Пластины аккумулятора: Что приводит к разрушению пластин в аккумуляторах.

Что приводит к разрушению пластин в аккумуляторах.

В процессе работы стартерных аккумуляторных батарей, при чередующихся зарядах и разрядах, происходит окисление решеток и разрушение   активных масс, потеря механических связей между частицами, интенсивная коррозия электродов. В результате чего происходит уменьшение емкости аккумуляторов и  короткое замыкание   разноименных пластин.

                    Характерными признаками   разрушения пластин  являются:

• электролит делается мутным  и приобретает коричневую окраску из-за  высыпания активной массы; 

• быстрое нарастание плотности электролита при заряде батареи;

• резкое понижение емкости АКБ, что проявляется в небольшой продолжительности разряда аккумулятора, и как следствие сокращение времени работы электротехники.

   Скорость разрушения пластин  зависит от условий эксплуатации аккумуляторов.

                              

Причинами разрушения пластин в аккумуляторах могут быть:

• Увеличенная плотность электролита ( более 1300 кг/м3). Нельзя доливать электролит в аккумулятор — только дистиллированную воду.

•  Повышение температуры аккумулятора выше 45 град.С. Если при заряде температура электролита поднялась выше 45 град.С, то зарядку необходимо прекратить  и дать остыть электролиту до температуры ниже 35град.С.  Затем продолжить заряд батареи.

• Перезаряд аккумуляторной  батареи из-за неправильного подбора или настройки зарядного устройства.

• Заливка не дистиллированной (водопроводной) воды в аккумуляторную батарею.    Этот процесс ускоряется при наличии в электролите таких вредных веществ, как хлор, железо и др.

• Понижение уровня электролита ниже верхних торцов пластин.

• Короткое замыкание АКБ.

• Замерзание воды в аккумуляторной батарее. Электролит  плотностью 1,100г/см3 замерзает при температуре -7,7 град.С.Нельзя оставлять разряженную батарею  более 12 часов даже в теплом помещении.

• Удары и вибрации, т.к. происходит стряхивание активной массы  свинца с решеток пластин.

• Выпадение большого количества  активного вещества на дно аккумулятора, что приводит  к короткому замыканию пластин.

    Все эти причины  ведут к потере емкости и быстрому выходу аккумуляторной  батареи из строя.

Как должны выглядеть пластины в аккумуляторе

Силовая установка любого авто, будь то бензинового или дизельного, запускается при помощи специального силового электромотора – стартера.

Но чтобы стартер начал работать, его нужно запитать электроэнергией. Для этого в авто предусмотрен внешний источник электроэнергии – аккумуляторная батарея (аккумулятор, АКБ).

В основную задачу АКБ входит кратковременная отдача электроэнергии значительной мощности на стартер, чтобы обеспечить запуск силовой установки.

Помимо этого, аккумулятор обеспечивает энергией все электрические приборы авто, до того момента, пока не запустится мотор, после чего запитка бортовой сети производиться от генератора.

Сейчас производятся аккумуляторы, которые используются на авто, нескольких типов: кислотные, щелочные, недавно появились еще и гелевые.

Наибольшее распространение на автомобилях имеют кислотные батареи, поэтому их мы и будем рассматривать.

Дальнейшее использование батареи на авто при его повреждении невозможно. Но если был поврежден сравнительно новый аккумулятор, не стоит его сразу менять, можно попытаться его восстановить.

Для начала разберемся, какова конструкция кислотного АКБ.

Если внешне посмотреть на него, то он состоит из закрытого пластикового корпуса с двумя выведенными клеммами.

Конструктивно аккумуляторы являются обслуживаемыми и необслуживаемыми.

У обслуживаемых АКБ имеются закрытые пробками отверстия в верхней части корпуса батареи.

Необслуживаемые аккумуляторы такими отверстиями не оснащаются, есть только небольшое отверстие для отвода газов.

Расположены они переменно, то есть — положительная пластина, рядом с ней расположена отрицательная, затем опять идет положительная.

Дополнительно, чтобы исключить возможное соприкосновение этих пластин между ними располагается сепаратор.

Сам по себе аккумулятор электроэнергию не вырабатывает, он, по сути, является просто хранилищем электроэнергии.

При зарядке батареи поступающая на клеммы электрическая энергия от зарядного устройства или генератора преобразуется в химическую. А при разряде производится обратный эффект.

Действует все это так: при подключении к аккумулятору потребителя энергии, между собой в реакцию вступают губчатый свинец отрицательных пластин с двуокисью свинца положительной пластины и электролит.

Между ними происходит хим. реакция, в результате чего высвобождается электроэнергия, которая и расходуется потребителем. При этом на отрицательных пластинах появляется слой сульфата свинца.

При зарядке аккумуляторной батареи происходит обратный процесс, в результате которого слой появившегося сульфата растворяется в электролите, а на положительных пластинах образуется слой диоксида свинца.

Если по-простому, то при разрядке АКБ с положительных пластин частицы свинца из-за хим. реакции переносятся на отрицательные. А при заряде аккумулятора эти частицы возвращаются обратно на положительные пластины.

Все это сопровождается высвобождением или потреблением электрической энергии.

Устранение внешних неисправностей

Все неисправности аккумуляторной батареи можно разделить на внешние и внутренние.

Внешних неисправностей всего две – сильное окисление клемм, из-за чего происходит плохое соединение АКБ с бортовой сетью.

Пробой корпуса выявить несложно – из него будет протекать электролит. Трещину, если таковая имеется, можно заделать, но только в случае, если аккумулятор является обслуживаемым.

Из АКБ сливается электролит, после чего можно будет заделать трещину.

Для этого можно воспользоваться паяльником и куском пластика. Сначала пропаивается сама трещина, а затем для большей уверенности поверх припаивается подготовленный пластик.

После чего нужно проверить герметичность корпуса, залив него дистиллированную воду.

Внутренних неисправностей, которые возникают в АКБ значительно больше, причем большая часть из них наносит батареи вред, который устранить невозможно.

Одной из самых распространенных неисправностей батарей является сульфатация пластин.

К сульфатации АКБ приводит неправильная эксплуатация – долгое хранение батареи в разряженном состоянии, частые глубокие разряды, постоянные недозаряды батареи, поэтому важно подбирать аккумулятор по марке автомобиля.

Сама сульфатация – это образование на поверхности пластин сернокислого свинца, из-за которого электролит не может проникнуть вглубь активной массы, поэтому часть этой массы уже не может вступать в реакцию.

На ранних стадиях сульфатацию пластин можно устранить, но, если она глубокая – АКБ ремонту не подлежит.
Еще встречаются такие неисправности, как осыпание активной массы с пластин, с возможным последующим замыканием.

Обычно при несильном осыпании помогает промывка батарей дистиллированной водой.

Возможно и вздутие АКБ из-за замерзания электролита. Происходит в случае, если разряженная батарея находилась на сильном морозе.

Восстановлению автомобильный аккумулятор после замерзания не подлежит.

Способы устранения сульфатации

Способов устранения сульфатации пластин применяется несколько.

Первым, самым распространенным методом является проведение контрольно-тренировочного цикла (КТЦ). Использование этого метода позволит устранить сульфатацию на ранних стадиях и восстановить емкость АКБ.

Суть данного метода сводится к проведению цикла заряд-разряд. Для проведения КТЦ понадобиться наличие зарядного устройства, ареометра, вольтметра и источника потребления электроэнергии.

Сначала выполняется полная зарядка батареи. Зарядка АКБ производится током, по силе равным 10% от номинальной емкости, то есть при емкости батареи в 60 Ач, сила тока должна составлять 6 А. после зарядки к каждой банке проверяется плотность.

Лучше всего в качестве потребителя использовать автомобильную лампу накаливания, с определенной мощностью.

То есть, при расчете мощности, которая нужна для проведения разряда батареи на 60 Ач, сила тока берется 6А, умножается это значение на 12В. Получаем значение мощности в 72 Вт, примерно такой мощности и нужна лампа.

Далее батарея разряжается лампой, при этом периодически замеряется напряжение.

Разряжая батарею нужно добиться снижения напряжения на клеммах до 10,2 В. Это значение напряжения будет указывать о полном разряде батареи.

При этом замеряется время, за которое произошла разрядка АКБ. У нового аккумулятора данное значение должно составлять около 10 часов. Чем меньше время разрядки, тем больше АКБ потерял свою емкость.

Надолго разряженный аккумулятор оставлять нельзя, его сразу же нужно ставить на зарядку до полного восстановления заряда.

При выполнении данной операции емкость батареи восстановится, а за счет снижения сульфатации снизиться внутренней сопротивление.

Вторым методом удаления сульфатации является применение реверсивных токов при зарядке батареи.

Недостатком метода реверсивного тока является потребность в специальном оборудовании – генераторе реверсивного тока.

Суть данного метода сводиться к длительному заряду батареи малыми токами.

Так при незначительной сульфатации АКБ заряжается незначительным током – 0,5-2 А. Причем зарядка производится длительный период, иногда может достигать 50 часов.

Окончанием процесса десульфатации является неизменность напряжения на клеммах, а также неменяющаяся плотность электролита в течение 2 и более часов.

Является промывка батареи с последующей ее зарядкой. Но метод этот длительный и затянуться его выполнение может до месяца.

С аккумулятора сливается электролит, и на его место заливается дистиллят. После чего батарея ставится на зарядку при напряжении в 14 В.

Со временем плотность дистиллята будет повышаться за счет растворения в воде сульфата свинца. После этого вода сливается, и заливается новая и АКБ снова ставится на зарядку, под небольшое напряжение.

Нужно добиться того, чтобы в дистилляте появлялись пузырьки, но до закипания он не доводился.

На зарядке АКБ нужно будет держать до тех пор, пока плотность не будет меняться на протяжении нескольких дней.

Есть и быстрый способ удаления сульфатации – химический. Сводиться он к промывке батареи раствором аммиака и трилона Б

Затем в банки заливается водный раствор, в который добавлено 2% от объема воды трилона Б и 5%-аммиака.

Как только кипение прекратиться – раствор можно сливать, банки промываются водой, а затем заливается электролит и батарея заряжается.

Предотвращение неисправностей аккумулятора

Все неисправности с аккумулятором не возникают сами по себе, случаются они из-за небрежной эксплуатации и игнорирование проведения периодического обслуживания.

Батарея сам по себе требует не особо много внимания. Достаточно раз в полгода подзаряжать ее зарядным устройством.

Перед постановкой на зарядку, если батарея обслуживаемая, нужно проследить за уровнем электролита и при надобности восстановить его.

Также следует после зарядки проверить плотность электролита в каждой банке.

Отличий по показаниям плотности между банками не должно быть, или же разница между ними должна быть минимальная.

Перед установкой нового АКБ на авто нелишним будет проверить напряжение, выдаваемое генератором, чтобы исключить перезаряд.

И устанавливая новую батарею на авто нужно его хорошо закрепить, чтобы предотвратить возможное повреждение корпуса.
источник www.avto-pulss.ru

Смотрите также

Комментарии 21

Конечно можно имитировать, что ваш аккумулятор после восстановления воскрес, как Дункан Маклаут, но давайте честно — это в 99% случаев это самообман, и вы не исключение. Ну или процесс не стоящий внимания и трудо и время затрат.
Во первых, обратно намазку на пластины не налепишь. Зарядишь? Да! Частично сульфатируешь? Да! Даже перезаряд покажет, что ты гений и всё в твоих силах. Даже в старые дедовские времена мы били по телевизору и он лучше работал))))
Но этот процесс временный и не даёт ни какой гарантии, так как если ваша батарея умерла, то проблема если не в ней, то точно в вас — и надо менять либо стиль вождения, либо время простоя машины без использования, либо проверять электрику. По другому — батареи снова придёт крандец.
Во вторых, есть такое понятие — Гарантийный срок. Это не пустое слово, т.к. именно в первый год или два, в зависимости от производителя и от хитрожопости покупателя (а мы знаем как в последнюю неделю гарантии можно обратиться с умным видом в магазин с браком) даётся время для проявления недостатков акб. А именно БРАКА. Таких как короткое замыкание, обрыв цепи, протечка или не качественный электролит.
Либо морочьтесь с зарядкой, обогревом дома или мнимым восстановлением батарей, но не забывайте что внутри кислотный раствор, либо пользуйтесь теми правами, которые вам и так уже предоставили, а именно замене по гарантии некачественной батареи.
Думайте и принимайте правильное решение, правильно заполняйтесь гарантийный талон, требуйте сертификат и сохраняйте чек, но и помните — диагностика определяет ВСЁ.

Чисто в салон нет, наличие тормозухи можно проверить в бочке верхнего цилиндра сцепления.

вОПРОС КО ВСЕМ !нА МОСКВИЧКЕ УРОВЕНЬ ЗАРЯДКИ ВСЕГДА НА ПЛЮСЕ А АКБ ЗАРЯДКУ НЕ БЕРЕТ, ПРОВЕРИЛИ АКБ СКАЗАЛИ НЕ ЗАМКНУТ, ЗАРЯД ДОЛЖЕН БРАТЬ.мОЖЕТ КТО РЕШИЛ ПРОБЛЕМУ?

Просто засульфатировался вот и не берёт. Проведите цикла 3…4 разряд заряд. Должно помочь.

Почему заряд большой на авто, может реле-регулятор?На ниве было такое пацаном был еще .И еще один вопрос по волге, пропало сцепление и жидкость ушла .может в салон?

На улицу она ушла, с того цилиндра что диск сцепления толкает.

Депо в том, что сын загнал в гараж и сцепление было, а под машиной чисто, поэтому появилась такая гипотиза, что жидкость ушла в салон, Может быть такое?

Статья конечно же полезная, но есть несколько НО!
1)На улице 21 век, а точнее 2018 год, в наше время практически все аккумуляторы идут необслуживаемыми.
2)Исходя из статьи, на восстановление АКБ потребуется определенное время и деньги, отталкиваясь от того что мы в 21 веке, проще купить новый за относительно небольшую плату.

это какойто просто пипец… еще надо указать источник информации и курсовая работа готова. А просто не написать?

это какойто просто пипец… еще надо указать источник информации и курсовая работа готова. А просто не написать?

Спасибо за обзор!
1. плотность ни на одном СТО из 5 в СПб и даже в магазине по продаже АКБ мне не смогли проверить.
Хотел проверить плотность электролита.
В магазине сказали, что просто проверьте уровень в банках и если упал, то долейте дистиллированной воды, электролиту деться некуда, выкипает только вода.
Даже устройство для замера плотности продать не могут.

2. про подзарядку АКБ каждые полгода — это сильно 🙂
Маловероятно )) Жаль, что генераторы не заряжают АКБ до полного заряда! и жаль, что нигде не пишется в документации на авто, сколько надо ехать, чтобы зарядить полностью разряженный АКБ до полного заряда,
и жалко, что в 21 веке авто не умеют показывать уровень заряда АКБ, а умеют только писать «Лоу бэтэри».

Автомобилисты часто сталкиваются с такой проблемой, как сульфатация аккумулятора. По сути, это вполне естественный процесс, возникающий при использовании АКБ. Устройство из-за этого теряет емкость. Однако сульфатация бывает и ускоренной. В таком случае аккумулятор может очень быстро прийти в негодность. Поэтому важно знать о правилах ухода за батареей, чтобы она прослужила максимально долго.

Описание проблемы

Сульфатацию АКБ можно определить по состоянию аккумуляторных пластин. Положительно заряженные элементы приобретают светло-коричневый цвет и покрываются беловатыми пятнами. Минусовые пластинки разбухают и становятся серыми.

Если не обратиться к десульфатации (устранению свинцового сульфата), то процесс постепенно поражает все пластинки. В итоге аккумуляторная батарея теряет свою первоначальную емкость, а отрицательно заряженные пластинки сильно выпучиваются.

Кроме того, в сульфатированной батарее напряжение при подзарядке значительно увеличивается. В итоге электролит начинает «закипать». В запущенных случаях электроды покрываются плотной коркой, и АКБ утрачивает проводимость.

Основные причины

Сульфатация пластин аккумулятора может ускоряться из-за регулярных температурных перепадов. Свинцовый сульфат плохо растворяется в кислоте. Его растворяемость повышается по мере увеличения температуры.

При температурных колебаниях размеры частичек сульфата постепенно увеличиваются. В итоге АКБ теряет емкость, так как сульфат препятствует нормальному разряду/заряду активной массы.

Другая причина — недостаток электролита. На аккумуляторных пластинках всегда должен быть этот проводник. Запрещено применять батарею с оголившимися электродами. Если в устройстве снизился уровень электролитной смеси, то в него необходимо долить чистую воду.

К сульфатационному процессу может привести и длительная глубокая разрядка. Поэтому АКБ нужно ставить на зарядку в течение суток после полной разрядки.

Сульфатацию аккумуляторных батарей могут ускорить и электротоки большой величины. Интенсивность процесса может повыситься из-за высокой температуры при зарядке. Поэтому система быстрой подзарядки должны использоваться исключительно при необходимости.

Методы устранения

Процесс, при котором происходит ликвидация сульфатации пластин АКБ, специалисты называют десульфатацией. Все манипуляции, связанные с ней, делятся на несколько категорий:

• с применением электротока;
• с помощью химических веществ.

Среди химических средств особой эффективностью пользуется препарат Трилон В. Однако раствор на его основе приготовить трудно, поэтому способ так и не смог получить повсеместного распространения. В основном, им пользуются специалисты сервисов и опытные автомобилисты. Гораздо большую популярность сегодня имеют способы, при которых используется электроток.

Устранить сульфатацию аккумулятора иногда помогает высокоамплитудный импульсный ток. Под его влиянием электроны пластин АКТ начинают возбуждаться, и в итоге свинцовый сульфат попросту сбивается. Устройство для такой обработки можно приобрести практически в любом магазине автотоваров, но такая покупка может быть экономически нецелесообразной, потому что в запущенных ситуациях они не способны устранить сульфатацию.

Другой действенный способ — неоднократная подзарядка АКБ малыми токами. Для этой цели применяется специальное зарядное устройство, в котором есть возможность регулировать мощность выдаваемого тока.

Существуют и иные методы, но с ними справятся только бывалые водители.

Меры профилактики

Чтобы уменьшить интенсивность сульфатационного процесса АКБ, нужно знать ряд правил. Специалисты дают следующие советы:

1. При длительных простоях АКБ рекомендуется вынимать из транспортного средства и хранить отдельно, подзаряжая раз в 3−4 месяца.
2. Не нужно интенсивно применять батарею в условиях высокой температуры. Летом необходимо постоянно следить за объемом электролита в аккумуляторных банках, доливая воду при необходимости. Также нужно избегать оголения пластинок.
3. Запрещено хранить аккумулятор разряженным.
4. Каждый раз после подзарядки следует проверять плотность электролитного раствора.
5. Раз в 6−7 месяцев нужно обращаться к циклу разряд/заряд автомобильного АКБ.

Если соблюдать эти простые рекомендации, можно существенно уменьшить интенсивность сульфатации и продлить срок службы аккумуляторной батареи. Так можно продлить «жизнь» устройства на несколько лет, сэкономив при этом немало средств, которые были бы потрачены на покупку новой батареи.

Аккумулятор быстро разряжается и теряет свою емкость? Скорее всего, его пластины подверглись сульфатации. О том, как определить наличие сульфата, мы попытаемся рассказать в данной статье.

Что такое сульфатация?

Это процесс постепенного покрытия электродов аккумуляторной батареи сернокислым свинцом в форме крупных кристаллов. Визуально ее можно определить, увидев на пластинах белый « налет». Кристаллы сульфата закупоривают поры, являются серьезным препятствием для проникновения электролита, а также задерживает формирование активной массы при осуществлении зарядки АКБ.

В результате сульфатации наблюдается резкое увеличение внутреннего сопротивления батареи, а по причине сокращения площади активной поверхности электродов снижается и емкость аккумулятора. Таким образом, основными признаками сульфатации являются следующие явления:

• Быстрый заряд АКБ.
• Быстрое повышение напряжения и температура электролита.
• Стремительное выделение газов.
• Незначительное повышение плотности электролита при зарядке.
• Преждевременный разряд при попытках запуска двигателя.

Выявляем признаки сульфатации

Положительные электроды аккумуляторной батареи окрашиваются в светло-коричневый цвет, а на их поверхности выступают белые пятна. Электроды отрицательной группы получают беловато-серую окраску и раздуваются.

В силу того, что объем сульфата существенно превышает аналогичный параметр активной массы, у неразряженных электродов, с увеличением его количества ячейки минусовых пластин разбухают, а плюсовые электроды ржавеют по причине неравномерно увеличивающегося напряжения.

Сульфатация авто и мото аккумуляторов является причиной существенного повышения сопротивления АКБ, в целом, и активной массы – в частности. По данной причине напряжение подвергшейся сульфатированию батареи при начальной стадии заряда может увеличиться вплоть до 3В и больше при условии стандартных параметров зарядного тока. В итоге батарея начинает « кипеть», то есть, наблюдается стремительное выделение газов.

В случае глубокой сульфатации при образовании сплошной корки на поверхности электрода, он может полностью потерять свою проводимость по причине того, что сульфат не проводит электричество. Усугубление сульфатации наблюдается в случае одновременного наличия нескольких факторов.

Как мы уже упоминали, ключевыми признаками сульфатации является ускоренный заряд, повышение газовыделение и быстрый разряд. При выявлении этих симптомов рекомендуется срочно принять меры для предотвращение полного выхода из строя АКБ. Так, аккумулятор автомобильный можно подвергнуть нескольким выравнивающим зарядам, попробовать использовать специальные присадки для предотвращения образования сульфата или применить зарядное устройство, имеющее функцию десульфирования. Если же ни одно из средств не помогло решить проблему, на нашем сайте можно сделать подбор аккумулятора по марке автомобиля, и купить новую батарею по минимальной цене.

23.04.2013, 11191 просмотр.

Пластины аккумуляторов | Аккумуляторные батареи

Страница 5 из 26

2.3. Формирование пастированных пластин

Пластины электрохимически окисляются и восстанавливаются в обыкновенной разбавленной серной кислоте или в сульфатном растворе. Пластины положительные ставятся в формировочных баках анодами, а отрицательные катодами. Формирование в приложении к поверхностным пластинам обозначает образование слоя губчатого свинца на поверхности отрицательных пластин и двуокиси свинца на положительных. Эти активные материалы образуются из свинца самой же пластины серией зарядов и разрядов. С другой стороны, формирование пастированных пластин обозначает окисление или восстановление свинцовых окислов или других материалов, вмазанных в решетки.
Положительные и отрицательные пластины формируются вместе в баках, приспособленных для удобного размещения пластин и изоляции между пластинами разной полярности.
Формировочные баки могут быть стеклянными, эбонитовыми или деревянными, выложенными свинцом. Некоторые заводы предпочитают собирать пластины до формировки в блоки и формировку производить в сосудах самих элементов. В этом случае предполагается, что время, необходимое для формирования положительных и отрицательных пластин, примерно одинаково. Время формирования может регулироваться составом пасты и в некоторой степени крепостью формировочного раствора. Положительные пластины более чувствительны к вредным воздействиям перезаряда, чем отрицательные пластины. Поэтому желательно, чтобы процесс формирования отрицательных пластин заканчивался раньше. Некоторые особенности процесса формирования пластин описаны ниже. Количество кислоты; расходуемой при формировании, и ее крепость зависят от предыдущей обработки пластин. Обычно применяются растворы удельного веса 1,050—1,150. Увеличение крепости раствора увеличивает время, потребное для формирования положительных пластин. Поэтому растворы удельного веса 1,200 и выше нормально не должны применяться за исключением специальных процессов, требующих повышенную крепость раствора.
Сухие пластины, а также влажные пластины после намазки, погруженные в формировочный раствор, начинают сульфатироваться, и крепость раствора быстро понижается. Вода, содержащаяся во влажных пластинах, обусловливает дальнейшее разжижение раствора. Сухие пластины перед началом формировочного заряда должны довольно длительное время выдерживаться в растворе, чтобы последний мог проникнуть в поры пластин.
При заполнении пластинами большого количества формировочных баков пластины, помещенные в баки первыми, естественно, будут находиться в растворе дольше, чем пластины, загружаемые последними. Некоторые заводы поэтому после заполнения пластинами последнего бака дают «выстояться» всей группе баков в течение часа или более.
Пластины, подвергавшиеся перед формированием обработке серной кислотой, содержат сравнительно большое количество сульфата. Поэтому они в начале формирования не вызывают значительного изменения крепости формировочного раствора; в процессе же формирования этих пластин крепость раствора за счет восстановления сульфата заметно повышается. В силу этого начальная крепость формировочного раствора не должна быть высокой. Формировочный ток может включаться немедленно после заполнения баков пластинами.
Формирование, несомненно, начинается с области, где плохо проводящая паста граничит с хорошо проводящими ребрами решетки. Поэтому активная масса ячеек, в особенности у пластин, подвергавшихся обработке в сернокислотном растворе, быстро формируется по краям ячейки, в то время как центральная часть еще содержит белую твердую сердцевину.
Для предупреждения переформовки и размягчения активной массы положительных пластин следует формирование прерывать и перед его возобновлением разряжать пластины. Аналогичный эффект обеспечивается снижением крепости раствора и уменьшением плотности формировочного тока.
Окончание процесса формирования пластин определяется по следующим признакам:
1) цвет активной массы делается чистым и однородным;
2) пластины нормально газируют;
3) замеры с кадмиевым электродом дают постоянные значения напряжений, нормальные по величине.

2.4. Поверхностные пластины

а) Производство поверхностных пластин. Существенное различие между этими пластинами и пастированными пластинами состоит в том, что активные материалы первых образуются из тела самой пластины, тогда как последние готовятся из окислов или других паст, которые вносятся в решетку механически. Активные материалы поверхностных пластин получаются окислением поверхности свинца или же восстановлением окисленного материала до губчатого свинца. Есть тип пластин промежуточный между пастированными и поверхностными пластинами. Этот тип состоит из мягкой свинцовой решетки, пастированной окислами и формированной. Активный материал постепенно опадает, но емкость поддерживается за счет коррозии решетки. В этом случае пластина, по существу, становится поверхностной. Поверхностные пластины обыкновенно гораздо больше и тяжелее, чем пластины пастированные, и имеют относительно- меньшую емкость. Они применяются главным образом для стационарных батарей, в которых соображения пространства и веса имеют меньшее значение, чем продолжительность службы.
Поверхностная пластина состоит из сердечника и многочисленных выступов, назначение которых — увеличить поверхность пластины и тем повысить ее емкость. Действительная поверхность такой пластины в 6—8 раз больше кажущейся поверхности. Гладкие свинцовые листы, поверхность которых затем увеличивается, изготовляются отливкой чистого свинца в форме слитков, которые затем прокатываются до требуемой толщины. Для этой цели требуется мягкий свинец очень высокой степени чистоты. В соответствии с размерами и назначением пластин форматы из прокатных листов вырезаются или выштамповываются.
Для увеличения развитой поверхности этих пластин применялось множество различных методов; один из них — так называемый бороздильный процесс. В этом процессе форматы пластин закладываются в станок, подобный шепингу, применяемому в механических мастерских. Резец шепинга предназначен производить выступы надлежащей формы и ширины. При движении вперед и назад свинцовой пластины, укрепленной на подвижном столе шепинга, резец прорезает мягкий свинец, делая борозды требующейся глубины, и поднимает ряды параллельных друг другу выступов. При каждом ходе резца получается один выступ. Чтобы сделать пластину более жесткой, делают усиливающие ребра, для чего дают резцу проскакивать в определенных участках.
Второй метод развития поверхности пластин осуществляется путем штампования. Пуансон штампа имеет приспособление для разрезания поверхности пластин; выступающие ребра на пуансоне образуют соответственные углубления в готовой пластине.
В третьем процессе развитие поверхности этих пластин достигается вращательным движением. Пластины из мягкого свинца укрепляются в раме, которая движется взад и вперед между вращающимися оправками с большим количеством стальных дисков, которые постепенно впрессовываются в пластину с обеих сторон. Свинцовая пластина движется между этими стальными дисками, образующими ребра с углублениями между ними. Глубина, до которой стальной диск может проникать в тело пластины, регулируется с таким расчетом, чтобы оставить тонкую стенку сердечника в середине пластины. Горизонтальные ребра получаются прорезанием поверхности пластин дисками по секциям. Вертикальные ребра получаются при помощи вставных шайб, которые помещаются между дисками.
Изготовляется также другой тип пластин — с высокоразвитой поверхностью по способу отливки, под давлением на специальных полуавтоматах.
Один из типов поверхностных пластин называется сборный. Тяжелые решетки из свинцово-сурьмянистого сплава отливаются с большим количеством круглых отверстий, в которые впрессовываются спирали из мягкого свинца с гофрированной поверхностью. Эти спирали, или розетки, изготовляются из свинцовой ленты, которая протягивается гидравлическим прессом. Свинцовая лента проходит через гофрировочную машину, которая гофрирует поверхность, разрезает ленту на отрезки требующейся длины и скручивает эти отрезки спиралями в виде решеток или розеток.
Чтобы закрепить спирали, отверстия делаются с легким скосом, так что когда свинцовая спираль увеличивается в объеме в процессе работы, то она закрепляется в поддерживающей решетке еще больше.
б) Формирование поверхностных пластин. Электрохимический процессе, протекающий при формировании этих пластин, требует много времени и расхода больших количеств электрической энергии. Требование большой эффективности процесса формирования привело к применению формирующих реагентов, которые добавлялись к раствору серной кислоты с целью ускорить процесс химическим воздействием на свинец пластин. В настоящее время этот способ наиболее распространен. Формирование пластин положительных проводится также погружением пластин в растворы, которые имеют сильное разъедающее действие на свинец; в результате такой обработки получается слои материала тонкозернистого строения, который затем может быть восстановлен до губчатого свинца или окислен до двуокиси.
Когда две свинцовые пластины погружены в раствор серной кислоты и между ними проходит электрический ток, то на пластине, служащей анодом, образуется очень тонкий слой двуокиси свинца; на другой же пластине, служащей катодом, покрывающая ее поверхность, окись свинца, восстанавливается в очень тонкий слой губчатого свинца. Выделение кислорода на аноде и водорода на катоде начинается почти тотчас же. Если зарядный ток прерван, двуокись свинца на поверхности анода образует с свинцовой основой, лежащей под ней, множество малых первичных элементов, которые обусловливают энергичные местные реакции. На поверхности свинцовой основы образуется сернокислый свинец, и через несколько минут пластина полностью теряет свой заряд. Губчатый свинец на поверхности пластины, которая была катодом, не дает практической разности потенциалов с основой самой пластины, и поэтому энергичных местных действий на этой пластине не происходит. Если зарядный ток возобновляется снова, то на аноде образуется большее количество двуокиси свинца благодаря превращению свинцового сульфата, образовавшегося на этой пластине в результате местных действий. С каждым разом при повторении этого процесса количество двуокиси свинца возрастает, но чтобы достигнуть увеличения количества губчатого свинца, а поверхности отрицательной пластины, необходимо время от времени изменять направление тока, с тем чтобы перенести на нее процесс, который нормально протекает на положительной пластине. Количество кислорода, связывающегося на поверхности анода, в некоторой степени зависит от крепости применяемого раствора серной кислоты.
По общепринятому методу, применяющемуся в настоящее время для формирования поверхностных пластин, в состав ванны вводятся разъедающие вещества. В качестве таких реагентов применяются обычно соли некоторых кислот, например, азотной, хотя кроме них применялось и множество других соединений, как хлораты, перехлораты, соли фтористой кислоты, бихроматы, перманганаты, муравьиная кислота, щавелевая, алкоголь, гидроксиламин и сернистая кислота.
Один из лучших методов формирования поверхностных пластин — перхлоратный. По этому методу формирование производится в электролите, содержащем h3SO4–90 г/л, КСIО4 –10 г/л. Главное преимущество этого метода заключается в том, что ион хлорной кислоты на катоде не восстанавливается и поэтому отпадает необходимость в частой корректировке электролита.
Формировочный процесс с этими добавочными реагентами практически протекает на положительных пластинах, служащих в формировочной ванне анодами. Отрицательные пластины получаются из положительных последующим восстановлением двуокиси до губчатого свинца. В общем действие разъедающих веществ состоит в замедлении образования двуокиси свинца на аноде, так как иначе двуокись образовала бы защитную пленку, на которой выделялся бы кислород. Анионы, выделяющиеся на поверхности свинца, образуют относительно растворимые свинцовые соли и увеличивают концентрацию свинцовых ионов, из которых мог бы образоваться свинцовый сульфат. Последний и окисляется в конечном итоге до двуокиси свинца. Относительная крепость серной, азотной или другой формирующей кислоты имеет большое значение как в отношении глубины формирования, так и в отношении его окончательного результата. Плотность тока и температура также влияют на глубину формирования. Так как азотная кислота, если применяются ее соли, восстанавливается на отрицательной пластине, служащей катодом в формировочной ванне, то увеличение плотности тока или увеличение температуры, которые ускоряют восстановление азотной кислоты, уменьшают ее эффективные количества в формировочной ванне. Увеличение температуры ускоряет восстановление азотной кислоты повышением скорости, с которой совершается диффузия. Количество разъедающих веществ в ванне в течение формировочного процесса постоянно уменьшается. Необходимо, чтобы к концу формирования это количество уменьшилось бы до нуля во избежание загрязнения готовых пластин следами реагентов, которые в будущем в процессе работы послужили бы причиной роста и искривления пластин.
К концу формировочного периода электрохимический процесс образования двуокиси свинца должен доминировать над химическими действиями добавочных реагентов, с тем чтобы свинцовая основа пластины была вполне закрыта пленкой двуокиси, которая служит одновременно и активным материалом и защитным покровом. Формировочная ванна обычно состоит из раствора серной кислоты удельного веса от 1,050 до 1,150, к которому время от времени по мере течения формировочного процесса могут быть добавлены те или другие реагенты.
К концу формировочного процесса плотность тока обычно повышается; пластины по извлечении из формировочной ванны моются, и затем им дается дальнейший заряд в растворе чистой серной кислоты, свободной от соединений азота или других добавочных реагентов. Другой метод окончательного формирования положительных пластин состоит в том, что они восстанавливаются в растворе чистой кислоты до губчатого свинца с последующим возвращением в двуокисное состояние. Этот процесс освобождает пластины от добавленных примесей.
В некоторых случаях пластины погружают в крепкий раствор азотной кислоты; этот способ применяется, как предшествующий формировочному процессу. Поверхность пластин при этом разъедается, в особенности если кислота концентрированная; в результате образуются комплексные соединения нитратов и нитритов свинца, очень мало растворимые в воде. Свинцовые пластины, покрытые слоем этих соединений, могут быть сформированы в двуокись или губчатый свинец обычным формировочным процессом. Другой похожий метод заключается в получении на поверхности свинцовой пластины карбоната.

Болезни аккумуляторов: сульфатация пластин, недозаряд, перезаряд АКБ — Пульсар Лимитед

Основными и наиболее часто встречающимися процессами, которые могут возникать в процессе эксплуатации свинцово-кислотных аккумуляторных батарей (АКБ) и существенно сократить их ресурс, являются: сульфатация, недозаряд, перезаряд или слишком глубокий разряд, металлизация сепараторов, заводнение. 

Эксперты солидарны с тем, что сульфатация является одной из главных причин сокращения срока службы АКБ и выхода ее из строя. Это явление происходит в результате хранения батареи в разряженном состоянии или без подзаряда, из-за недостаточного заряда и глубоких разрядов, слишком высокой плотности электролита или недостаточного его количества. Как результат, теряется плотное соединение активной массы пластин с решеткой, она становится рыхлой и осыпается. В результате этого необратимого процесса пластины батареи по существу разрушаются, аккумулятор быстро теряет емкость и выходит из строя. 

Негативным последствием недозаряда батареи является, как уже отмечено, сульфатация пластин. При перезаряде аккумулятора происходит повышенное разложение воды (диссоциация) и ее расход из-за протекания аномально больших токов, происходит усыхание батареи. Если батарея герметизирована, то долить воду нельзя, и последствия будут необратимы, аккумулятор теряет емкость и выходит из строя. Еще один результат перезаряда – ускорение электрохимических процессов в пластинах батареи, износ их активной массы, ее осыпание и деградация. Особенно, когда АКБ начинает кипеть и идет активное выделение газов. В результате – прогрессирующая потеря емкости батареи и выход ее из строя. Важно отметить, что в случае с герметизированными необслуживаемыми батареями (AGM и GEL типы) перезаряд, или зарядка аккумулятора слишком большим током при повышенном напряжении может привести к вспучиванию (вздутию) АКБ, после чего ей одна дорога – в утилизацию. Дело в том, что при таком усиленном (если не сказать жестоком) заряде внутри батареи выделяется слишком большое количество газов, которые не успевают рекомбинировать, а клапан – стравливать излишки этих газов в атмосферу. В результате корпус батареи распирает внутренним давлением, рвутся швы, деформируются пластины, и аккумулятор приказывает всем долго жить 🙁 Вот почему стоит особое внимание уделять правильному, качественному заряду аккумуляторов.

Причины недозаряда или перезаряда – в неправильном выборе зарядного устройства (ЗУ), его ошибочной настройке или неисправности. Например, ЗУ должно корректировать напряжение подзаряда при изменении температуры окружающей среды, иначе – недозаряд или перезаряд. Более того, если при повышении рабочей температуры напряжение заряда будет оставаться близким к максимальному значению, принятому для комфортных с точки зрения температуры условий (порядка 13,8 В), то батарея может выйти из строя очень быстро. Более подробно об обслуживании и правильном заряде аккумуляторов Вы можете прочитать в статье «Эксплуатация и обслуживание свинцово-кислотных аккумуляторов»

Глубокие повторяющиеся разряды также не добавляют АКБ «здоровья». Они приводят к разрушению активной массы пластин, вызывают ту же сульфатацию батареи. Поэтому следует позаботиться об обеспечении предельной степени разряда. Обычно эту величину устанавливают на уровне 1,8 В/элемент или 10,8 В на батарею 12 В (шесть элементов). Однако, стоит понимать, что глубоко разряжать промышленные свинцово-кислотные аккумуляторы вовсе не запрещено. Это делать можно, но важно помнить, что чем больше глубоких разрядов пережила АКБ, тем ближе она к своей «финишной прямой». Каждый вид аккумуляторов имеет свой циклический ресурс, т.е. определенное количество циклов разряда-заряда, в течение которых АКБ будет обеспечивать свои номинальные показатели (емкость, отдачу по токам и т.д.). Количество таких циклов напрямую зависит от отдаваемой при каждом из них емкости. Например, большинство AGM-аккумуляторов (наиболее распространенный на сегодня вид свинцовых АКБ) имеют ресурс порядка 200-250 циклов при 100% глубине разряда батареи. Для сравнения, наши аккумуляторы AGM нового поколения EverExceed обеспечивают не менее 600 циклов разряда такой же глубины, а наши Батареи типа OPzV вообще рекордсмены в этом плане – их ресурс порядка 1500 циклов!

Причиной металлизации сепараторов является осаждение освободившегося свинца в порах сепаратора при эксплуатации аккумуляторной батареи при высокой температуре или высокой плотности электролита. Это приводит к сокращению допустимых сроков хранения АКБ, а также к возможности возникновения коротких замыканий внутри батареи. 

Признаком заводнения аккумулятора является то, что он не заряжается (зарядный ток равен нулю). В электролите при этом плавают белые хлопья. Причина этого явления в том, что разряженный элемент слишком долго находился в электролите низкой плотности. При этом на положительной пластине АКБ образуется слой гидрата свинца, являющегося диэлектриком. Это необратимый процесс: восстановить такой элемент уже не удастся.

 

Пульсар Лимитед – Энергия для Лучшей Жизни!

Сульфатация аккумулятора

Когда перестаёт запускаться двигатель автомобиля, большинство людей решает проблему заменой старого аккумулятора на новый. Аккумуляторы взрываются, в них замыкаются банки, осыпаются пластины и т.д. Чаще причина потери емкости в сульфатации АКБ, при этом заряженной батареи хватает на пару минут включенных фар, потом приборная панель гаснет, а двигатель запустить не удаётся.

При сульфатации в аккумуляторе появляется налет из сернокислого свинца, а при полной разрядке он может занимать всю рабочую поверхность пластин.

Электролит в аккумуляторе состоит из дистиллята и серной кислоты. Вода при заряде расходуется, плотность серной кислоты растёт, а на пластинах полярно вырабатываются такие вещества как свинец на минусовой пластине и окись свинца на плюсовой.

При разряде, из электролита поглощается серная кислота. Из-за расхода активных веществ образуются кристаллы сульфата свинца, которые оседают и запечатывают пластины

При работе АКБ на пластинах вырастают небольшие кристаллы. Емкость батареи восстанавливается при заряде, а пластины самоочищаются.

В иных ситуациях образуются кристаллы большого размера, которые выглядят как светлый налет на пластине. Зарядом аккумулятора такой налет не растворить. Эти кристаллы уменьшают рабочую поверхность пластин и ощутимо снижают емкость батареи.
Чтобы не возникало подобных неприятностей, не рекомендуется разряжать аккумулятор ниже значения в 10 Вольт, и не допускать увеличения плотности серной кислоты, которая и провоцирует усиленный рост сульфата свинца или сульфатацию.

Причины сульфатации

Сульфатация происходит по разным причинам и недостаточно следить только за тем, чтобы АКБ не разряжался в ноль.

Глубокий разряд

Когда аккумулятор разряжается в ноль, сульфатация происходит почти моментально. Для списания АКБ в утиль хватает 1-3 глубоких разрядов.

Отрицательные температуры

Холод губительно влияет на весь автомобиль. При коротких поездках зимой ни двигатель, ни аккумулятор не успевают прогреться. Холодный АКБ не получает необходимый заряд, машине не хватает энергии, чтобы завести двигатель, тем самым провоцируется сульфатация.

Высокая температура

Процесс сульфатации пластин ускоряется летом при температурах под капотом 40 градусов и выше. Оседание сульфатов на рабочих поверхностях в жару происходит быстрее, если АКБ начал разряжаться.

Долгое хранение в недозаряженном состоянии

Заряженный кислотный аккумулятор, которым не пользуются, через 4-6 месяцев разрядится на 30%, через год потеря заряда составит 50-60%. Сульфат появляется, а из-за отсутствия цикла заряда, пластины не очищаются и налет становится крепче. Чем дольше батарея не заряжается, тем выше риск критической сульфатации

Попытка устранить налет добавлением в аккумулятор кислоты или концентрированного электролита не исправит ситуацию. Увеличение концентрации серное кислоты в сочетании с пластинами, пораженными сульфатами, только усугубит процесс.

Даже если бережно относиться к авто и его комплектующим и соблюдать правила эксплуатации, избежать возникновения налёта на пластинах в жару вряд ли удастся. Поэтому осенью следует измерить емкость аккумулятора и сделать при необходимости десульфатацию.

В среднем аккумулятор исправно работает 3-5 лет. После проявляется неизбежный процесс деградации пластин. Но даже после 5 лет есть шанс спасти батарею, если сделать восстановление десульфатацией. Результат зависит от того, насколько сильным повреждениям подверглись пластины.

Нужен аккумулятор?
Подберите АКБ на сайте

Сульфатация пластин аккумулятора: причины образования

Продажа аккумуляторов на сегодняшний день является одной из самых распространенных услуг в сфере автомобильных запчастей.

В зависимости от модели автомобиля, финансовых возможностей и климатических условий владельцы машин выбирают различные аккумуляторные батареи.

Одной из причин выхода автомобильных аккумуляторов из строя является сульфатация пластин.

Что это такое, и почему она может произойти?

Сульфатация пластин – это образование налета сульфата свинца на пластинах аккумулятора. Это является результатом взаимодействия серной кислоты и пластин во время эксплуатации аккумуляторной батареи. Серная кислота является неотъемлемой частью электролита.

Сульфатация пластин может произойти с любой батареей – аккумулятором Тюмень 60А/ч, аккумулятором Bosch, Varta и любым другим.

Сульфатация пластин приводит к быстрому саморазряду аккумулятора и его постепенному выходу из строя раньше гарантийного срока.

Какие существуют основные причины сульфатации пластин аккумулятора?

В качестве первой причины можно назвать глубокий разряд батареи. Если владелец автомобиля забыл, например, выключить магнитолу, фары или другое электрооборудование, что привело к тому, что аккумулятор сел, это является первым шагом к сульфатации пластин.

Второй причиной может стать длительное хранение аккумуляторной батареи в разряженном состоянии. Некоторые владельцы специализированных магазинов не соблюдают правил хранения аккумуляторов и не следят за их уровнем заряда. Это может привести к разряду акб и запуску процесса сульфатации.

Третьей причиной сульфатации пластин является недостаточное количество электролита. При работе аккумулятора с недостаточным количеством электролита пластины начинают выкипать и быстро выходят из строя.

Сульфатация пластин в большинстве случаев происходит из-за несоблюдения правил эксплуатации батареи, отсутствия надлежащего ухода и из-за халатности владельца или продавца.

Сеть специализированных магазинов “Центр-АКБ” строго соблюдает правила хранения аккумуляторов.

Купить автомобильные аккумуляторы и батареи для любого другого вида техники вы сможете в магазинах “Центр-АКБ”.

Адреса магазинов:

•  г. Нижний Новгород, ул. Березовская, 96а
•  г. Нижний Новгород, ул. Деловая, д.7, к.5
•  г. Нижний Новгород, проспект Кирова, 12.

Как соединены пластины в аккумуляторе. Из чего состоит аккумулятор. Что же под верхней крышкой

Аккумулятор — это важнейшая деталь машины, поэтому поддержание батареи в исправном состоянии будет являться залогом эффективного запуска двигателя, а также бесперебойной работы бортовых потребителей электричества. Чтобы правильно эксплуатировать АКБ необходимо ознакомиться с основными принципами работы этого устройства. В этой статье будут подробно рассказано, как устроен автомобильный аккумулятор.

Содрежание

Из чего состоит аккумулятор

Автомобильный элемент питания собирается на заводе из многих элементов, поэтому для понимания принципа работы источника электрического тока необходимо знать назначение каждого компонента. Аккумуляторная батарея состоит из следующих частей.

Корпус. Современная АКБ изготавливается из ударопрочного полипропилена. Этот материал хорошо переносит не только повышенные механические нагрузки и вибрации, но и устойчив к воздействую кислоты, которая в виде раствора заполняет внутренние полости батареи. Кроме этого полипропилен устойчив к большим перепадам температуры. Корпус АКБ разделён на 6 герметически отделённых между собой секций, в которые, в процессе изготовления батареи, устанавливаются свинцовые электроды и сепараторы.

Сепараторы. Сепараторы устанавливаются между электродами и служат диэлектриками, которые надёжно предохраняет элементы батареи от короткого замыкания. Эти элементы также изготавливаются из кислотоустойчивого полимера, который не разрушается при воздействии агрессивной среды в течение всего времени эксплуатации АКБ.

Электроды. В большинстве выпускаемых аккумуляторных батарей используются свинцовые пластины с различными примесями, в ячейках которых находится масса, состоящая из свинцового порошка и серной кислоты. Пластины современных аккумуляторов могут быть изготовлены из свинца легированного кальцием, что позволяет значительно увеличить ресурс батареи.

Электролит. Электролит представляет собой раствор серной кислоты и дистиллированной воды. Эта жидкость необходима для того, чтобы электрический ток свободно протекал от отрицательных электродов к положительным. В дорогих батареях вместо жидкого электролита он может быть запечатанным использован гель. Благодаря этим качествам гелевые аккумуляторы выпускаются в виде полностью необслуживаемых изделий.

Клеммы. У всех батарей имеются клеммы, они могут быть разных типов стандартные (европейские), ASIA (тонкие конусы для азиатских автомобилей) и винтовые (для американских автомобилей). Изредка можно встреть батареи с четырьмя клеммами на корпусе.

Дополнительный функционал:

• У необслуживаемых батарей вместо стандартных шести пробок по бокам имеются 2 клапана сброса давления (в случае закипания электролита через них будет сбрасываться газ).
• Некоторые аккумуляторы оснащены «глазком», с помощью которого можно легко определить степень заряженности и уровень электролита.

Как устроен аккумулятор

Аккумуляторная батарея устроена таким образом, чтобы в результате подачи на её клеммы постоянного тока происходило эффективное накапливание электрической энергии. Автомобильная АКБ состоит из 6 изолированных друг от друга ёмкостей, в которых находятся отрицательные и положительные пластины, отделённые между собой сепараторами.

Каждая такая банка позволяет аккумулировать электрический ток напряжением до 2,1 В. Для получения стандартного напряжения бортовой сети автомобиля, применяется схема последовательного подключения таких электрических элементов. Немаловажной особенностью современных кислотных аккумуляторов является полная герметизация корпуса изделия. Несмотря на невозможность обслуживания устройств накопления электроэнергии этого типа, их функциональность и безопасность использования находится на более высоком уровне по сравнению с изделиями с пробками.

Принцип работы аккумулятора

Автомобильный свинцовый аккумулятор представляет собой восстанавливаемый химический элемент питания, в котором образование электричества происходит в результате реакции между двуокисью свинца, губчатым свинцом и раствором серной кислоты.

При подаче постоянного тока на клеммы аккумулятора на отрицательных пластинах образуется чистый свинец, а на положительных – диоксид свинца. При подключении батареи к различным устройствам и агрегатам, потребляющим электроэнергию, происходит обратный процесс, при котором на отрицательных электродах образуется сульфат свинца, а из электролита высвобождается чистая вода.

В зависимости от типа аккумуляторной батареи такая последовательность может повторяться тысячи раз, прежде чем произойдёт сульфатация или разрушение пластин.

Особенности конструкций

Аккумуляторные батареи могут существенно отличаться друг от друга. К особенностям конструкции АКБ можно отнести:

1. Размер аккумулятора.
2. Состав металлического сплава пластин.
3. Вид электролита.
4. Расположение электрических выводов на корпусе.

От размера пластин и количества электролита в каждой банке будет зависеть ёмкость АКБ, поэтому изделия, устанавливаемые для запуска дизельных установок грузовых автомобилей, могут в несколько раз превышать по массе и объёму батареи для легковых авто.

От вида свинцового сплава будет зависеть внутреннее электрическое сопротивление батареи и устойчивость элемента к воздействию агрессивной среды. Также состав металла будет влиять на интенсивность испарения влаги, поэтому для необслуживаемых моделей пластины изготавливаются из легированного кальцием свинца.

От вида электролита, применяемого в банках аккумулятора, также зависит большое количество параметров батареи. Жидкий раствор замерзает при низких температурах воздуха, а при кипении приводит к испарению воды, поэтому замена его на гель позволяет существенно увеличить ресурс изделий. Гелевые аккумуляторы значительно лучше переносят глубокий разряд, что позволяет использовать их не только в качестве пусковых устройств, но и для питания силовых электрических установок.

Аккумуляторы могут отличаться и по расположению клемм на корпусе. Этот параметр следует обязательно учитывать при подборе новой АКБ, иначе потребуется удлинять плюсовой провод автомобиля, подключаемый к источнику питания.

Знание — сила, особенно, когда дело доходит до аккумулятора Вашего автомобиля и его (автомобиля) электрической системы. На самом деле, если двигатель — сердце нашего автомобиля, то — это его центральная нервная система (а, может быть, даже и душа) — он хранит и производит электроэнергию, а также контролирует силу тока электросети. Последнее, что Вы хотели бы — это остаться на пустынной трассе с умершим аккумулятором. Чем больше Вы знаете об аккумуляторе и электрической системе в целом, тем меньше вероятности попасть в такую ситуацию.

Как работает автомобильный аккумулятор?

Автомобильный аккумулятор обеспечивает всю электросистему машины необходимым количеством электроэнергии для питания всех электрических компонентов в Вашем автомобиле. И речь здесь идёт о довольно огромной ответственности. Без аккумулятора автомобиль, как Вы, наверное, уже поняли, никуда не поедет. Давайте взглянем на то, как работает этот мощный маленький ящик!

Химическая реакция — это главный принцип работы аккумулятора: он попросту преобразует химическую энергию в электрическую, необходимую для питания Вашего автомобиля, обеспечения напряжением стартера и множества других электрических узлов машины, а также электрическую — обратно в химическую. Ещё одна важная функция аккумулятора — он обеспечивает постоянство силы тока — он также стабилизирует напряжение для того, чтобы двигатель работал.

По-простому принцип работы аккумулятора можно охарактеризовать так: химические процессы в нём приводят в появлению электрического тока, которым питается автомобиль — особенно полезен такой ток, и больше всего его потребляется, когда Вы стартером раскручиваете двигатель, заводя его; когда же автомобиль заведён, то двигатель крутит генератор — и здесь мы видим процесс превращения механической энергии (кручение генератора) в электрическую — в свою очередь генератор передаёт произведённый им ток аккумулятору, и тот превращает уже электроэнергию в химическую — аккумулирует её, сохраняет, чтобы затем опять «накормить» ей тот стартер или любые иные электрические системы автомобиля, когда генератор не работает или же когда электроэнергии, производимой генератором недостаточно для обеспечения всех систем автомобиля.

Автомобильный аккумулятор имеет два полюса: один положительный и второй — отрицательный, и Вы, наверное, уже знаете это, если хотя бы раз видели или отсоединяли/крепили клеммы аккумулятора. Эти полюсы подключаются к машине и отвечают за питание ряда очень важных механизмов автомобиля, в том числе:

• Запуск двигателя
• Воспроизведение аудиосистемы
• Все световые механизмы (фары, задние фонари, разного рода подсветки и т.п.)
• Стеклоочистители
• Многое-многое другое.

В подавляющем большинстве случаев аккумулятор состоит из шести ячеек. В каждую ячейку помещаются два электрода, представляющих собой и изготовленных из восьми перекрывающихся металлических пластин. Эти восемь перекрывающихся металлических пластин образуют то, что известно как «гальванический элемент». Таким образом, в общей сложности каждая ячейка включает 2 электрода и 16 пластин. Именно через эти пластина производится питание электричеством автомобиля. Но как это работает?

На самом деле, всё достаточно просто — давайте резюмируем вышеописанное:

• Батарея состоит из шести ячеек
• Каждая ячейка состоит из двух наборов пластин
• Каждый набор пластин включает в себя восемь перекрывающихся металлических пластин

А теперь немного химии…

Первый набор пластин в ячейке является положительным, а второй — отрицательным. Положительное сетка покрыта оксидом свинца и приносит электроны в ячейку. Отрицательный набор покрыт непосредственно свинцом, и он, наоборот, освобождает электроны. Металлические пластины — помните, восемь из них в каждой сетке, 16 в каждой ячейке — находятся в смеси воды и серной кислоты (на самом деле в этой концентрации только около 35 процентов серной кислоты, но этого более чем достаточно, чтобы, например, прожечь одежду и сильно обжечь кожу. Эта смесь действует как электролит — вещество, которое хорошо проводит электричество.

Когда аккумулятор заряжается (от генератора или другими способами), то происходит химическая реакция окисления свинца на положительном заряде, в результате чего электролит насыщается серной кислотой и удельный вес электролита повышается. Когда же аккумулятор, наоборот, разряжается, питая какие-либо электросистемы автомобиля (мы помним, что основной потребитель — это стартер), то за счёт восстановления свинца на другом — отрицательном наборе пластин, в результате которого образуется больше воды, и, следовательно, удельный вес электролита уменьшается. При этом, химический процесс в каждой из пластин настолько ничтожен, что выделяется очень мало энергии, но на выходе из аккумулятора легкового автомобиля, когда все эти реакции проходят по всем 6 ячейкам, мы и получаем уже сокровенные 12 Вольт.

Возможные неполадки аккумулятора

Аккумулятор со временем приходит в негодность — это естественный его износ и, кроме того, разного рода вредные процессы в нём и воздействия на него могут значительно укоротить срок его жизни. И первыми симптомами того, что в аккумуляторе есть неполадки, являются неспособность завести автомобиль (особенно, в морозную погоду).

Итак, какие же могут быть проблемы с аккумулятором?

• Низкий уровень жидкости в аккумуляторе: автомобильные аккумуляторы обычно имеют небольшую часть корпуса в виде полупрозрачной полосы — чтобы Вы всегда могли следить за уровнем жидкости Вашего аккумулятора. Если уровень жидкости ниже свинцовых пластин (проводник электричества) внутри аккумулятора, то это самое время, чтобы либо долить её, либо заменить аккумулятор .
• «Отёк» аккумулятора — это когда корпус Вашего аккумулятора выглядит так, как-будто он съел очень много и вздулся. Это может указывать на срочную замену аккумулятора. Можно обвинить избыточное количества тепла в качестве причины вздутия аккумулятор и, как следствие, уменьшения срока службы аккумулятора.
• Запах тухлых яиц от аккумулятора: Вы можете заметить острый запах тухлого яйца (на самом деле, это запах серы) вокруг своей батареи. Причина: протечка аккумулятора. Протечка эта, кроме запаха, также вызывает коррозию вокруг клемм.

В широком смысле слова в технике под термином «Аккумулятор» понимается устройство, которое позволяет при одних условиях эксплуатации накапливать определенный вид энергии, а при других — расходовать ее для нужд человека.

Их применяют там, где необходимо собрать энергию за определенное время, а затем использовать ее для совершения больших трудоемких процессов. Например, гидравлические аккумуляторы, используемые в шлюзах, позволяют поднимать корабли на новый уровень русла реки.

Электрические аккумуляторы работают с электроэнергией по этому же принципу: вначале накапливают (аккумулируют) электричество от внешнего источника заряда, а затем отдают его подключенным потребителям для совершения работы. По своей природе они относятся к химическим источникам тока, способным совершать много раз периодические циклы разряда и заряда.

Во время работы постоянно происходят химические реакции между компонентами электродных пластин с заполняющим их веществом — электролитом.

Принципиальную схему устройства аккумулятора можно представить рисунком упрощенного вида, когда в корпус сосуда вставлены две пластины из разнородных металлов с выводами для обеспечения электрических контактов. Между пластинами залит электролит.

Работа аккумулятора при разряде

Когда к электродам подключена нагрузка, например, лампочка, то создается замкнутая электрическая цепь, через которую протекает ток разряда. Он формируется движением электронов в металлических частях и анионов с катионами в электролите.

Этот процесс условно показан на схеме с никель-кадмиевой конструкцией электродов.

Здесь в качестве материала положительного электрода используют окислы никеля с добавками графита, которые повышают электрическую проводимость. Металлом отрицательного электрода работает губчатый кадмий.

Во время разряда частицы активного кислорода из окислов никеля выделяются в электролит и направляются на отрицательные пластины, где окисляют кадмий.

Работа аккумулятора при заряде

При отключенной нагрузке на клеммы пластин подается постоянное (в определенных ситуациях пульсирующее) напряжение большей величины, чем у заряжаемого аккумулятора с той же полярностью, когда плюсовые и минусовые клеммы источника и потребителя совпадают.

Зарядное устройство всегда обладает большей мощностью, которая «подавляет» оставшуюся в аккумуляторе энергию и создает электрический ток с направлением, противоположным разряду. В результате внутренние химические процессы между электродами и электролитом изменяются. Например, на банке с никель кадмиевыми пластинами положительный электрод обогащается кислородом, а отрицательный — восстанавливается до состояния чистого кадмия.

При разряде и заряде аккумулятора происходит изменение химического состава материала пластин (электродов), а электролита не меняется.

Способы соединения аккумуляторов

Параллельное соединение

Величина тока разряда, которую может выдержать одна банка, зависит от многих факторов, но в первую очередь от конструкции, примененных материалов и их габаритов. Чем значительнее площадь пластин у электродов, тем больший ток они могут выдерживать.

Этот принцип используется для параллельного подключения однотипных банок у аккумуляторов при необходимости увеличения тока на нагрузку. Но для заряда такой конструкции потребуется поднимать мощность источника. Этот способ используется редко для готовых конструкций, ведь сейчас намного проще сразу приобрести необходимый аккумулятор. Но им пользуются производители кислотных АКБ, соединяя различные пластины в единые блоки.

Последовательное соединение

В зависимости от применяемых материалов, между двумя электродными пластинами распространенных в быту аккумуляторов может быть выработано напряжение 1,2/1,5 или 2,0 вольта. (На самом деле этот диапазон значительно шире.) Для многих электрических приборов его явно недостаточно. Поэтому однотипные аккумуляторы подключают последовательно, причем это часто делают в едином корпусе.

Примером подобной конструкции служит широко распространенная автомобильная разработка на основе серной кислоты и свинцовых пластин-электродов.

Обычно в народе, особенно среди водителей транспорта, принято называть аккумулятором любое устройство, независимо от количества его составных элементов — банок. Однако, это не совсем правильно. Собранная из нескольких последовательно подключенных банок конструкция является уже батареей, за которой закрепилось сокращенное название «АКБ» . Ее внутреннее устройство показано на рисунке.

Любая из банок состоит из двух блоков с набором пластин для положительного и отрицательного электродов. Блоки входят друг в друга без металлического контакта с возможностью надежной гальванической связи через электролит.

При этом контактные пластины имеют дополнительную решетку и отдалены между собой разделительной пластиной — сепаратором.

Соединение пластин в блоки увеличивает их рабочую площадь, снижает общее удельное сопротивление всей конструкции, позволяет повышать мощность подключаемой нагрузки.

С внешней стороны корпуса такая АКБ имеет элементы, показанные на рисунке ниже.

Из него видно, что прочный пластмассовый корпус закрыт герметично крышкой и сверху оборудован двумя клеммами (обычно конусной формы) для подключения к электрической схеме автомобиля. На их выводах выбита маркировка полярности: «+» и «-». Как правило, для блокировки ошибок при подключении диаметр положительной клеммы немного больше, чем у отрицательной.

У обслуживаемых аккумуляторных батарей сверху каждой банки размещена заливная горловина для контроля уровня электролита или доливки дистиллированной воды при эксплуатации. В нее вворачиваются пробка, которая предохраняет внутренние полости банки от попадания загрязнений и одновременно не дает выливаться электролиту при наклонах АКБ.

Поскольку при мощном заряде возможно бурное выделение газов из электролита (а этот процесс возможен при интенсивной езде), то в пробках делаются отверстия для предотвращения повышения давления внутри банки. Через них выходят кислород и водород, а также пары электролита. Подобные ситуации, связанные с чрезмерными токами заряда, желательно избегать.

На этом же рисунке показано соединение элементов между банками и расположение пластин-электродов.

Стартерные автомобильные АКБ (свинцово-кислотные) работают по принципу двойной сульфатации. На них во время разряда/заряда происходит электрохимический процесс, сопровождающийся изменением химического состава активной массы электродов с выделением/поглощением в электролит (серную кислоту) воды.

Этим объясняется повышение удельной плотности электролита при заряде и снижение при разряде батареи. Другими словами, величина плотности позволяет оценивать электрическое состояние АКБ. Для ее замера используют специальный прибор — автомобильный ареометр.

Входящая в состав электролита кислотных батарей дистиллированная вода при отрицательной температуре переходит в твердое состояние — лед. Поэтому, чтобы автомобильные аккумуляторы не замерзали в холодное время, необходимо применять специальные меры, предусмотренные правилами эксплуатации.

Какие существуют типы аккумуляторов

Современное производство для различных целей выпускает более трех десятков разнообразных по составу электродов и электролиту изделий. Только на основе лития работает 12 известных моделей.

В качестве металла электродов могут встретиться:

Они влияют на электрические выходные характеристики, а, следовательно, на область применения.

Способность выдерживать кратковременно большие нагрузки, возникающие при раскрутке коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания электродвигателями-стартерами, характерна для свинцово-кислотных АКБ. Они широко используются в транспорте, источниках бесперебойного питания и системах аварийного электроснабжения.

Стандартные (простые батарейки) обычно заменяют никель кадмиевыми, никель-цинковыми и никель-металлгидридными аккумуляторами.

А вот литий-ионные или литий-полимерные конструкции надежно работают в мобильных и компьютерных устройствах, строительном инструменте и даже электромобилях.

По виду применяемого электролита аккумуляторы бывают:

кислотными;

щелочными.

Существует классификация аккумуляторов по назначению. Например, в современных условиях появились устройства, используемые для передачи энергии — подзаряда других источников. Так называемый внешний аккумулятор выручает владельцев многих мобильных устройств в условиях отсутствия переменной электрической сети. Он способен многократно заряжать планшет, смартфон, мобильник.

Все эти аккумуляторы имеют однотипный принцип работы и подобное устройство. Например, пальчиковая литий-ионная модель, представленная на рисунке ниже, повторяет во многом конструкцию рассмотренных ранее кислотных АКБ.

Здесь мы видим те же электроды-контакты, пластины, сепаратор и корпус. Только выполнены они с учетом других условий работы.

Основные электрические характеристики аккумулятора

На эксплуатацию устройства влияют параметры:

емкость;

плотность энергии;

саморазряд;

температурный режим.

Емкостью называют максимальный заряд у аккумулятора, который он способен отдать во время разряда до наименьшего напряжения. Ее выражают в кулонах (система СИ) и ампер часах (внесистемная единица).

Как разновидность емкости существует «энергетическая емкость», определяющая энергию, отдаваемую при разряде до минимально допустимого напряжения. Она измеряется джоулями (система СИ) и ватт-часами (внесистемная единица).

Плотность энергии выражается соотношением количества энергии к весу или объему аккумулятора.

Саморазрядом считают потери емкости после заряда при отсутствии нагрузки на клеммах. Он зависит от конструкции и усиливается при нарушениях изоляции между электродами по многочисленным причинам.

Температурный режим эксплуатации влияет на электрические свойства и при серьезных отклонениях от указанной производителем нормы может вывести аккумулятор из строя. Жара и холод недопустимы, они влияют на протекание химических реакций и давление среды внутри банки.

АКБ окружают людей в их повседневной жизни буквально повсюду – в мелкой и крупной домашней технике, средствах связи, любимом автомобиле. Несмотря на это, многие не знают, каков принцип работы аккумулятора, и посему не умеют с ним обращаться. На самом деле есть один генеральный принцип, которому подчинена работа батарей всех видов. Это обратимые химические реакции, происходящие циклично. Во время разряда аккумуляторной батареи происходит превращение энергии химической в электрическую, что обеспечивает работу технического устройства, к которому подключен АКБ. Когда запас этой энергии будет исчерпан на определенный процент, производят зарядку аккумулятора. Во время нее также идут химические превращения, но уже с обратным эффектом. То есть поступление электрического тока вызывает накопление запасов химической энергии.

Отличают разные аккумуляторы между собой два аспекта – тип электролита и материал, из которого выполнены электроды. Основой для электролита выступают кислоты или щелочи, которые после разбавления водой или другими добавками приобретают вид готовой гомогенной смеси различной консистенции (жидкой либо гелевой). Вещество, выступающее электродом, способно изменять свойства готового изделия. Самыми распространенными являются литиевые, свинцовые и никель-кадмиевые батареи.

Об автомобильных аккумуляторах

Принцип работы стандартного автомобильного аккумулятора опирается на его конструкцию и не зависит от того, залит в него кислотный или щелочной электролит.

Внутри диэлектрического и нерастворимого серной корпуса из специального пластика помещаются шесть банок-батареек, последовательно прикрепленных друг к другу. В каждой из этих банок есть по несколько электродов с зарядами «плюс» и «минус», которые выглядят как отводящая ток решетка, смазанная специальной химически активной массой.

Чтобы решетки с разными знаками случайно не соприкоснулись и не закоротили, каждая из них погружена в разделитель из полиэтилена. Сами электроды сделаны обычно из свинца с разнообразными примесями.

Если быть точным, то таких свинцовых решеток бывает три вида:

• Малосурьмянистые . И аноды, и катоды сделаны из сплава свинец+сурьма и требуют мало обслуживающих процедур.
• Кальциевые . Здесь примесь, соответственно, кальций. Такие электроды вообще не нужно обслуживать.
• Гибридные . Один электрод, с минусом, делается из кальциевого сплава, а положительный содержит сурьму.

Можно с уверенностью утверждать, что свинцово-кислотный — самый востребованный и распространенный для авто. Принцип работы свинцового аккумулятора основывается на активном взаимодействии серной кислоты с диоксидом свинца.

Когда батарея эксплуатируется, то есть нужна электрическая энергия, на катоде свинец окисляется, а его диоксид на аноде, напротив, участвует в восстановительной реакции. При зарядке, как нетрудно догадаться, взаимодействия идут в обратную сторону.

Это все происходит за счет кислоты в электролите, часть ее распадается, соответственно, концентрация падает. Именно этим обусловлена необходимость периодически обновлять жидкость в батарее.

С гелевыми аккумуляторами такого не случается. Состояние электролита в них не позволяет ему испаряться, если, конечно, не перегреть АКБ во время подзарядки.

Именно благодаря отсутствию необходимости периодически восполнять запасы активного вещества батареи с желеобразным электролитом относят к категории . Еще одно их преимущество в том, что гель не отсоединяется от электрических контактов, а значит, невозможны внезапные сбои и замыкания.

Как устроен литий-ионный аккумулятор?

Его конструкция не отличается сложностью: анод из пористого углерода, литиевый катод, пластина-сепаратор между ними и проводник тока – вещество-электролит. Во время разрядки ионы отделяются от анода и движутся на литий по электролиту, минуя сепаратор. Во время питания батареи все происходит с точностью до наоборот – литий отдает ионы, углерод принимает. Так и происходит процесс ионного круговорота между разнозарядными электродами литий-ионной батареи.

Точный состав катода может отличаться в конкретной модели или у определенного производителя АКБ. Дело в том, что многие фирмы тестируют разнообразные типы литиевых соединений для того чтобы изменять показатели устройств по своему усмотрению.

Впрочем, очевидно – улучшая одни характеристики, неизбежно приходится жертвовать другими. Чаще всего с повышенной емкостью, заботой об эксплуатирующих его людях и природной среде оказываются чрезмерно дорогостоящими или требуют слишком много внимания.

Но чего не отнять у батарей с литием, что составляет их принципиальную разницу с другими типами аккумуляторов, так это низкий уровень саморазряда.

Li-Pol аккумуляторные батареи

Литий-полимерные — это следующий этап развития литий-ионных АКБ. Принципиальная разница понятна из названия — в качестве электролита начинает использоваться полимерное соединение. Из-за прочности существующих в нем химических связей такой аккумулятор становится максимально безопасным, неправильная эксплуатация может сломать его самого, но не нанести вред владельцу, как это бывало с литиевыми АКБ с жидким наполнителем. Полимерный неопасно перегревать или протыкать острым предметом, в то время как жидкостной элемент уже давно бы взорвался.

Еще один огромный плюс Li-Pol батарей — их огромная проводимость. Из-за того, что в процессе реакций на анодах и катодах батарея приобретает свойства хорошего полупроводника, она способна передавать ток, в разы превышающий ее собственную электроемкость.

Щелочные батареи

Методика функционирования щелочного аккумулятора основывается на химических превращениях в щелочной среде. Именно поэтому для электродов таких АКБ применяют соединения металлов, которые активно взаимодействуют именно со щелочами.

Гидроокись никеля на электроде с положительным зарядом превращается в гидрат его закиси из-за череды реакций со свободными ионами в электролите. На катоде в это же время идут похожие взаимодействия, но только с образованием гидрата окиси железа. Между только что создавшимися веществами образуется разница в потенциалах, за счет которой и выделяется электроэнергия. В процессе подзарядки реакции те же самые, только в обратном порядке, вещества восстанавливаются до исходных.

Ni-Cd аккумулятор

Обычно применяют для некрупной техники, например, для шуруповерта. Принцип их устройства и работы схож с автомобильным АКБ, только в гораздо меньших масштабах – те же последовательно соединенные несколько маленьких батареек, совместно вырабатывающих нужные электрические показатели, а внутри них – уже знакомые аноды, катоды, пластины сепараторов и жидкий электролит.

Специфические характеристики, присущие только этому типу аккумуляторов, обеспечивают именно химические свойства никеля и кадмия. Они же накладывают и обязательство быть осторожным, особенно при . Это вызвано тем, что кадмий – довольно токсичный элемент.

При аккуратной же эксплуатации шуруповертов с такими АКБ приборы гарантированно будут работать долгое время на высокой мощности, в любых погодных и температурных условиях. К тому же их можно очень быстро заряжать.

Ni-MH аккумулятор

По своему устройству и механизму работы никель-металл-гидридные батареи очень похожи на кадмиевые и были изобретены практически сразу после них. Основное отличие состоит в материале, из которого изготовлен отрицательный электрод.

В аккумуляторах типа он состоит из особого справа металлов, которые абсорбируют водород. Часть из них реагируют с ионами электролита с выделением тепловой энергии, другая часть – с ее поглощением, в результате чего возможно безопасное и экологически безвредное использование такого устройства.

Как работает зарядное устройство для АКБ?

ЗУ для аккумулятора обычно состоит из выпрямителя и трансформатора и создает ток с постоянным напряжением около 14 вольт. Также хорошие приборы содержат элементы, которые следят за напряжением на питаемом аккумуляторе и в нужный момент выключают зарядку.

По ходу процесса работы зарядного устройства для автомобильного аккумулятора или для любого другого подаваемый им ток сам собой падает. Вызвано это тем, что в заряжающемся АКБ увеличивается сопротивление, и он больше не пропускает ток с большим напряжением. Если в зарядке есть измеритель, то он фиксирует тот момент, когда в батарее достигнуто напряжение в 12В, после чего ее можно отключать от сети.

АКБ – вещь не такая сложная, как может показаться. Ее устройство легко понять, к тому же, принцип работы одинаков для разных видов. Знать его владельцу аккумулятора хоть в машине, хоть в настенных часах, очень полезно – это поможет поступать правильно на всех этапах – выбора, обслуживания и утилизации батарейки.

Автономные источники электроэнергии являются одними из самых полезных изобретений человечества. Что такое телефон или радио, в которых не установлены Устройство многих приспособлений, а также условия их использования не всегда предусматривают наличие постоянного сетевого электропитания, поэтому такие источники электроэнергии позволяют с комфортом осуществлять свою деятельность практически в любой точке мира. После небольшого предисловия давайте приступим к статье.

Что такое аккумуляторная батарея?

В широком смысле под этим понятием подразумевают устройство, что при одних условиях использования может накапливать какой-либо вид энергии, а при других — расходовать, чтобы удовлетворить нужды человека.

Аккумуляторы аккумулируют электричество от внешнего источника питания, а потом отдают её подключенным потребителям, чтобы они смогли делать свою работу. Так, когда устройства работают, постоянно протекают химические реакции между электролитом и электродными пластинами. Кстати, подобная конструкция размещена в банках, из которых и формируются аккумуляторные батареи. Устройство данных конструкций предусматривает создание напряжения, как правило, 1,2-2 В, что весьма мало. Поэтому для увеличения показателей источников питания и применяются разные типы соединения.

Как работают при

Устройство данных источников питания предусматривает подключение к плюсу и минусу. Функционируют они следующим образом: когда к электродам подключается нагрузка (в качестве примера можно рассмотреть лампочку), то возникает замкнутая электрическая цепь. По ней начинает протекать ток разряда. Формируется он благодаря движению электронов, анионов и катионов. Более детальную информацию о том, что и как протекает, можно рассказать только на конкретном примере.

Допустим, что у нас есть аккумулятор, где положительный электрод — это окись никеля, в который был добавлен графит для повышения проводимости. Для отрицательной пластины применяли губчатый кадмий. Так вот, когда идёт разряд, то частицы активного кислорода выделяются и попадают в электролит. При этом от них отделяются части, которые идут как электричество (те же электроны). Затем частицы активного кислорода направляются в сторону отрицательных пластин, где они окисляют кадмий.

Функционирование аккумулятора при заряде

Необходимо отключить нагрузку на клеммах пластин. На них же подаётся, как правило, постоянное напряжение (но может быть и пульсирующее, зависит от случая), которое больше, чем величина батареи, что заряжается. Причем полярность должна быть одинаковой. То есть минусовые и плюсовые клеммы потребителя и источника обязаны совпадать. Учтите, что обязательно должно обладать большей мощностью, чем есть в аккумуляторе, чтобы подавлять остатки энергии в нем и создавать электрический ток, направление которого будет противоположным разряду. В результате меняются и химические процессы, которые протекают в аккумуляторной батарее.

Давайте рассмотрим пример из предыдущего подпункта статьи. Здесь уже положительный электрод будет обогащаться кислородом, а на отрицательном восстановится чистый кадмий. Подводя итог, можно сказать, что во время заряда и разряда меняется только химический состав электродов. Это не относится к электролиту. Но он может испаряться, что негативно будет сказываться на времени работы батареи.

Итак, мы рассмотрели принцип работы любого аккумулятора. Теперь давайте узнаем, как во время эксплуатации можно улучшить их характеристики.

Параллельное соединение

Величина тока зависит от значительного количества факторов. В первую очередь под этим понимают конструкцию, применяемые материалы и их габариты. Чем большую площадь имеют электроды, тем большие показатели тока они смогут выдержать. Этот принцип используется для параллельного соединения однотипных банок в аккумуляторах. Такое делается, если необходимо увеличить значение тока, что идёт на нагрузку. Но вместе с этим приходится и поднимать мощность источника энергии.

Последовательное соединение

Если рассматривать банки, из которых состоят аккумуляторные батареи, то необходимо сказать, что они находятся, как правило, в одном корпусе. Подобный тип соединения используется, чтобы получить большие показатели напряжения с меньшими потерями.

Увидеть применение этой конструкции можно, разобрав автомобильные батареи, которые являются свинцово-кислотными. Стоит сказать, что этот тип применяется не только в устройстве автомобильного аккумулятора, это просто самый вероятный способ разобрать, как же работает подобный тип соединения. В таком случае необходимо позаботится о том, чтобы не было металлического контакта, а существовала надежная гальваническая связь через электролит. Но это только нужно понимать в отношении данного типа. В других случаях по-другому будет реализовываться поставленная задача соединения.

Типы аккумуляторных батарей

Они разнятся из-за своего предназначения, возможностей, реализации и материала. На данный момент современным производством освоен выпуск больше трех десятков типов, которые отличаются своим составом электродов, а также применяемым электролитом. Так, например, li-ion аккумуляторы могут похвастаться семейством из 12 известных моделей. Условно можно выделить следующие типы:

1. Свинцово-кислотные.
2. Литиевые.
3. Никель-кадмиевые.

Это самые популярные представители. Но для понимания возможностей предлагаем ознакомиться со списком материалов, которые могут выступать в качестве электродов:

• железо;
• свинец;
• титан;
• литий;
• кадмий;
• кобальт;
• никель;
• цинк;
• ванадий;
• серебро;
• алюминий;
• ряд других элементов, которые, впрочем, встречаются очень редко.

Использование разных материалов влияет на получаемые выходные характеристики и, следовательно, на сферу применения. Так, к примеру, li-ion аккумуляторы применяются в компьютерных и мобильных устройствах. Тогда как никель-кадмиевые используются в качестве замены стандартных гальванических элементов. Теоретически все типы аккумуляторных батарей могут работать с любой нагрузкой. Вопрос только в том, насколько оправданным является такое применение.

Основные характеристики

Мы уже рассмотрели, что такое аккумуляторные батареи, устройство этих конструкций, из чего их делают. Теперь давайте сосредоточимся на том, что влияет на их эксплуатацию. Важными для нас характеристиками являются:

1. Плотностью называют характеристику соотношения количества энергии к объему или весу аккумулятора.
2. Емкостью именуют значение максимального заряда аккумулятора, которое он может отдать во время процесса разряда, пока не будет достигнуто наименьшее напряжение. Данный показатель выражается в ампер-часах или кулонах. Также может указываться энергетическая емкость. Она измеряется в ватт-часах или джоулях. Задача такой емкости — сообщать о количестве энергии, что отдаётся во время разряда до достижения минимального допустимого напряжения.
3. Температурный режим оказывает влияние на электрические свойства аккумуляторной батареи. Когда есть серьезные отклонения от рекомендованного производителем диапазона эксплуатации, то существует высокая вероятность выхода источника питания из строя. Это объясняется тем, что холод и жара влияют на интенсивность протекания химических реакций, а также на внутреннее давление.
4. Саморазрядом именуют потери емкости, которые происходят после заряда батареи, когда отсутствует нагрузка на клеммах. Во многом этот показатель зависит от конструктивного исполнения и может увеличиваться, если нарушилась изоляция.

Вот такие характеристики аккумуляторных батарей и предоставляют для нас наибольший интерес. Конечно, если придётся делать что-то новое и эксклюзивное, ранее невиданное, то может понадобиться и что-то ещё. Но это весьма маловероятно.

Устройство электродов

В качестве примера мы возьмём свинцовые пластины. Хотя таковыми они были раньше. Современные пластины изготавливаются из свинцово-кальциевого сплава. Благодаря этому достигается низкий уровень саморазряда батареи (50% емкости теряется за 18 месяцев). Также это позволяет экономно расходовать воду (всего 1 грамм на ампер-час).

Можно встретить и гибридную конструкцию, где, кроме свинца, в положительный электрод добавляется сурьма, а в отрицательный — кальций. Правда, в таких случаях имеется повышенный расход воды. Чтобы повысить стойкость к коррозийным процессам, добавляют олово или серебро.

Электроды изготавливаются с решетчатой структурой, их покрывают слоем активной массы. Принцип работы аккумуляторной батареи в немалой степени зависит от того, какой материал используется для пластин. Мы рассматриваем свинцовые, которые просты для изучения, но ориентироваться на них всегда не рекомендуем.

Электролит

Рассматриваем все те же свинцово-кислотные батареи. В качестве электролита, в который они помещаются, чаще всего выступает серная кислота. Она обладает определённой плотностью, которая может меняться в зависимости от В данном случае действует принцип: чем больше, тем выше. Со временем электролит улетучивается, и емкость аккумуляторной батареи падает. На сроке службы сказываются особенности эксплуатации (соблюдение техники безопасности). В батареях электролит может быть двух типов:

• жидким;
• в виде пропитанного специального материала.

На данный момент наиболее распространён первый тип.

Эксплуатация аккумуляторных батарей

Использование аккумуляторов можно наблюдать практически везде. Вспомните свои мобильные телефоны или источники для компьютеров. В качестве примера можно привести и обычный фонарик (современные образцы всё чаще изготавливаются со встроенным аккумулятором и не рассчитаны на гальванические элементы). А автомобили? Системы «стоп-старт» и рекуперативного торможения работают от аккумуляторов, причем они выдвигают высокие требования к пусковому току, глубокому разряду и долговечности. Как видите, без этих источников питания сложно обойтись в современной жизни любому человеку.

Схема построения аккумуляторной батареи

Мы рассмотрели основную информацию о данных устройствах. Давайте ещё уделим внимание такому понятию, как схема аккумуляторной батареи. Ведь в рамках статьи по нему прошлись только вскользь. Аккумулятор современной схемы, согласно истории, был впервые создан французским физиком Гастоном Плантом. Площадь его творения превышала 10 квадратных метров! Современные батареи, по сути, являются просто значительно уменьшенными и немного доработанными копиями его аккумулятора. Видимым для человека элементом является только корпус. Он обеспечивает общность и целостность конструкции.

Пластинчатая батарея

— обзор

2.2 До появления первых газовых элементов с твердым электролитом

Сразу после отчета Вольты о батарее с плоскими пластинами в 1800 году Хамфри Дэви построил в Лондоне самую большую батарею в мире и использовал ее для электролиза любых материалов под рукой. Эксперименты с использованием все более концентрированных растворов гидроксидов щелочных металлов привели к электролизу расплавленного флюса и в 1807 году к открытию щелочных металлов [1]. Он обнаружил, что твердые щелочные соединения изолируют, но добавление небольшого количества воды привело к высокой электропроводности.Позднее Фарадей продолжил это [2], рассмотрев, почему твердые соли щелочных металлов являются изоляторами, а их водные растворы — отличными проводниками. В своих продолжающихся исследованиях Фарадей ввел базовую терминологию, позволив ему классифицировать материалы на первый и второй типы проводников, металлические и электролитические [3,4]; первый тип теперь признан электронным, а второй — ионным.

Еще в 1774 году Кавендиш [5] наблюдал увеличение проводимости стекла при нагревании.Электролитическая природа этой проводимости была объяснена Битцем и Буй [6] в 1854 году. Используя ртуть, амальгаму цинка, различные твердые металлы, углерод и MnO ₂ в качестве электродов, Буй продемонстрировал гальванические элементы и батареи, не содержащие воды, в которых стекло поглощает над ролью электролита, и он исследовал связанные напряжение и поляризуемость. Между тем, Гаугейн ​​показал, что две стеклянные трубки, содержащие разные газы при высокой температуре, при контакте производят электричество [7]. Эти идеи привели к использованию термина «твердый электролит» ближе к концу девятнадцатого века, но именно исследование электрических ламп накаливания, проведенное Нернстом и его сотрудниками, привело к дальнейшему развитию предмета [8,9] (рис. 2.1).

Рисунок 2.1. Вальтер Нернст (1864–1941), открывший ионную проводимость диоксида циркония, легированного другими оксидами, такими как кальций, иттрий и т. Д. Его лампы накаливания на основе этих составов стали известны примерно в 1900 году, когда был сделан этот снимок, и когда 200 из его конструкций ламп ( Рис. 2.2a) использовались для освещения павильона AEG на парижской выставке.

Получив докторскую степень в Вюрцбурге в 1887 году и получив диплом в Лейпциге в 1889 году, Нернст переехал в Геттинген в 1890 году в качестве лектора, написал учебник по физической химии в 1893 году и был назначен директором нового Физико-химического института в 1895 году.Вскоре после этого он изобрел циркониевую лампу накаливания, а затем продал свой патент AEG в 1898 году за огромную сумму, которая позволила ему пожертвовать 40 000 марок своему собственному институту. Мало кто ценит то, что Нернст предложил поджечь угольные пласты, чтобы повысить температуру Земли за счет производства CO ₂ , встретившись с Аррениусом, который учился в Геттингене и который примерно в то время показал влияние двуокиси углерода, создающего парниковый эффект. В 1920 году Нернст был удостоен Нобелевской премии по химии за «свои работы в области термохимии».

На рисунке 2.2 показана одна из многих конструкций лампы Нернста [10]. При включении лампы напряжение прикладывалось к стержню из легированного диоксида циркония h и параллельному платиновому нагревательному резистору i . Оба эти компонента были помещены в стеклянную оболочку, содержащую воздух. После достаточного предварительного нагрева ток начал течь через стержень Нернста и обмотку k электромагнита b . При заданном электрическом токе магнит размыкает контакты между m и l , и затем стержень Нернста переносит весь ток и излучает свет из-за резистивного тепловыделения.

Рисунок 2.2. Лампа Nernst (а) изделие AEG и (б) патентный чертеж, где буквы a, b, c и т. Д. Обозначают компоненты лампы в сборе.

Нернст понял, что точно так же, как чистая вода или чистый NaCl не проводят, но смеси воды и NaCl очень хорошо проводят, смеси изолирующих оксидов, таких как диоксид циркония и кальций или иттрий, также могут обладать сильной ионной проводимостью. За короткое время были признаны многие смешанные оксиды, которые демонстрируют высокую проводимость при повышенных температурах, в том числе особенно благоприятный состав 85% диоксида циркония и 15% иттрия, так называемая масса Нернста [10].Тезис Рейнольдса [11], вдохновленный Нернстом и представленный в 1902 году, расширил эту область, измерив проводимость в диапазоне 800–1400 ° C многочисленных двойных и тройных систем, в том числе образованных ZrO ₂ с оксиды элементов La, Ce, Nd, Sm, Ho, Er, Yb, Y, Sc, Mg, Ca, Th и U, включая исследования роли состава, концентрации, направления изменения температуры (гистерезис) и других явлений .

Хотя световой КПД лампы Нернста превышал световой КПД лампы накаливания с углем почти на 80%, были значительные проблемы, которые мы все еще наблюдаем в современных ТОТЭ.Прежде чем загорелся свет, потребовалось много времени для запуска. Найти металлический соединитель было проблематично, а платина, используемая в выводах и нагревателе, делала лампу дорогой. Рабочая температура была нестабильной, и ее приходилось контролировать с помощью специальных резисторов. В результате этих осложнений циркониевая нить не могла конкурировать с вольфрамом, который вскоре стал доминировать на рынке.

Только в 1943 г. Вагнер [12] (в память о Вальтере Нернсте, умершем 18 ноября 1941 г.) признал существование вакансий в анионной подрешетке твердых растворов смешанных оксидов и, таким образом, объяснил механизм проводимости ламп Нернста. .Теперь мы знаем, что нити Нернста были проводниками оксидных ионов, а платиновые контакты вели себя как воздушные электроды. Отсюда следует, что лампы Nernst были первыми коммерчески производимыми газовыми ячейками с твердым электролитом.

Руководство по конструкции герметичных свинцово-кислотных аккумуляторов

Герметичные свинцово-кислотные аккумуляторные батареи являются наиболее часто используемыми типами аккумуляторных батарей и хорошо известны своими различными приложениями, включая ИБП, автомобильную промышленность, медицинские устройства и телекоммуникации. Батарея состоит из ячеек, каждая ячейка состоит из пластин, погруженных в электролит разбавленной серной кислоты.Конструкция свинцово-кислотной батареи показана ниже.

Конструкция герметичных свинцово-кислотных аккумуляторов

Клеммы аккумулятора

В зависимости от модели, батареи поставляются с клеммами типа AMP Faston из луженой латуни, клеммами типа стойки того же состава с резьбовыми гайками и болтами или с мощными флажковыми клеммами из свинцового сплава. В качестве уплотнительного материала вокруг клемм используется специальная эпоксидная смола.

Батарейные пластины (электроды)

Power Sonic использует новейшие технологии и оборудование для литья решеток из свинцово-кальциевого сплава, не содержащего сурьму.Небольшое количество кальция и олова в сплаве решетки придает пластине прочность и гарантирует долговечность даже при длительном цикле эксплуатации. Паста из диоксида свинца добавляется в сетку для образования электрически активного материала. В заряженном состоянии паста для отрицательной пластины представляет собой чистый свинец, а паста для положительной пластины — диоксид свинца. Оба они имеют пористую или губчатую форму, чтобы оптимизировать площадь поверхности и, таким образом, максимизировать емкость. Сверхмощные решетки из свинцово-кальциевого сплава обеспечивают дополнительный запас производительности и срока службы как в циклических, так и в поплавковых приложениях и обеспечивают беспрецедентное восстановление после глубокой разгрузки.

Электролит

Иммобилизованная разбавленная серная кислота: h3S04.

Предохранительный клапан аккумуляторной батареи

В случае чрезмерного повышения давления газа внутри батареи предохранительный клапан открывается и сбрасывает давление. Односторонний клапан не только гарантирует, что воздух не попадет в батарею, где кислород вступит в реакцию с пластинами, вызывая внутренний разряд, но также представляет собой важное предохранительное устройство в случае чрезмерной перезарядки. Давление выпуска воздуха составляет 2-6 фунтов на квадратный дюйм; Материал уплотнительного кольца — неопреновый каучук.

Разделители батарей

Сепараторы свинцово-кислотных аккумуляторов

Power Sonic изготовлены из нетканой стекловолоконной ткани с высокой термостойкостью и стойкостью к окислению. Материал также обеспечивает превосходную абсорбционную и удерживающую способность электролита, а также отличную ионную проводимость.

Уплотнение контейнера и корпуса батареи

Материал корпуса и крышки — АБС-пластик, ударопрочная смола с высокой стойкостью к химическим веществам и воспламеняемостью. Корпус и крышка изготовлены из непроводящего АБС-пластика в соответствии с UL94-HB, например PS-1270, или UL94 V-0, например PS-1270 FR.В зависимости от модели герметизация корпуса бывает ультразвуковой, эпоксидной или термосваркой.

Pump Stick® — Переходные пластины и батареи для батарей

Страна: *

United StatesCanadaAfghanistanAland IslandsAlbaniaAlgeriaAmerican SamoaAndorraAngolaAnguillaAntarcticaAntigua и BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelarusBelgiumBelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBosnia и HerzegovinaBotswanaBouvet IslandBrazilBritish Индийский океан TerritoryBrunei DarussalamBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCape VerdeCayman IslandsCentral африканских RepublicChadChileChinaChristmas IslandCocos (Килинг) IslandsColombiaComorosCongoCongo, Демократическая Республика ofCook IslandsCosta RicaCote D’IvoireCroatiaCyprusCzech RepublicDenmarkDjiboutiDominicaDominican RepublicEast TimorEcuadorEgyptEl SalvadorEnglandEquatorial GuineaEritreaEstoniaEthiopiaFaroe IslandsFaukland IslandsFijiFinlandFranceFrench GuyanaFrench PolynesiaFrench Южный TerritoriesGabonGambiaGeorgiaGermanyGhanaGibraltarGreeceGreenlandGrenadaGuadeloupeGuamGuatemalaGuernseyGuineaGuinea-BissauGuyanaHaitiHeard и McDonald IslandsHondurasHong KongHungaryIcelandInd iaIndonesiaIraqIrelandIsle из ManIsraelItalyJamaicaJapanJerseyJordanKazakhstanKenyaKiribatiKuwaitKyrgyzstanLaosLatviaLebanonLesothoLiberiaLibyaLiechtensteinLithuaniaLuxembourgMacaoMacedoniaMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMexicoMicronesiaMoldovaMonacoMongoliaMontenegroMontserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNauruNepalNetherlandsNetherlands AntillesNeutral ZoneNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNigeriaNiueNorfolk IslandNorthern IrelandNorthern Mariana IslandsNorwayOmanPakistanPalauPalestinian территории, OccupiedPanamaPapua Новый GuineaParaguayPeruPhilippinesPitcairnPolandPortugalPuerto RicoQatarReunionRomaniaRussian FederationRwandaSaint BarthelemySaint HelenaSaint Киттс и NevisSaint LuciaSaint MartinSaint Пьер и MiquelonSaint Винсент и усилитель; ГренадиныСамоаСан-МариноСао-Томе и ПринсипиСаудовская АравияШотландияСенегалСербияСейшельские островаСьерра-ЛеонеСингапурСловакияСловенияСоломоновы островаСомалиЮжная АфрикаЮжная Грузия и amp; С.Сэндвич Is.South KoreaSpainSri LankaSurinameSvalbard и Ян MayenSwazilandSwedenSwitzerlandTaiwanTajikistanTanzaniaThailandTogoTokelauTongaTrinidad и TobagoTunisiaTurkeyTurkmenistanTurks и Кайкос IslandsTuvaluUgandaUkraineUnited арабских EmiratesUnited KingdomUnited Внешнего Малое Is.UruguayUzbekistanVanuatuVatican город StateVenezuelaViet NamVirgin остров, BritishVirgin остров, U.S.WalesWallis и FutunaWestern SaharaYemenZambiaZimbabwe

Полное руководство по обслуживанию батарей

Замена батарей в щетке для пола или полировальной машине может быть дорогостоящей.Выбрав правильную программу обслуживания, вы сможете максимально эффективно использовать аккумуляторную батарею. В этом посте мы расскажем все, что вам нужно знать об обслуживании аккумуляторов для чистящих машин.

Типы свинцово-кислотных аккумуляторов

Есть два типа конструкций свинцово-кислотных аккумуляторов, которые вы можете найти в очистительной машине NSS.

Залитые элементы, иногда называемые «мокрыми батареями». Это самый дешевый тип батарей.Их также необходимо поддерживать, отслеживая и заполняя аккумуляторные элементы дистиллированной водой. Существует компромисс между стоимостью батареи и стоимостью обслуживания. Залитые батареи имеют съемные вентиляционные колпачки для добавления дистиллированной воды.

AGM (Absorbent Glass Mat) Батареи. Эти батареи не требуют обслуживания. Эти батареи герметичны, поэтому нет необходимости контролировать их или заполнять дистиллированной водой. Просто подключите зарядное устройство, когда машина не используется.Эти батареи стоят немного дороже в производстве, поэтому они и стоят дороже. Как правило, деньги, сэкономленные на обслуживании, компенсируют дополнительные расходы.

Что внутри свинцово-кислотной батареи?

Свинцово-кислотная батарея состоит из ряда свинцовых пластин, покрытых диоксидом свинца. Аккумулятор заполнен раствором электролита аккумулятора, смесью серной кислоты и воды. Когда вы разряжаете аккумулятор, кислота вступает в реакцию с диоксидом свинца с образованием электричества.Когда вы заряжаете аккумулятор, вы используете электричество, чтобы обратить вспять химическую реакцию, заставляя ионы сульфата возвращаться в раствор кислоты.

Как долго свинцово-кислотные батареи прослужат в машине для чистки?

Срок службы аккумуляторной батареи будет зависеть от того, как она обслуживалась и сколько времени работы вам нужно, когда вы чистите. Если аккумуляторы содержатся в хорошем состоянии и регулярно заряжаются, вы можете ожидать около 500 циклов разрядки от аккумуляторной батареи.Для типичных приложений это около 18 месяцев полезного использования.

W hat Вещи, которые сокращают срок службы аккумуляторной батареи?

Все, что вызывает «сульфатирование» пластин аккумулятора, снижает емкость аккумулятора. Сульфатирование — это образование кристаллов сульфата свинца на пластинах аккумулятора. Чем больше сульфатации происходит в аккумуляторе, тем меньше емкость аккумулятора для питания ваших чистящих машин. Одних причин сульфатирования можно избежать благодаря тому, как мы спроектировали наши машины, других причин можно избежать, если следовать некоторым простым правилам.

Чрезмерный разряд аккумуляторов. При чрезмерной разрядке аккумулятора могут образоваться кристаллы сульфата свинца. Все оборудование NSS спроектировано с отключением по низкому напряжению. Это предотвращает чрезмерную разрядку ваших машин.

Чрезмерный заряд аккумуляторов. Если аккумулятор слишком заряжен, могут образоваться кристаллы сульфата свинца. Все оборудование NSS спроектировано так, чтобы предотвратить чрезмерную зарядку. Наши зарядные устройства запрограммированы на предотвращение чрезмерной зарядки, поэтому, пока вы используете зарядное устройство, поставляемое с устройством, у вас не будет этой проблемы.

Длительное хранение аккумуляторов. Все батареи саморазряжаются, когда они простаивают, и когда напряжение батареи падает слишком низко, происходит сульфатация. Вот где вы можете изменить ситуацию. Все зарядные устройства NSS переключаются в режим обслуживания аккумуляторов, когда аккумуляторы полностью заряжены. В этом режиме обслуживания аккумуляторы остаются полностью заряженными, пока подключено зарядное устройство. Нужно хранить машины в течение нескольких месяцев? Без проблем. Просто убедитесь, что зарядное устройство подключено к розетке, и, если у вас залитые аккумуляторные батареи, убедитесь, что у вас в аккумуляторе нужное количество электролита.(Инструкции по доливке залитых батарей приведены ниже).

Слишком мало электролита, только аккумуляторные батареи. Если пластины батареи подвергаются воздействию воздуха, сульфатация происходит очень быстро. Всегда следите за залитыми батареями, чтобы не допустить воздействия на пластину.

Как обслуживать аккумуляторную батарею

Предупреждение о безопасности! Перед выполнением этих процедур ознакомьтесь с руководством по эксплуатации, прилагаемым к вашей машине. Кислота аккумулятора едкая и может вызвать серьезные ожоги.При работе с аккумуляторами используйте соответствующие средства индивидуальной защиты. Батареи выделяют водород, который может быть горючим. Запрещается курить, открывать огонь или искры рядом с батареями.

Шаг 1. Каждые 4 цикла разряда. Проверьте уровень электролита (только для залитых аккумуляторов). ВАЖНО: Проверьте уровень электролита в каждой ячейке каждой батареи , когда батарея полностью заряжена . Ячейки не подключены, поэтому вы должны проверить каждую до единой. Снимите вентиляционную крышку и посмотрите внутрь аккумуляторной батареи с помощью фонарика.Между уровнем электролита и дном заливной горловины батареи должно быть около about дюйма. Не переполняйте батареи дистиллированной водой. Когда аккумулятор заряжен, электролит аккумулятора расширяется. Если батареи слишком заряжены, кислота из батареи вытечет из вентиляционного отверстия. Используйте бутылку для наполнения аккумулятора, чтобы упростить добавление дистиллированной воды (см. Рисунок ниже).

Шаг 2. Один раз в месяц. Осмотрите кабели аккумулятора на предмет повреждений.Замените кабели аккумуляторной батареи, если вы видите трещины в изоляции.

Шаг 3. Один раз в месяц. Очистите клеммы аккумулятора, удалив коррозию латунной щеткой. Удаление коррозии помогает поддерживать проводимость и предотвращает перегрев.

Шаг 4. Один раз в месяц. Проверьте крепеж клеммы аккумулятора и убедитесь, что он затянут. Если он болтается, затяните гайку на аккумуляторе. Осторожность! Не затягивайте гайку слишком сильно. Лучше всего использовать динамометрический ключ и затянуть гайку с усилием 60 дюймов на фунт.

Шаг 5. Один раз в месяц. Выровняйте заряд аккумуляторной батареи. Выравнивающая зарядка аккумуляторной батареи помогает снизить сульфатирование. Узнайте, как правильно это сделать, в этом сообщении в блоге «Как правильно заряжать возможности».

Как правильно заряжать свинцово-кислотные аккумуляторы

Всегда заряжайте аккумуляторную батарею, когда закончите использовать машину. Даже если вы использовали его совсем недолго, подключение зарядного устройства — лучшее, что вы можете сделать.

Шаг 1. Если вы залили батареи, убедитесь, что пластины внутри батареи закрыты. Если вам нужно добавить дистиллированную воду, обязательно накройте пластины аккумулятора. Никогда не пытайтесь заряжать аккумулятор, если любая из пластин находится на открытом воздухе. Не переполняйте разряженные батареи. Электролит аккумулятора расширяется во время зарядки, поэтому вам нужно оставить место для расширения.

Шаг 2. Поместите машину в хорошо проветриваемое помещение. При зарядке аккумуляторы выделяют водород, который может воспламеняться.Убедитесь, что обеспечена надлежащая вентиляция. Полные инструкции по технике безопасности см. В руководстве по эксплуатации.

Шаг 3. Подключите зарядное устройство. Обязательно используйте зарядное устройство, входящее в комплект поставки машины. Он предназначен для точной и правильной зарядки аккумуляторной батареи. Если вы используете неподходящее зарядное устройство, вы можете перезарядить или недостаточно зарядить аккумулятор.

Шаг 4. Дождитесь завершения зарядки. Это может занять некоторое время. Для полной зарядки полностью разряженных аккумуляторов может потребоваться до 16 часов.Недостаточная зарядка аккумулятора — очень распространенный способ его преждевременного износа.

Замена аккумулятора

В конце концов вам придется заменить аккумулятор. Любой сервисный центр NSS может помочь вам заменить аккумулятор. Если вы делаете это самостоятельно, обязательно ознакомьтесь с руководством по эксплуатации перед установкой нового комплекта батарей. В зависимости от приобретаемых батарей вам может потребоваться произвести настройку зарядного устройства. Зарядные устройства NSS могут заряжать аккумуляторы практически всех марок, представленных на рынке, но, возможно, потребуется настроить зарядное устройство на другой алгоритм, чтобы соответствовать приобретенным вами аккумуляторам.Если вам нужна помощь в поиске сервисного центра, воспользуйтесь нашей контактной формой, и мы поможем вам найти его.

Советы по настройке собственной программы обслуживания батарей

• Ведение записей — ВСЕ! Делайте хорошие записи. Следите за датой ввода батарей в эксплуатацию, а также за каждой проверкой и действием по техническому обслуживанию. Чтобы помочь вам начать работу, вот бесплатная редактируемая форма журнала обслуживания батареи в Microsoft Word.
• Сделайте себе набор инструментов для обслуживания аккумуляторной батареи. Положите все свое защитное снаряжение, инструменты и дистиллированную воду в специально отведенное место.Настройте себя на успех, планируя заранее.
• Если вы залили батареи, рассмотрите возможность установки системы заправки батареи. Система заправки батареи заменяет вентиляционные крышки батареи серией трубок и фитингов. Вы можете заправить аккумулятор до нужного количества, используя единственную точку удаленной заправки. Это реальная экономия времени и помогает сократить количество ошибок, связанных с переполнением. NSS предлагает два комплекта для заправки аккумуляторных батарей, один для машин на 24 В и один для машин на 36 В. Поговорите со своим местным дистрибьютором NSS о добавлении комплектов для заправки аккумуляторов к вашим машинам.

Биполярные пластины :: Integral Technologies, Inc. (ITKG)

Технология биполярных пластин

Инновационные биполярные пластины улучшают традиционную технологию производства свинцово-кислотных аккумуляторов, поскольку ElectriPlast повышает эффективность, универсальность и экономию средств, а также предоставляет высокопроизводительные и экологически безопасные решения.

Облегченный

За счет исключения верхнего свинца батареи становятся как минимум на 50% легче и как минимум на 50% меньше.

Практически неограниченное количество 3D-форм и форм

ElectriPlast позволяет изготавливать различные 3D формы и размеры. Биполярные пластины и интегральные конструкции могут быть выполнены практически в любой форме, поскольку гранулы ElectriPlast позволяют формовать пластины любой формы, которая подходит для имеющегося пространства.

Возможность производства в больших объемах и экономия затрат

Благодаря возможности производить в больших объемах стоимость производства становится очень эффективной.Биполярные пластины устраняют необходимость в нескольких компонентах внутри батареи, а также исключают использование дорогих материалов. В результате получаются более легкие и недорогие батареи, обладающие высокой проводимостью и более долговечные.

Повышенная производительность

С биполярными пластинами ElectriPlast несколько слоев сеток, пасты и разделителей уменьшаются и заменяются одним слоем проводящего материала. Запатентованная технология биполярных пластин ElectriPlast сокращает путь тока между положительной и отрицательной клеммами для более эффективного вывода энергии.Он более механически прочен, что обеспечивает простоту в обращении и устойчивость к нагрузкам в аккумуляторной среде, включая устойчивость к коррозии. Способность ElectriPlast уменьшать утечку из-за коррозии позволяет биполярным пластинчатым свинцово-кислотным аккумуляторам поступать в массовое производство.

Экологичность и экологичность

По сравнению с обычными свинцово-кислотными батареями, биполярные батареи ElectripPlast используют значительно меньше свинца, более простые и меньшие производственные процессы.Благодаря уменьшенному весу значительно снижаются транспортные расходы, и ElectriPlast является лидером в области облегчения.

Что у тебя есть?

Мы разработали решение, повышающее эффективность технологии свинцово-кислотных аккумуляторов.Наша технология пластин ElectriPlast решает проблемы, с которыми сталкивается биполярная технология, которая препятствует коммерциализации массового рынка. То есть отсутствие плотности энергии и времени автономной работы после частых разрядов или истощения энергии. Наша технология также совместима с другими аккумуляторными технологиями, такими как проточные аккумуляторы.

Каковы преимущества?

Наши пластины устойчивы к коррозии благодаря нашему полимерному материалу ElectriPlast, который также позволяет создавать надежные уплотнения, сводящие к минимуму проблемы утечки, поскольку его можно формовать для создания прочного соединения между поверхностями.Это два фактора, которые были основными препятствиями для коммерциализации биполярных батарей. Поскольку наши пластины изготовлены из пластика, пластинам можно придать практически любую форму и размер, что позволяет использовать батареи любых форм и размеров.

Куда это могло пойти?

Этот продукт можно использовать на многих рынках.Эта технология хорошо подходит для рынка батарей глубокого разряда. В дополнение к рынку глубокого цикла, автомобильный рынок также представляет возможности, где предпринимаются серьезные усилия по разработке и коммерциализации технологии дорогостоящих аккумуляторных батарей для транспортных средств, чтобы соответствовать агрессивным глобальным стандартам выбросов / загрязнения, которые планируется ввести в действие в ближайшие годы. Благодаря использованию наших пластин в технологии проточных батарей, он становится решением для накопления энергии для ветра, солнца, а также для электросети.

Каков размер рынка?

В настоящее время не существует рыночных матриц для биполярного рынка свинцово-кислотных продуктов, но биполярные продукты потенциально могут составлять значительную часть общего рынка свинцово-кислотных продуктов.Прогнозируется, что рынок свинцово-кислотных аккумуляторов будет расти со среднегодовым темпом роста 5% и достигнет 58,5 млрд долларов к 2020 году (с уровня 44,7 млрд долларов в 2014 году).

Как долго коммерциализировать?

По нашим оценкам, коммерциализация может произойти быстро по сравнению с более традиционным процессом в несколько лет.Многое будет зависеть от того, насколько быстро мы сможем заключить соглашения с нашими партнерами по развитию.

ОТДЕЛЕНИЕ СВИНЦОВО-КИСЛОТНЫХ АККУМУЛЯТОРОВ 111

Замачивание. Перед включением тока для образования активных масс отвержденные пластины оставляют в растворе H ₂ SO ₄ на разомкнутой цепи на определенное время.Этот процесс называется «замачиванием». PbO и основные сульфаты свинца нестабильны в растворе H ₂ SO ₄ и, следовательно, протекают химические реакции сульфатирования. Были изучены химические процессы, происходящие при замачивании пластин 3BS в растворах H ₂ SO ₄ трех различных концентраций (1,05, 1,15 или 1,25 относительной плотности) в течение 8 часов.

Установлено, что выдержка в H ₂ SO ₄ с относительной плотностью 1,05 приводит к образованию 3BS, 1BS и через 4 часа небольших количеств PbSO ₄ .В более концентрированных растворах H ₂ SO ₄ преобладает PbSO ₄ . Емкость, запуск в холодном состоянии и испытание на срок службы проводились с батареями, пропитанными тремя кислотными растворами в течение разных периодов времени. Установлено, что в зависимости от концентрации кислоты и продолжительности замачивания емкость аккумулятора может увеличиваться на 10%, а время интенсивного разряда при –18 ^o C может увеличиваться примерно на 1 мин. Срок службы батареи также может быть увеличен.

Эти результаты показывают, что замачивание должно быть введено как отдельная технологическая процедура с непрерывно контролируемыми параметрами для обеспечения стабильных рабочих характеристик аккумулятора.

Формирование положительных пластинок. Зональные процессы. Установлено, что формирование положительной активной массы (ПАМ) происходит в два этапа.

• Первый этап. Во время первой стадии формирования H ₂ SO ₄ и H ₂ O проникают из основной массы раствора в пластину.В результате химических и электрохимических реакций PbO и основные сульфаты свинца превращаются в α-PbO ₂ и PbSO ₄ . Эти соединения образуют зоны, которые продвигаются внутрь пасты. Часть ионов водорода, выделяющихся в ходе реакции образования PbO ₂ , мигрирует из пластины, чтобы сохранить ее электронейтральность.
• Второй этап. На второй стадии образования PbSO ₄ окисляется до β-PbO ₂ .H ₂ SO ₄ образуется и диффундирует в объем электролита. С учетом конкретных условий протекания химических и электрохимических реакций в пористых электродах предложен механизм процессов образования ПАМ. Считается, что диффузия и миграция ионов являются этапами, ограничивающими скорость процесса. В рамках этого механизма объясняется соотношение α / β PbO ₂ и направление роста зон (PbO ₂ + PbSO ₄ ).На первой стадии формирования направление продвижения зон (PbO ₂ + PbSO ₄ ) в пасту определяется степенью сульфатирования пасты, током образования, температурой и фазовым составом затвердевшей пасты. Вышеуказанные параметры влияют на емкость и срок службы батареи. Установлено, что емкость положительной пластины определяется структурой ПАМ и соотношением β / α PbO ₂ .

Формирование отрицательных пластин. Установлено, что формирование отрицательной активной массы также протекает в два этапа:

• Первый этап. На первом этапе происходит электрохимическое восстановление PbO и основных сульфатов свинца с образованием свинцового каркаса (сети). Помимо этих процессов протекают также химические реакции образования PbSO ₄ . PbSO _{4 кристалла} остаются включенными в свинцовый скелет. (PbSO ₄ + Pb) зоны образуются на обеих поверхностях пластины и продвигаются внутрь пластины.
• Второй этап. На втором этапе происходит восстановление PbSO ₄ до Pb, и полученные кристаллы свинца осаждаются на поверхности свинцового каркаса в сильнокислом растворе. Определен механизм элементарных химических и электрохимических реакций, а также их взаимосвязь. В процессе формирования увеличиваются как радиусы пор, так и пористость активной массы.

Список литературы

1. Д.Павлов, С. Руевски, Т. Рогачев, Процессы в положительных свинцово-кислотных пластинах аккумуляторных батарей во время выдержки перед формированием, J. Power Sources, 46 (1993) 337-348
2. Д. Павлов, С. Руевски, Т. Рогачев , Процессы в положительных пластинах при травлении перед формованием, Труды международной конференции LABAT ’93 , 7-11 июня 1993 г., Варна, Болгария с. 152
3. Д. Павлов , Механизм процессов образования положительных и отрицательных пластин свинцово-кислотных аккумуляторов, Труды симпозиума по аккумуляторным батареям для тяги и движения , Колумбийская секция Электрохимического общества, с.135, США, 1972
4. Д. Павлов, Г. Папазов, В. Илиев , Механизм процессов образования положительных пластин свинцово-кислотных аккумуляторов, J. Electrochem. Soc. , 119 (1972) 8
5. Г. Папазов, Д. Павлов , Abhangigkeit der Formierungs-prozesse der positiven Platte des Bleiakkumulators von der Formierungs-stromdichte, 29 Встреча ISE, Часть II, Расширенные тезисы , стр. 830, Будапешт, Венгрия, 1978 9020
6. Д.Павлов, Г. Папазов , Зональные процессы при формировании положительной пластины свинцово-кислотных аккумуляторов, J. Electrochem. Soc. , 127 (1980) 2104
7. Д. Павлов, Е. Баштавелова , Исследование окисления кристаллов 4PbO.PbSO4 в отвержденных пастах до агломератов PbO2 при формировании положительных пластин для свинцово-кислотных аккумуляторов, J. Power Sources , 31 (1990) 243
8. Г. Папазов , Массовый транспорт при формировании свинцово-кислотных аккумуляторов, J.Источники питания , 18 (1986) 337
9. Д. Павлов, В. Илиев, Г. Папазов, Е. Баштавелова , Процессы формирования отрицательной пластины свинцово-кислотного аккумулятора, J. Electrochem. Soc. , 121 (1974) 854
10. Д. Павлов , Элементарные физико-химические процессы на первом этапе формирования отрицательной пластины свинцово-кислотного аккумулятора, J. Electroanal. Chem. , 72 (1976) 319
11. Д.Павлова, S. Ruevski , Способ управления скелетом и энергетической структурой положительного активного материала, направленный на повышение емкости и срока службы свинцово-кислотных аккумуляторов. Материалы 7-й Европейской конференции по свинцовым батареям, Дублин , 19-22 сентября 2000 г. стр. 5.3
12. М. Димитров, Д. Павлов, Т. Рогачев, М. Матракова, Л. Богданова , Процессы, происходящие в пасте свинцово-кислотных пластин аккумулятора во время пропитки перед формированием, и их влияние на характеристики аккумулятора, Дж .Источники питания , 140 (2004) 168

кандидатские диссертации

Г. Папазов, Исследование образования положительной пластины свинцово-кислотного аккумулятора

Ключевые слова: замачивание пластин аккумулятора, химические процессы при замачивании, эксплуатационные характеристики аккумулятора, формирование положительных пластин, зонные процессы, отношение β / α PbO ₂ , формирование отрицательных пластин, свинцовый каркас, энергетическая структура NAM.

Свинцовая аккумуляторная батарея

| Введение в химию

Цель обучения

• Вспомните химическую реакцию, которая происходит в свинцовых аккумуляторных батареях

---

Ключевые моменты

• Свинцово-кислотные батареи, также известные как свинцовые аккумуляторные батареи, могут накапливать большой заряд и обеспечивать высокий ток в течение коротких периодов времени.
• Базовая конструкция свинцово-кислотных аккумуляторов не претерпела значительных изменений с 1859 года, когда их разработал Планте, хотя некоторые улучшения были внесены Фор.
• Свинцово-кислотные аккумуляторы можно заряжать, что важно при их использовании в автомобилях.
• Разрядка накопленной энергии зависит от того, как положительная, так и отрицательная пластины превращаются в сульфат свинца (II), а электролит теряет большую часть растворенной серной кислоты.

---

Срок

• лигносульфонат Водорастворимые анионные полиэлектролитные полимеры; они являются побочными продуктами производства древесной массы с использованием сульфитной варки.

---

Свинцовые батареи

Свинцовая аккумуляторная батарея, также известная как свинцово-кислотная батарея, является самым старым типом аккумуляторных батарей и одним из наиболее распространенных устройств хранения энергии. Эти батареи были изобретены в 1859 году французским физиком Гастоном Планте, и они до сих пор используются во множестве приложений. Большинство людей привыкло использовать их в транспортных средствах, где они могут обеспечивать высокие токи для запуска.

Несмотря на то, что батареи надежны, их срок службы ограничен, они тяжелы при транспортировке и содержат токсичные материалы, которые требуют специальных методов удаления по окончании срока службы.Свинцово-кислотные батареи имеют умеренную удельную мощность и хорошее время отклика. В зависимости от используемой технологии преобразования энергии батареи могут перейти от приема энергии к мгновенной подаче энергии. Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи подвержены влиянию температуры и должны поддерживаться в надлежащем состоянии для достижения максимального срока службы.

Разработка свинцовой батареи

В конструкции свинцово-кислотного элемента Планте положительная и отрицательная пластины были сделаны из двух спиралей свинцовой фольги, разделенных листом ткани и скрученных.Ячейки изначально имели небольшую вместимость. Требовался медленный процесс «формования» для коррозии свинцовой фольги, образования диоксида свинца на пластинах и придания им шероховатости для увеличения площади поверхности. Пластины Планте все еще используются в некоторых стационарных приложениях, где на пластинах имеются механические канавки для увеличения площади поверхности.

Свинцовая аккумуляторная батарея Схема, показывающая, как свинцовая аккумуляторная батарея состоит из шести последовательно соединенных двухвольтовых элементов. Также показан состав каждой ячейки.

Конструкция из клееных пластин Камиллы Альфонса Фор типична для современных автомобильных аккумуляторов.Каждая пластина состоит из прямоугольной свинцовой сетки. Отверстия решетки заполнены пастой из красного свинца и 33-процентной разбавленной серной кислоты. Эта пористая паста позволяет кислоте реагировать со свинцом внутри пластины, что увеличивает площадь поверхности. После высыхания пластины складываются с помощью подходящих разделителей и вставляются в аккумуляторный контейнер. Обычно используется нечетное количество пластин, на одну отрицательную пластину больше, чем положительной. Каждая альтернативная пластина подключается.

Паста содержит технический углерод, сульфат бария и лигносульфонат.Сульфат бария действует как затравочный кристалл для реакции сульфата свинца в свинец. Лигносульфонат предотвращает образование твердой массы отрицательной пластиной во время цикла разряда и вместо этого позволяет формировать длинные игольчатые кристаллы. Технический углерод противодействует эффекту ингибирования образования, вызванному лигносульфонатами.

Химия разряда

В разряженном состоянии как положительная, так и отрицательная пластины становятся сульфатом свинца (II) (PbSO ₄ ). Электролит теряет большую часть растворенной серной кислоты и превращается в основном в воду.Процесс разряда управляется проводимостью электронов от отрицательной пластины обратно в ячейку на положительной пластине во внешней цепи.

Отрицательная реакция пластины: Pb (s) + HSO ₄ ^— (водный) → PbSO ₄ (s) + H ⁺ (водный) + 2e ^—

Положительная реакция пластины: PbO ₂ (с) + HSO ₄ ^— (водный) + 3H ⁺ (водный) + 2e ^— → PbSO ₄ (с) + 2H ₂ O (л)

Комбинируя эти две реакции, можно определить общую реакцию:

Pb (с) + PbO ₂ (с) + 2H ⁺ (вод.) + 2HSO ₄ ^— (вод.) → 2PbSO ₄ (с) + 2H ₂ O (л)

Зарядная химия

Аккумулятор этого типа можно заряжать.В заряженном состоянии каждая ячейка содержит отрицательные пластины из элементарного свинца (Pb) и положительные пластины из оксида свинца (IV) (PbO ₂ ) в электролите примерно 4,2 М серной кислоты (H ₂ SO ₄ ). . Процесс зарядки осуществляется за счет принудительного удаления электронов с положительной пластины и принудительного введения их в отрицательную пластину источником заряда.

Отрицательная реакция пластины: PbSO ₄ (с) + H ⁺ (водн.) + 2e ^— → Pb (с) + HSO ₄ ^— (водн.)

Положительная реакция пластины: PbSO ₄ (с) + 2H ₂ O (л) → PbO ₂ (с) + HSO ₄ ^— (водный) + 3H ⁺ (водный) + 2e ^–

Объединение этих двух реакций дает полную реакцию, обратную реакции разряда:

2PbSO ₄ (с) + 2H ₂ O (л) → Pb (с) + PbO ₂ (с) + 2H ⁺ (вод.