотрены заливные отверстия, через которые возможно выполнить доливку электролита. При правильной эксплуатации этот аккумулятор для авто имеет большой ресурс, но небезопасны из‐за сильного газовыделения.
- Малосурьмяные (малообслуживаемые). Такие аккумуляторные батареи не нуждаются в частом уходе, не требовательны к параметрам бортовой сети и имеют низкую цену.
- Кальциевые (необслуживаемые). Отличаются низким уровнем саморазряда, не требуют постоянного ухода. Недопустим глубокий разряд.
- Гибридные (необслуживаемые). Имеют высокий стартовый ток, устойчивы к перепадам напряжения благодаря комбинированию пластин с примесью сурьмы и кальция.
- AGM (для машин, оборудованных системой старт-стоп). Не содержат жидкого электролита, безопасны, имеют большой ресурс.
- GEL. Аккумулятор отличается увеличенным сроком службы — до 10 лет. Не требуют обслуживания и ухода, но чувствительны к погоде.
- EFB (необслуживаемые). Достоинства — малое время заряда, увеличенный пусковой ток, широкий диапазон рабочих температур.
Чтобы правильно выбрать аккумулятор, учтите: замена изделия AGM на обычное недопустима. Это приведет к быстрому выходу новой АКБ из строя по причине перегрузки, возникающей из‐за частых запусков двигателя.
Как выбрать аккумулятор для автомобиля: основные критерии
Если заказываешь АКБ через интернет, рискуешь получить некачественное изделие. Чтобы выбрать хорошую АКБ, нужно подойти к этому ответственно. Важный критерий — интенсивность пусковых токов при низких температурах. Они должны быть достаточно высокими, если машина ездит в суровых климатических условиях.
Сейчас можно выбрать аккумулятор по марке автомобиля — с минимальным риском ошибиться. Приложение обеспечивает подбор АКБ с учетом типа, размеров и характеристик. Если же у вас нет возможности выбора по каталогу, то смотрите на следующие критерии.
Объем двигателя
Выбирать аккумулятор для авто следует исходя из типа и технических характеристик силового агрегата. Для запуска дизельного двигателя с большим объемом нужна батарея большей емкости, чем для бензиновой малолитражки. В руководстве по эксплуатации машины вы найдете рекомендованные производителем параметры АКБ, что существенно упростит ее поиск.
Сила пускового тока
Аккумуляторы имеют маркировку вида 6СТ-60 или 6СТ-55, в которой указана номинальная емкость в ампер-часах — соответственно 60 и 55 Ач при условии, что заряд полный. Для оценки емкости АКБ используется еще один показатель. Это период времени, в течение которого батарея способна отдавать ток в 25 А при температуре окружающей среды в 27⁰C. Для упомянутых выше изделий разряд в ноль происходит в течение 100–105 минут.
При запуске машины для работы стартера требуется большой ток, который обеспечивает аккумулятор. При -18⁰C его мощность падает больше, чем на 60%. Соответственно, для нормальной эксплуатации машины на севере стартовый ток батареи должен быть вдвое выше, чем у тех машин, что используют в условиях умеренного или теплого климата
Тип клемм и полярность
Есть батареи 2 видов для автомобилей европейского и азиатского производства. Плюсовые и минусовые клеммы на них размещены с точностью до наоборот. На японских батареях плюсовая — слева, минусовая — справа, часто такие АКБ не подходят для машин, сделанных в ЕС и США. Это важно, ведь несоблюдение полярности при подключении батареи приводит к выходу из строя электроники.
Различны у АКБ также и размеры клемм: у аккумуляторов, изготовленных по европейским стандартам, «плюсовые» имеют диаметр 19.5 мм, «минусовые» — 17.9 мм. У азиатских Type 3 12.7 и 11.1 мм соответственно. Для подключения агрегата с тонкими клеммами используют переходники‐колпачки.
Габариты АКБ автомобиля
Правильно выбрать аккумулятор для конкретного автомобиля можно, если известны точные размеры старой АКБ. Плотность компоновки оборудования в моторном отсеке очень высокая, и установить большую батарею на место меньшей по габаритам просто не удастся. Перед визитом в магазин обмерьте старый агрегат, чтобы исходить из этих размеров.
Дата выпуска аккумулятора авто
На рынке много батарей, произведенных несколько лет назад. Максимальный срок службы будет существенно меньшим, нежели у тех, что только сошли с конвейера. Дата выпуска АКБ должна быть указана на корпусе и этикетке, которая наклеивается на изделие. Если этикетка отсутствует и вид батареи вызывает сомнения, откажитесь от покупки. Лучше покупать аккумулятор для авто, изготовленный как можно ближе к дате приобретения. Тогда можно рассчитывать на долгую работу АКБ.
Какой фирмы аккумулятор приобрести?
Лидерами рынка признаются европейские производители АКБ для автомобиля, среди которых популярны торговые марки «Bosh», «Optima» и «Varta». Среди российских аккумуляторов лучшими, по отзывам водителей, являются батареи «Зверь», «АКОМ», «Пилот» и «Титан». Какой фирмы батарею выбрать, решать вам. Качество агрегатов из ЕС выше, чем у российских аналогов. Как и цены.
Выбирая, какие аккумуляторы приобретать для автомобиля, исходите из собственных финансовых возможностей. Для установки на машину с большим пробегом есть смысл купить российский агрегат, который по надежности мало уступает импортному, но значительно его дешевле. Слишком низкая цена аккумулятора должна насторожить. В магазинах много контрафактных изделий, которые ломаются спустя несколько месяцев.
Проверка АКБ перед покупкой
Батарею нужно осмотреть. Корпус должен быть сухой, чистый, без повреждений. На этикетке должна быть дата производства. Выбирайте самую свежую. Непосредственно перед покупкой проверяется напряжение — если оно ниже 10,5 В, значит, аккумулятор непригоден для эксплуатации. Затем нужно проконтролировать ток разряда при помощи нагрузочной вилки. При подключении прибора вольтметр должен показывать напряжение в пределах 12.6 −12.9 В, при включении нагрузки на 5 с оно не должно просесть ниже 10.2 В.
Заключение
Мы рассмотрели, как понять, какой лучше аккумулятор выбрать для автомобиля. Следование приведенным рекомендациям существенно увеличивает шанс приобрести качественную АКБ. Продукция известных торговых марок предпочтительнее, она проходит контроль качества, поэтому процент брака минимален. При покупке батареи проконтролируйте заполнение паспорта и гарантийного талона и сохраните чек.
Типы автомобильных аккумуляторных батарей
Типы автомобильных аккумуляторных батарейАккумуляторная 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.
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.
Другие статьи
В любом поршневом двигателе внутреннего сгорания присутствует деталь, соединяющая поршень с верхней головкой шатуна — поршневой палец. Все о поршневых пальцах, их конструктивных особенностях и способах установки, а также о верном подборе и замене пальцев различных типов подробно рассказано в статье.
На прицепах и полуприцепах иностранного производство широко применяются компоненты ходовой части от немецкого концерна BPW. Для монтажа колес на ходовой используется специализированный крепеж — шпильки BPW. Все об этом крепеже, его существующих типах, параметрах и применяемости читайте в материале.
Для монтажа автомобильных стекол в кузовные элементы используются специальные детали, обеспечивающие уплотнение, фиксацию и демпфирование — уплотнители. Все об уплотнителях стекол, их типах, конструктивных особенностях и характеристиках, а также о подборе и замене этих элементов — читайте в статье.
В практике авторемонта и при выполнении слесарно-монтажных работ возникает необходимость работы с резьбовым крепежом, имеющим неудобное положение или наклон. В этих ситуациях на помощь приходят карданные переходники для ключей — об этих приспособлениях, их конструкции и применении читайте в статье.