Основные характеристики акб: Параметры аккумуляторов

Аккумулятор и его обслуживание

Про стартерные аккумуляторы.

1. Техническое вступление

Назначение автомобильной аккумуляторной батареи понятно каждому мало-мальски сведущему в технических вопросах автолюбителю. С первой ее функцией — обеспечением запуска двигателя — мы сталкиваемся каждый день. Есть и вторая — реже применяемая, но от того не менее значимая — использование в качестве аварийного источника питания при выходе из строя генератора. Кроме того, на современных автомобилях с электроникой на борту аккумулятор выполняет роль сглаживателя пульсаций напряжения, выдаваемого генератором. Из этого следует, что следует крайне осторожно относиться к отключению аккумулятора на работающем двигателе. Карбюраторному двигателю ничего не будет, а вот как поведёт себя компьютер, управляющий современным двигателем — неизвестно… Можно загубить компьютер.

Все стартерные батареи, выпускаемые в настоящее время для автомобилей, являются свинцово-кислотными. В основу их работы заложен известный еще с 1858 г., и по сей день остающийся практически неизменным принцип двойной сульфатации.

Как наглядно видно из формулы, при разряде батареи (стрелка вправо) происходит взаимодействие активной массы положительных и отрицательных пластин с электролитом (серной кислотой), в результате чего образуется сульфат свинца, осаждающийся на поверхности электродов  и вода. В итоге плотность электролита падает. При зарядке батареи от внешнего источника происходят обратные электрохимические процессы (стрелка влево), что приводит к восстановлению на отрицательных электродах чистого свинца и на положительных — перекиси свинца. Одновременно с этим повышается плотность электролита.

Любая автомобильная батарея представляет из себя корпус — контейнер, разделенный на шесть изолированных ячеек — банок (см. рис.1).

Каждая банка является законченным источником питания напряжением порядка 2.1 В. В банке находится набор положительных и отрицательных пластин, отделенных друг от друга сепараторами. Как известно из школьного курса физики, две разнозаряженные пластины уже сами по себе являются источником постоянного напряжения, параллельное же их соединение увеличивает ток. Последовательное соединение шести банок и дает батарею с напряжением порядка 12.6 В. Любая из пластин, как положительная, так и отрицательная, есть ни что иное, как свинцовая решетка, заполненная активной массой. Активная масса имеет пористую структуру с тем, чтобы электролит заходил в как можно более глубокие слои и охватывал больший ее объем. Роль активной массы в отрицательных пластинах выполняет свинец, в положительных — перекись свинца.

Вес залитой АКБ ёмкостью 55 Ач составляет около 16 кг. Эта цифра складывается из массы электролита — 5кг (что соответствует 4,5 л), массы свинца и всех его соединений — 10 кг, а также 1 кг, приходящегося на долю бака и сепараторов.

2. Основные характеристики аккумуляторных батарей

 Зависимость ЭДС  ( грубо говоря напряжение на выводах аккумулятора) от плотности электролита выглядит так :

        р — приведенная к температуре 5°С плотность электролита , г/мл

2.1. Расход воды

Показатель, имеющий непосредственное отношение к степени обслуживаемости батареи. Определяется в лабораторных условиях. Батарея считается необслуживаемой, если она имеет очень низкий расход воды в эксплуатации. Необслуживаемые батареи не требуют доливки дистиллированной воды в течении года и более при условии исправной работы регулятора напряжения.

На расход воды прямое влияние оказывает процентное содержание сурьмы в свинцовых решетках пластин. Как известно, сурьма добавляется для придания пластинам достаточной механической прочности. Однако у каждой медали есть обратная сторона. Сурьма способствует расщеплению воды на кислород и водород, следствием чего является выкипание воды и снижение уровня электролита. В батареях предыдущего поколения содержание сурьмы доходило до 10%, в современных этот показатель снижен до 1.5 %.

Панацею от этой беды фирмы видят в освоении т.н. кальциевой технологии — замене сурьмы  на кальций. Или заменяют сурьму на кальций только в положительных пластинах( т.н. гибридная технология). Кальций в решетке является веществом нейтральным по отношению к воде, не снижая при этом механической прочности решеток. А потому разложения воды не происходит и уровень электролита остается неизменным.

                                  Преимущества «кальциевых» АКБ — можно устанавливать в местах , не не требующих удобного доступа для обслуживания. Не требуется ( или очень мало требуется) доливать дистиллированную воду.

                                  Недостаток «кальциевых» АКБ — при глубоких разрядах происходит образование нерастворимых солей кальция и емкость АКБ  необратимо теряется. Отсюда следует: ни в коем случае не подвергать кальциевые АКБ контрольно-тренировочным циклам! Производители АКБ пытаются устранить этот недостаток добавлением в АКБ серебра и др. компонентов , результаты пока  не слишком обнадёживают.

2.2. Долговечность батареи

Средний срок службы современных АКБ при условии соблюдения правил эксплуатации — а это недопущение глубоких разрядов и перезарядов, в том числе по вине регулятора напряжения — составляет 4-5 лет.

Наиболее губительными для батарей являются глубокие разряды. Оставленные на ночь включенными световые приборы, либо другие потребители способны разрядить ее до плотности 1. 12 — 1.15 г/см³, т.е. практически до воды, что приводит к главной беде аккумуляторов — сульфатации свинцовых пластин. Пластины покрываются белым налетом, который постепенно кристаллизуется, после чего батарею практически невозможно восстановить. Отсюда вытекает главный вывод — необходимо постоянно следить за состоянием батареи, периодически замерять плотность электролита. Особенно актуально это в зимнее время. Следует отметить, что сульфатация в определенных пределах — явление нормальное и присутствует всегда. (Вспомните — на основе теории двойной сульфатации построен принцип работы батарей). Но при малом разряде и последующей зарядке батарея легко восстанавливается до исходного состояния. Это возможно и при глубоком разряде батареи, но только в том случае, если следом сразу же последует заряд. Если же разряжать батарею длительное время, не давая ей «подпитки», то падение плотности ниже критического значения неизбежно приводит к образованию кристаллов сульфата свинца, не вступающих в реакцию ни при каких обстоятельствах. А это означает, что начался необратимый процесс сульфатации.

Опасен для батареи и перезаряд. Это происходит при неисправном регуляторе напряжения. При этом электролит начинает «кипеть» — происходит разложение воды на кислород и водород и понижение уровня электролита. Вот почему необходимо следить за зарядным напряжением. Естественно, это не составляет труда, если на панели приборов присутствует вольтметр. Если его нет? В этом случае  подключите тестер (в режиме вольтметра) между «+» и «массой» аккумуляторной батареи. Нормальный зарядный режим батареи обеспечивается в диапазоне 14,2±0.7В. В более древних авто напряжение в норме было порядка 14 В, в современных ближе к верхней границе 14,5…14,8 В. Если напряжение меньше — стоит проверить натяжение ремня, надежность контактных соединений цепей системы электроснабжения. Если же это не помогает — неисправность нужно искать в регуляторе напряжения. Также вина ложится на регулятор, если напряжение превышает 14.6…15 В.

В последнее время широкое распространение получили сепараторы карманного типа — т. н. конвертные сепараторы. Их название говорит за себя — в эти конверты помещают одноименно заряженные пластины. Таким образом,  осыпающаяся в процессе эксплуатации активная масса остается в конверте, тем самым предотвращается замыкание пластин.

2.3. Рекомендации по эксплуатации

Батарея, не эксплуатировавшаяся в течении длительного времени (4-5 мес.) нуждается в подзарядке. Связано это с тем, что батареям свойственно такое явление, как саморазряд. На графиках рис.2,3 показаны характеризующие саморазряд величины для различных батарей. В первом случае — это снижение плотности от времени хранения, во втором — падение напряжения.

Впрочем, зачастую подзарядки требует и находящаяся в эксплуатации батарея. Плотность полностью заряженной батареи составляет 1.27- 1.28 г/см³, напряжение — 12.7 В. О степени разряженности батареи судят по плотности электролита. Чем ниже плотность электролита, тем сильнее батарея разряжена. Уменьшение плотности на 0. 01 г/см³ по сравнению с номинальной означает, что батарея разрядилась примерно на 6 — 8%. Используя график (см. рис.4) можно оценить зависимость степени разряженности батареи от плотности. Степень разряженности определяют по той банке, в которой плотность электролита минимальная. Всем известна аксиома, тем не менее позволим повторить ее еще раз — батарею, разряженную летом более, чем на 50%, а зимой более, чем на 25%, необходимо снять с автомобиля и зарядить. При этом следует помнить, что пониженная плотность зимой более опасна, т.к. кроме всего прочего может привести к замерзанию электролита. Так, при плотности электролита 1.2 г/см³ температура его замерзания составляет около -20°С.

Также необходимо подзарядить батарею, если плотность в разных банках отличается более, чем на 0.02 г/см³. Оптимальной является зарядка батареи током, равным 0.05 от ее ёмкости. Для батареи с ёмкостью 55 Ач эта величина составляет 2.75 А. Чем меньше зарядный ток, тем глубже заряд. Однако не стоит впадать в крайность — при совсем низком токе батарея просто не «закипит», к тому же время зарядки будет несравнимо большим. Наоборот, при очень большом токе батарея «закипит» значительно быстрее, но при этом не успеет зарядиться на все 100%. Признаками окончания зарядки служит бурное выделение газа (т.н. «кипение») и неизменяющаяся на протяжении 1-2 часов плотность электролита.

Для ориентировочной оценки времени, требуемого на зарядку батареи, можно воспользоваться следующим алгоритмом.

Первоначально, используя график (рис.4) необходимо определить степень разряженности батареи, исходя из реальной плотности АКБ, замеренной ареометром. Далее по степени разряженности определяем потерянную ёмкость (или ёмкость, которую необходимо принять батарее).
Затем, выбрав величину зарядного тока, вычисляем ориентировочное время зарядки по формуле:

Тут следует отметить, что не вся энергия идет на повышение ёмкости. КПД процесса составляет 40-80%, остальное тратится на нагрев. Потому реальное время увеличивается примерно вдвое от расчетного (что и учитывается коэффициентом «2» в формуле).

Нужно сказать, что использование данного алгоритма оправдано лишь для облегчения процедуры, но ни в коей мере не избавляет от контроля за ходом зарядки. Процесс заряда, а особенно его окончание Вам необходимо контролировать самому, дабы не прозевать начало бурного кипения.

Другой вариант — использование для этих целей автоматических зарядных устройств, отличающихся по конструкции. Суть одна — по напряжению на выводах батареи, току в каждый момент времени и времени заряки зарядное устройство вычисляет и обеспечивает оптимальный для заряда ток.  При этом зарядное устройство перестает давать ток, если батарея полностью заряжена.

Для примера определим время зарядки батареи ёмкостью 55 Ач током в 5А, плотность которой составляет 1.25 г/см³. Как видно из графика, при данной плотности батарея разряжена на 25%, что означает потерю ёмкости на величину

Оптимальным же способом зарядки батареи, является ее заряд от бортовой сети автомобиля (естественно, при условии исправности последней). При данном способе, во первых, невозможен перезаряд, а во-вторых, происходит постоянное перемешивание электролита и наиболее полное его проникновение во внутренние слои активной массы.

Однако было бы ошибочным полагать, что заряд батареи начинается сразу же после пуска двигателя и продолжается все время, пока двигатель в работе. Исследования показывают, что батарея  принимает заряд в сильной зависимости от прогрева электролита .

Именно этим и опасен довольно распространенный  способ эксплуатации транспортных средств. Холодный запуск зимой с получасовым движением до работы, и затем редкие непродолжительные поездки на протяжении рабочего дня не дают прогреться электролиту и, следовательно, зарядиться Вашей батарее. Тем самым разряженность АКБ увеличивается изо дня в день и в итоге может привести к печальному результату.

Физические процессы, происходящие при пуске двигателя, отличаются от процессов при разряде батареи потребителями. При пуске участвует не весь объем активной массы и электролита, а лишь та ее часть, которая находится на поверхности пластин и соприкасающийся с поверхностью пластин электролит. Поэтому, после неудачной попытки запустить двигатель, следует подождать некоторое время для того, чтобы электролит перемешался, плотность его выровнялась, он проник в поры активной массы. Нормальный запуск двигателя при однократном вращении стартера в течении 10с забирает ёмкость 300А х 10с = 3000 Ас = 0.83 Ач, что составляет около 1.5% от ёмкости аккумулятора.

При медленном же разряде участвуют не только поверхностные слои активной массы, но и глубинные, потому и разряд происходит более глубокий. Однако это не означает, что стартерные режимы не так губительны для батареи — стартером точно также можно разрядить батарею до критической величины.

Каковы же признаки выхода из строя батареи? Батарея не заряжается, плотность низкая и не повышается в процессе заряда. Большой саморазряд — батарея зарядилась, но не держит заряд. Можно попытаться потренировать батарею, однако если произошло осыпание активной массы пластин, либо кристаллизация сульфата свинца, то это уже не исправить.

Вообще, освоить способ оценки степени возможной разрядки батареи от каких-либо действий (в том числе и осознанных) не составит большого труда. Необходимо усвоить несколько истин и запомнить несколько цифр.

Для ВАЗовских автомобилей эти цифры имеют следующие значения:

Как видно из таблицы, на последних моделях автомобилей Волжского автозавода устанавливаются генераторы, имеющие характеристики тока отдачи, в два раза превосходящие по величине характеристики генераторов первых моделей.

И наконец примерное потребление энергии автомобильными потребителями:

Таким образом, оставленные включенными габариты за три часа «съедят» 4А х 3ч= 12 Ач ёмкости батареи, что соответствует разряду приблизительно на 20%. Это не страшно для одного раза. Однако повторив это ещё раз, Вы уже рискуете не завести свою машину, особенно, если дело происходит зимой, т.к. разряд составит порядка 40% (тем более, что к тому же зимой батареи, как правило, эксплуатируются более разряженными).

Аналогично можно прикинуть, что Вы имеете при продолжительной работе двигателя на холостом ходу. Как уже показано выше, ток отдачи генератора автомобиля ВАЗ-2108 на холостом ходу составляет 24А. Вычитаем из этой величины 2А, необходимые для обслуживания системы зажигания. Остается 22А. Используя таблицу 2, нетрудно прикинуть, что можно включать с тем, чтобы хоть немного досталось бы и аккумулятору.

Для владельцев иномарок с автоматической коробкой передач картина ещё более сложная. Обычно, стоя в пробке или на светофоре, Вы не переключаетесь на нейтраль, а давите ногой на тормоз. Это понижает обороты двигателя от стандартных 800-900 об./мин. до 600-700 об./мин., что, соответственно понизит ток, выдаваемый генератором, а стоп-сигналы добавят ещё пару ампер потребления тока. Да и обогрев заднего стекла у немцев, например, существенно мощнее чем у отечественных автомобилей.

Следует знать, что зимние условия эксплуатации автомобиля в принципе очень тяжелы для аккумуляторной батареи. Наверняка будут полезны следующие данные. Результаты  исследований говорят о том, что при эксплуатации автомобиля в очень тяжелых условиях (испытания по так называемому режиму «город-зима-ночь») аккумулятор получает порядка 1Ач в час. Следовательно, если, как в примере, приведенном выше, при запуске двигателя (зимой, при работе стартера 10 сек) расходуется 0,83 Ач энергии аккумулятора, то для восполнения этой энергии двигатель должен проработать 0,83*1=0,83 час=50 минут.

3. Терминологя

Аккумуляторная батарея — один из основных элементов электрооборудования автомобиля, поскольку она накапливает и хранит электроэнергию, обеспечивает запуск двигателя в различных климатических условиях, а также питает электроприборы при неработающем двигателе.

Автомобильные свинцово-кислотные 12-вольтовые АКБ состоят из 6-ти последовательно соединенных элементов (банок), объединенных в общий корпус. Из каждой банки осуществляется газоотвод, конструкции  могут существенно отличаться.

Электролит представляет собой раствор серной кислоты в дистиллированной воде (для средней полосы России плотностью 1.27-1.28 г/см³ при t=+20°С). Кипение электролита — бурное выделение газа при электролитическом разложении воды с выделением кислорода и водорода. Это происходит во время заряда батареи.

Саморазряд — самопроизвольное снижение ёмкости АКБ при бездействии. Скорость саморазряда зависит от материала пластин, химических примесей в электролите, его плотности, от чистоты верхней части корпуса батареи и продолжительности ее эксплуатации.

Напряжение полностью заряженной аккумуляторной батареи без нагрузки (ЭДС — электродвижущая сила) должно находиться в пределах 12.6-12.9 В. Напряжение в бортовой сети автомобиля при работающем двигателе несколько выше, чем на клеммах АКБ, и должно находиться в пределах 13,8-14,8 В (0,2 В от крайних значений). Значение напряжения ниже 13.8 В ведет к недозаряду батареи, а выше 14.4В — к перезаряду, что  пагубно сказывается на ее сроке службы.

Полярность аккумуляторной батареи — термин, определяющий расположение токосъемных выводов на ее корпусе. На зарубежных батареях полярность может быть прямой или обратной, т. е. ориентировка положительного и отрицательного выводов относительно корпуса может быть различной. По российскому стандарту (если смотреть со стороны выводов) отрицательный (-) должен располагаться справа, положительный (+) слева.

Емкость батареи — способность батареи принимать и отдавать энергию — измеряется в ампер-часах (Ач). Для оценки ёмкости батареи принята методика 20-ти часового разряда током 0.05С20 (т.е. током, равным 5% от номинальной ёмкости). Т.е., если ёмкость батареи 55Ач, то разряжая ее током 2.75 А, она полностью разрядится за 20 часов. Аналогично для батарей ёмкостью 60Ач полный 20-ти часовой разряд произойдет при чуть большем токе разряда — 3А.

Данная характеристика определяет возможность питать потребителей в экстремальной ситуации (при отказе генератора). Характеризуется объемом активной массы.

Значение тока холодного старта при -18°С (по DIN) — Величина тока, которую батарея способна отдать при пуске двигателя при температуре -18°С. Наиболее важная характеристика, напрямую сказывающаяся на пуске двигателя. Ведь при -20°С ток, потребляемый стартером, составляет порядка 300А. (Для пуска в летнее время горячего двигателя этот же показатель равен 100-120А.) Значение стартового тока определяется конструкцией батареи, пластин, сепараторов.  Чем ниже внутреннее сопротивление батареи, тем выше стартовый ток, тем надежнее пуск двигателя при низких температурах.

Резервная ёмкость — время, в течении которого батарея сможет обеспечить работу потребителей в аварийном режиме. Величина резервной ёмкости, выраженная в минутах, последнее время все чаще проставляется изготовителями батарей после значения тока холодного старта.

Корпус современных АКБ изготавливается из пластмассы, в большинстве случаев полупрозрачной, позволяющей контролировать уровень электролита.

Необслуживаемые батари. Сразу следует оговориться, что этот термин не должен пониматься буквально и восприниматься как руководство к бездействию. Это название говорит об улучшенных потребительских свойствах батареи. Необслуживаемые АКБ требуют долива воды не чаще одного раза в год при условии использования их на автомобилях с исправным электрооборудованием и среднегодовым пробегом 15-20 тыс. км. Встречаются конструкции, исключающие всякое вмешательство на всем протяжении срока службы, но они особенно критичны к состоянию автомобильного электрооборудования.

Большинство необслуживаемых батарей выпускаются заводами-изготовителями, залитыми электролитом. Так как эти батареи имеют значительно меньший саморазряд, они могут храниться от 6 месяцев до 1 года без подзаряда. Саморазряд новых необслуживаемых батарей за 12 месяцев может составить до 50% от номинальной ёмкости.

4. Маркировка АКБ

На современные аккумуляторные батареи наносится следующая маркировка:

Несмотря на то, что после ёмкости стоит значение 280А, цифра, интересующая нас и показывающая ток холодного старта по принятому у нас стандарту DIN равна 255А.

Обозначения основных характеристик на батареях различных производителей отличаются друг от друга. Большинство европейских производителей и значительная их часть в Азии руководствуются промышленным стандартом Германии DIN 43539 часть 2, который оговаривает два основных параметра: ёмкость батареи, измеряемую в ампер-часах (Ач) при +25°С, и ток стартерного разряда в амперах (А) при -18°С.

Батареи американских производителей испытываются по требованию американского стандарта SAE J537g, который включен в международный стандарт BCI и также вводит два основных параметра: резервную ёмкость, измеряемую в минутах при +27°С, и ток холодной прокрутки — в амперах при -18С. Стандарт SAE не предусматривает измерение ёмкости батареи в ампер-часах.

Первый рассматривает способность батареи к длительным разрядам меньшими токами, второй — разряд большими токами, но за меньший отрезок времени.

Пересчет значения тока стартерного разряда по европейскому стандарту DIN в ток холодной прокрутки по американскому стандарту SAE может производиться с помощью экспериментальных коэффициентов. Для батарей ёмкостью до 90Ач используется коэффициент 1.7, т. е. ISAE = 1.7 IDIN. Для батарей ёмкостью от 90 до 200 Ач используется коэффициент 1.6, т. е. ISAE = 1.6 IDIN.

В настоящее время в Европе наряду с немецким стандартом DIN введен новый единый стандарт En — 60095-1/93.

Кроме того, на необслуживаемых батареях проставляется соответствующая надпись. Чаще всего на русском, английском или немецком языке (либо на языке производителя, как например, на испанских батареях «Tudor»).

5. Выбор и покупка АКБ

Убедитесь, что выбираемая батарея соответствует конструктивным особенностям вашего автомобиля (ёмкость, место установки, способ крепления, полярность, форма и размер токосъемных выводов). Специализированные торговые фирмы имеют каталоги всего ассортимента, в которых систематизирована информация о модификациях и технических характеристиках.

Нецелесообразно на автомобиль с устаревшей системой электрооборудования устанавливать батарею, исключающую долив воды. Это приведет к сокращению ее срока службы или отказу.

Емкость батареи не должна существенно отличаться от указанной заводом-изготовителем автомобиля. Несоблюдение этого условия приводит к резкому сокращению службы как батареи так и стартера.

Очень неплохо знать рекомендуемую величну пускового тока стартера для Вашего автомобля. На многих  автомобилях устанавливаются стартеры с редуктором. Это позволяет существенно уменьшить величину пускового тока в первые моменты запуска, особенно в сильные морозы, а значит существенно продлить жизнь Вашего аккумулятора.

Внимательно изучите текст гарантийного талона. Обратите особое внимание на те разделы, где перечислены: случаи, исключающие гарантийное обслуживание; адреса гарантийных мастерских; условия эксплуатации.

Маркировка аккумулятора должна иметь ссылку на стандарт (DIN, SAE, En или другие). В маркировке по стандарту SAE не указывается значение ёмкости в ампер-часах (Ач). Указание ёмкости в Ач в стандарте SAE – косвенный признак подделки. Наиболее подвержены подделкам дорогие аккумуляторы известных фирм-изготовителей, поэтому приобретать их лучше в торговых фирмах, заслуживающих доверие.

Большинство фирм-изготовителей кодирует дату выпуска АКБ. Современные необслуживаемые батареи допускают достаточно длительное хранение без существенной потери своих потребительских свойств, поэтому дата изготовления менее актуальна. Предпочтительнее приобретать залитый качественным заводским электролитом аккумулятор. Он готов к работе, легко поддается проверке. Не залитый сухозаряженный аккумулятор требует дополнительного времени и затрат на подготовку к эксплуатации.

Не спешите отдать деньги! Вы вправе требовать проверки аккумулятора. Первым делом сдерите с него защитную упаковочную пленку, какой бы красивой она ни была, и убедитесь, что корпус не поврежден – такое случается довольно часто. Затем попросите продавца измерить плотность электролита – она не должна быть ниже номинальной более чем на 0,02 г/см^{3 и одинаковой во всех банках}, что соответствует примерно 80-процентной заряженности батареи. Последнюю проверку следует провести с нагрузочной вилкой – ее вольтметр должен показать 12.5–12.9 В при отключенной нагрузке, а при включенной – не опускаться в течение 10 секунд ниже 11В.

В случае отклонения от этих значений, батарея может оказаться частично или полностью непригодной к эксплуатации.

Если вам отказывают в проверке аккумулятора, не могут подтвердить качество товара сертификатом, гарантийным талоном, то лучше отказаться от покупки.

6. Установка АКБ

Перед установкой батареи обязательно полностью удалите с нее полиэтиленовую пленку. Газоотводные отверстия должны быть открытыми. Обратите внимание на правильность подключения. Клеммы АКБ рекомендуется зачистить и после закрепления смазать вазелином. Это делается для предохранения контактов от попадания влаги и окисления места контактов. Особенно это касается силовых проводов с медными (а не свинцовыми) наконечниками.

Очень важно уделить внимание проводам. Клеммы необходимо зачистить не только со стороны аккумулятора, но и с другой стороны. Место, куда крепится массовый провод (-) надо тоже тщательно зачистить от краски, масла и прочей грязи. Контакт затянуть туго. Это же касается клеммы на стартёре. Невнимание к проводам и контактам может очень сильно «выйти боком» зимой на морозе.

Батарея должна стоять на своём месте жёстко. Болтание её в крепёжных элементах недопустимо. Дополнительная вибрация скажется на долговечности батареи. Замыкание и осыпание пластин в банках чаще всего происходят именно из-за вибрации.

Обратите внимание, что на многих автомобилях батарея стоит довольно близко к выпускному коллектору. То есть летом ей будет довольно жарко, а это для батареи очень плохо! На «правильных» машинах предусмотрена термоизоляция АКБ от двигателя.

7. Рекомендации по эксплуатации и обслуживанию

Условия эксплуатации оказывают существенное влияние на срок службы аккумуляторной батареи. Частые запуски двигателя и поездки на короткие расстояния, неисправности электрооборудования (стартер, генератор, реле-регулятор), дополнительные потребители электроэнергии, несвоевременное обслуживание, ненадежное крепление батареи способны сильно сократить срок ее службы.

При продолжительном движении по трассе батарея может перезаряжаться (кипеть) — в городе с малыми пробегами и «пробками» она, как правило, разряжается (см. выше).

Генератор (при холостых оборотах двигателя) зимой не обеспечивает работу большинства штатных потребителей, не говоря о дополнительных.  К включенным габаритным огням, ближнему свету фар, стоп-сигналам, указателям поворота, аудиоаппаратуре добавляются обогрев заднего стекла и вентилятор отопителя. Ежедневный недозаряд батареи постепенно уменьшает ее ёмкость, что в итоге приводит к невозможности запуска двигателя стартером.

Отказ аккумуляторной батареи может быть вызван и током утечки в электрооборудовании автомобиля. Это происходит, когда при отключении всех потребителей один или часть из них остается включенным в электрическую цепь (неисправны выключатель или реле). Виновником может быть и сигнализация. После глубокого разряда АКБ может не восстановить свою первоначальную номинальную ёмкость. Батарея не сможет нормально работать, если для запуска двигателя требуется продолжительное включение стартера (неисправны системы питания, зажигания).

7.1. Обслуживание АКБ в процессе эксплуатации сводится к проверке и приведению в соответствие с требованиями: уровня и плотности электролита; чистоты и надежности крепления электрических соединений батареи с корпусом автомобиля, параметров электрооборудования, крепления батареи. Необходимо также следить за правильным натяжением ремня генератора, очищать и смазывать выводы и клеммы, содержать батарею в чистоте. Протирайте верхнюю поверхность водным раствором питьевой соды. Доведение плотности электролита до требуемой производится путем заряда батареи от стационарного зарядного устройства.

Значение зарядного тока в амперах (А) не должно превышать 1/10 ёмкости батареи (упрощенно).

7.2. Продление жизни новой батарее

Коротко об этом сказать трудно. В первую очередь, следует залить электролит, точно соответствующий не только климатической зоне, но и сезону эксплуатации. Если батарея будет работать только в теплое время года, то плотность электролита может быть 1.20 г/см³, а если до -15°С — 1.24 г/см³ и т.д. Такая точность, безусловно, снизит скорость сульфатации пластин, следовательно, увеличит долговечность батареи.

На срок службы АКБ значительно влияет средняя степень заряженности, которая зависит от исправности реле-регулятора. Необходимо, чтобы эта величина поддерживалась не ниже 75%.

Во-первых, отрегулируйте двигатель так, чтобы он легко заводился с полоборота. Это предохранит АКБ от глубокого разряда. При пуске двигателя стартером через аккумуляторную батарею проходит ток в несколько сот Ампер, что не способствует ее долговечности. Поэтому, чем легче пуск двигателя, тем лучше для АКБ: она прослужит дольше.

Во-вторых, отрегулируйте при необходимости реле-регулятор, чтобы напряжение было в пределах 13.8…14.4В. (Для кальциевых батарей 14,1…14,6)  Это одно из важнейших условий.

 В-третьих, никогда не позволяйте снизиться уровню электролита в банках ниже требуемого.

Эти простые советы, продлят жизнь АКБ.

Кроме этого, специалисты советуют при наличии зарядного устройства при любой возможности (например, на ночь) ставить аккумуляторную батарею на подзарядку малым током — около 1…2А. Для этого можно АКБ не снимать с автомобиля. Только эта операция, если ее проделывать регулярно, не реже одного раза в месяц, увеличивает срок службы батареи по крайней мере на год.

7.3. Зарядка аккумулятора зарядным устройством

Ну а теперь как заряжать? Для этого служат выпрямители постоянного тока. Автолюбители их называют зарядными устройствами. Они бывают с ручной регулировкой или автоматические. Перед зарядкой необходимо открыть все газовые каналы: вывернуть пробки, снять крышки банок. При зарядке важны три параметра: напряжение, ток зарядки и время. Максимальное напряжение выпрямителя не должно быть слишком высокое, лучше, если оно регулируется. Когда аккумулятор частично процентов на 25 разряжен, то начальный ток заряда при включении выпрямителя может резко скакнуть вверх. Отрегулируйте его на номинал не выше 1/10 ёмкости аккумулятора или меньше, если вольтметр уже показывает напряжение близко к 14V. Т.е., если у Вас батарея имеет маркировку 55Ah — максимальный ток 5.5. Далее в процессе зарядки напряжение будет расти, а ток уменьшаться. Считается, если ток не уменьшается в течение последних 2-3 часов, то аккумулятор заряжен. Важно помнить, что нельзя вести заряд большим током более 25 часов. Электролит сильно нагреется и выкипит, пластины от нагрева может повести и они замкнут друг на друга. Обычно нормальное время полного заряда около 15 часов.

Иногда необходимо выровнять плотность небольшим током. Например, если плотность электролита в разных банках 1.23, 1.25. Включив выпрямитель, устанавливем ток зарядки порядка 2А. Иногда ниже, ориентируюсь по вольтметру: опять же не выше 14V. Время такой зарядки до двух суток. Особенно это необходимо делать после того, как аккумулятор разряжен в ноль бесплодными попытками завести двигатель. При чём, делать это надо сразу, пока не началась сульфатизация пластин.

Батареи, исключающие долив воды, должны заряжаться только устройствами с автоматическим поддержанием зарядного напряжения. Несоблюдение этого условия приведет к снижению их срока службы. Благо, сейчас зарядных устроиств продаётся множество типов. Среди них встречаются достаточно умные (например «Кулон»), позволяющие контролировать ток, напряжение заряда, время и суммарную ёмкость заряда. И стоят эти зарядные устройства совсем не дорого — примерно половину цены приличного аккумулятора.

Конкретные требования по режиму заряда, эксплуатации и обслуживанию должны быть изложены в инструкции или гарантийном талоне, прилагаемом к батареям.

Изготовители не предусматривают добавление в электролит стабилизирующих и улучшающих препаратов. Для доведения уровня электролита до нормы недопустимо использовать электролит! В аккумуляторную батарею доливают только дистиллированную воду. Не используйте воду сомнительного происхождения. При частом выкипании проверьте электрооборудование автомобиля.

Необходимо знать, что при сильном снижении уровня электролита внутри корпуса аккумулятора может образоваться опасная концентрация газовой смеси. Чтобы исключить вероятность взрыва, нельзя подносить к батарее открытое пламя (даже сигарету) и допускать искрение электроконтактов. Системы газоотвода некоторых современных батарей более взрывобезопасны. В средней полосе России АКБ не требуют корректировки плотности электролита при смене сезонов.

Перед зимней эксплуатацией автомобиля сделайте обслуживание не только аккумуляторной батареи (см. выше), но и систем, влияющих на запуск двигателя. Обязательно залейте моторное масло, соответствующее сезону. Для облегчения запуска двигателя в сильные морозы занесите батарею на несколько часов в теплое помещение.

Перед длительной зимней стоянкой также обслужите батарею, но не храните ее в теплом помещении, а оставьте на автомобиле со снятыми клеммами. Чем ниже температура, тем меньше скорость ее саморазряда.

Недопустимо оставлять на морозе разряженную батарею. Электролит низкой плотности замерзнет, и кристаллы льда приведут ее в негодность. Плотность электролита разряженного аккумулятора может снизиться до 1,09 г/см³, что приведет к его замерзанию уже при температуре -7°С. Для сравнения –электролит плотностью 1.28 г/см³ замерзает при t=-65°С.

Опрокидывание аккумуляторной батареи и слив электролита могут привести к замыканию пластин и выходу ее из строя.

Для борьбы с паразитными токами утечки заведите себе привычку вытирать корпус батареи насухо от всякой нечисти. Если совсем в лом, то хотя бы делайте чистый круг вокруг плюсовой клеммы, чтобы разорвать паразитные электрические связи. Ну, а если Вы любите свою машину, то разведите немного соды в воде и протрите всю поверхность корпуса батареи и вытрете ее насухо. Все тряпки, которые прикасались к аккумулятору выбросить! А за одно проверите крепление батареи, уровень электролита и его плотность. Времени это займёт минут 10-15, а сэкономить может часы и кучу нервов.

8. Особенности эксплуатации АКБ в зимний период

Перво-наперво замерим плотность электролита во всех банках без исключения. Норма 1.27-1.28 г/см³. У Вас далеко не так? Значит снимаем батарею и ставим на зарядку. И это однозначно! Ни в коем случае не пытаемся повысить плотность электролита добавлением концентрированной кислоты, какая бы низкая не была его плотность. Желаемого же результата — повышения ёмкости батареи при этом не произойдет.

Далее. Обязательно провести ревизию всех силовых проводов, клемм и контактов. Клеммы зачистить мелкой шкуркой. Контакты на АКБ тоже зачистить и затянуть. Можно затем смазать литолом, чтобы к контактам не попадала влага.. С другой стороны силовых проводов так же провести ревизию контактов.

8.1. Прикуривание от другого автомобиля

Для российских автовладельцев нормальная ситуация, когда сосед просит «прикурить» его аккумулятор. Для этой нехитрой процедуры помимо автомобиля с заряженным аккумулятором, необходимы ещё и правильные провода. Те провода, что продаются на рынках имеют просто ужасное качество. Мало одного того, чтобы эти провода были медными и достаточно большого сечения. Необходимы очень качественные «крокодилы», обеспечивающие большую площадь контакта и большое усилие зажима, и необходим хороший контакт между проводом и «крокодилом». Не забываем, что по этим проводам у нас потечёт около 200 ампер!

Чтобы не навредить сложным электронным системам вашей собственной машины, эта, казалось бы, элементарная процедура требует соблюдения строгой последовательности действий.

1. Соедините красный кабель с клеммой (+) на заряженном аккумуляторе.
2. Соедините другой конец красного кабеля с клеммой (+) на «севшем» аккумуляторе.
3. Соедините черный кабель с клеммой (-) на заряженном аккумуляторе.
4. Соедините другой конец черного кабеля с чистой точкой заземления на блоке двигателя или на шасси, главное — подальше от аккумулятора, карбюратора, топливных шлангов и т.п. В момент подсоединения будьте готовы к небольшой искре.
5. Следите, чтобы оба кабеля не касались движущихся деталей.
6. Запустите автомобиль с заряженным аккумулятором и дайте ему поработать не менее одной минуты.
7. Попробуйте запустить автомобиль с «севшим» аккумулятором. Если двигатель не заведется, подождите несколько минут и повторите попытку. Если же заведется, дайте ему поработать несколько минут в таком положении.
8. Выключите автомобиль с заряженным аккумулятором.
9. При отсоединении кабеля следуйте описанной выше процедуре в обратной последовательности.

9. Особенности эксплуатации АКБ в летний период

Не удивляйтесь, если однажды вам будет трудно или вообще не завести машину в жаркую погоду. Теплое время года — такое же испытание, как и холод. Тепло ускоряет химические процессы. Неисправности и дефекты электрической системы автомобиля или аккумулятора незамедлительно скажутся на состоянии батареи. Но, скорее всего, узнаете вы об этом в самый неподходящий момент. Например, ночью во время дождя, когда придется включить освещение, вентиляцию и стеклоочистители. Поэтому не расслабляйтесь. Лето — самый подходящий период для покупки нового аккумулятора.

Летом автомобилист не сразу заметит, что в аккумуляторе плотность электролита и его уровень в банках недостаточные. Но чем выше температура окружающей среды, тем активнее электрохимические процессы. В результате электролиза кислород вступает во взаимодействие с пластинами, а ставший свободным водород испаряется. Таким образом из электролита исчезает вода. Как только уровень раствора оказывается ниже уровня пластин, начинается сульфатация пластин (сульфат свинца растворяется в электролите, а затем оседает на поверхности пластин уже в виде крупных нерастворимых кристаллов и происходит изоляция пластин от электролита). Емкость батареи уменьшается. Электрохимические реакции останавливаются. Аккумулятор выходит из строя.

Имейте в виду, что во время длительного хранения аккумулятора происходит саморазряд (снижение ёмкости). Оставлять батарею в разряженном состоянии не рекомендуется: в этом случае вода испаряется и открываются пластины. А дальше все, как описано выше.

Саморазряд увеличивается от высокой температуры, грязи и электролита (воды) на крышке батареи. Еще одна причина возникновения паразитных токов — неодинаковая плотность электролита в разных банках и на разных уровнях. Это может произойти после доливки большого количества воды. Чтобы избежать неприятностей, зарядите аккумулятор или проедьте на машине, чтобы плотность раствора сравнялась.

Ускорение электролиза способствует уплотнению активной массы. Этой “болезнью” страдают отрицательные пластины, активная масса которых во время эксплуатации постепенно уплотняется, а ее пористость уменьшается. Доступ электролита внутрь отрицательных пластин затрудняется, что снижает ёмкость батареи. К тому же уплотнение активной массы может сопровождаться образованием трещин и отслаиванием.

Пластины коробятся при увеличении силы зарядного тока, при коротком замыкании, понижении уровня электролита, частом и продолжительном включении стартера, когда батарея нагружается разрядным током большой силы. Чаще короблению подвержены положительные пластины, при этом в их активной массе образуются трещины, и она (активная масса) начинает выпадать из решеток.

Причиной выпадения активной массы из решеток пластин может стать длительная перезарядка, плохое крепление пластин, вибрация и т.д. Осыпающийся активный слой в конце-концов замыкает пластины, сокращает мощность и срок службы. В современных аккумуляторах пластины помещаются в конверт-сепараторы; осадок выпадает, но короткого замыкания удается избежать.

Летом вентиляционные отверстия забиваются пылью. Чтобы батарея не лопнула и не взорвалась следите за чистотой аккумулятора. Пробки заливных отверстий должны быть плотно закрыты.

Во-первых, следите за уровнем электролита и регулярно доливайте дистиллированную воду. Во-вторых, не оставляйте батарею незаряженной. В-третьих, следите за чистотой корпуса. В-четвертых, следите за состоянием электрической системы автомобиля. Неисправный стартер и генератор совершенно незаметно “подготовят” батарею к зиме и с первыми морозами она откажет.

Если вы планируете заменить аккумулятор, лучше не ждать до осени. В сезон выбор значительно меньше, цены выше, а желающих больше. В любом случае потребуется помощь подготовленного продавца-консультанта. Летом он сможет больше уделить вам времени.

10. Вопросы безопасности

Помните, что опасность возгорания кислорода и водорода, выделяющихся во время зарядки (а также после ее завершения), вполне реальна.

Хотя большинство серьезных производителей оборудуют крышки аккумуляторов ограничителями пламени, призванными предотвратить его попадание внутрь аккумулятора, подобная вероятность по-прежнему сохраняется.

Помните также, что искра возникает не только при отсоединении клеммы. Статического электричества от синтетической одежды может оказаться достаточно, чтобы вызвать взрыв.

Взрыв аккумулятора можно сравнить по мощности с выстрелом из ружья 12-го калибра. Результат представляет собой жуткое зрелище, и происходит это чаще, чем вы можете себе представить. Например, в осторожной Америке в год бывает более десяти тысяч подобных случаев.

При том, что взрыв, вероятно, не будет смертельным, он может серьезно травмировать вас, особенно лицо, так как осколки пластика разлетаются во все стороны. Поэтому всегда следует быть в защитных очках.

Если вдруг позарез понадобилось отсоединить аккумулятор на машине с работающим мотором (лучше, конечно, не подвергать свой автомобиль таким испытаниям), прежде надо включить как можно больше потребителей электроэнергии: печку, фары, противотуманки, «дворники». Если этого не сделать, то может сгореть регулятор напряжения, а следом откажет электрооборудование и в том числе — системы управления двигателем. А для начала загляните в инструкции: позволяет ли она вообще производить такую операцию. Ведь на автомобилях некоторых марок, напичканных современной аппаратурой, любое отключение аккумулятора выводит из строя сложные электронные системы.

11. Хранение аккумуляторной батареи

Итак, при отсутствии возможности подзарядки во время хранения АКБ можно рекомендовать следующий способ. Электролит в аккумуляторе необходимо заменить 5-процентным раствором борной кислоты. Перед заменой электролита АКБ полностью заряжают, а затем сливают электролит в течение 15 минут. Затем ее сразу же промывают дважды дистиллированной водой, выдерживая воду по 20 минут. После промывки наливают раствор борной кислоты, заворачивают пробки с открытыми вентиляционными отверстиями, вытирают батарею и ставят на хранение. Саморазряд аккумуляторов с раствором борной кислоты практически отсутствует.

Хранить батарею надо при температуре не ниже 0°С, поскольку заливаемый 5-процентный раствор борной кислоты может замерзнуть. А для ввода такой батареи в действие из нее выливают раствор борной кислоты в течение 15…20 минут и сразу же заливают сернокислый электролит плотностью 1.38…1.40 г/см³ для нашей зоны. После 40-минутной пропитки пластин электролитом АКБ можно устанавливать на автомобиль, если плотность электролита не уменьшилась ниже 1.24…1.25 г/см³. Если она стала ниже, следует откорректировать плотность отбором слабого раствора и добавлением электролита плотностью 1.40 г/см

12. Приложения

12.2. Реанимация аккумулятора

 Имеем на руках убитый или почти убитый аккумулятор.
Нам понадобятся некоторые материалы и инструменты:

1) Свежий электролит(номинальной + желательно повышенной плотности)
2) Дистиллированная вода.
3) Измеритель плотности электролита(ареометр). Маленький!!! На большой вы не насосёте электролита со всего аккумулятора.
4) Зарядное устройство, способное обеспечить малые (0.05-0.4А) токи зарядки. Я использовал простейший самопал — блок питания от магнитофона, тестер в качестве ампер- и вольтметра плюс блок мощных резисторов для регулировки зарядного тока.
5) Десульфатирующая присадка к электролиту. Я использовал русскую присадку «Мечта», производство «НТК КУЛОН» г.С-Петербург, конверсионная).
6) Маленькая клизма (простите, надо!) и пипетка для наливных целей.

Для начала определимся с возможными неисправностями:

1) Засульфатированность пластин — ёмкость аккумулятора падает почти до нуля.
2) Разрушение угольных пластин — при зарядке электролит становится черным.
3) Замыкание пластин — электролит в одной из секций аккумулятора выкипает, секция греется. (Тяжелый случай, но иногда небезнадежный)
4) Перемёрзший аккумулятор — распухшие бока, электролит при заряде сразу вскипает (многочисленные замыкания пластин) — тут уж ничем не помочь, аминь, упокой Господь его душу!

Начнем с конца списка.(п.3) При замыкании пластин ни в коем случае не пытайтесь его заряжать! Начинаем промывку дистиллированной водой. Не бойтесь переворачивать и трясти аккумулятор, хуже уже не будет. Промывайте его до тех пор, пока не перестанет вымываться угольная крошка (надеюсь, этот момент наступит, иначе прекратите этот мазохизм). При промывке часто замыкание пластин устраняется, и мы переходим от пункта (3) к пункту (2). После промывки и вытряхивания всякого мусора из недр аккумулятора приступаем к пункту (1), а именно к устранению отложений солей на пластинах аккумулятора. Следуйте инструкциям к присадке. Мой опыт может отличаться от того, что вы прочтёте в инструкции. Далее я делаю так:

1) Заливаем аккумулятор электролитом номинальной плотности (1.28 г/см³).
2) Добавляем присадку, исходя из объёма аккумулятора (см. инструкцию)
3) Даём электролиту выдавить воздух из секций, а присадке — раствориться в течении 48 часов (!), при необходимости доливаем электролит до номинального уровня. Кстати, присадку можно растворить в электролите до заливки в аккумулятор, если, конечно, она хорошо растворяется.
4) Подключаем зарядное устройство(не забудьте снять пробки!). НО МЫ НЕ БУДЕМ ЕГО ЗАРЯЖАТЬ! НЕ СЕЙЧАС! Сначала мы будем гонять его по циклу «зарядка-разрядка», иначе «тренировка», то есть заряжать и разряжать его, пока не восстановится нормальная ёмкость. Выставляем ток зарядки в районе 0.1А и следим за напряжением на клеммах. Не давайте электролиту кипеть или нагреться! Если необходимо, уменьшите зарядный ток, пузырьки газа и перегрев разрушают аккумулятор! Заряжайте, пока напряжение на клеммах аккумулятора не достигнет 2.3 — 2.4В на каждую секцию, т.е. для 12-вольтового аккумулятора — 13.8-14.4 В.
5) Уменьшаем зарядный ток вдвое и продолжаем зарядку. Зарядку аккумулятора прекращаем, если в течении 2 часов плотность электролита и напряжение на клеммах остаются неизменными.
6) Доводим плотность до номинальной доливкой электролита повышенной плотности (1.4) или дистиллированной воды.
7) Разряжаем аккумулятор через лампочку током примерно в 0.5А до падения напряжения на клеммах до 1.7В на элемент. Для 12-вольтового аккумулятора эта величина составит 10.2В, для 6-вольтового 5.1 соответственно. Из имеющихся величин тока разряда и времени разряда вычисляем ёмкость нашего аккумулятора. Если она ниже номинальной (4 ампер-часа), то:
8) Повторяем цикл заряда с начала до тех пор, пока ёмкость аккумулятора не приблизится к номинальной.
9) Добавляем в электролит ещё немного присадки и закрываем отверстия аккумулятора. ВСЁ!!! Мы имеем на руках рабочий аккумулятор, который, исходя из моего опыта, иногда способен проработать дольше китайского!

Дальше обращаемся с аккумулятором, как положено.

12.4. Ещё несколько способов, основанных на использовании электрического тока.

Способ первый — простой. Электролит заменить дистиллированной водой и зарядить аккумулятор или батарею очень небольшим (примерно 0.01 ёмкости) током. При этом в банках степень сульфатации снижается и образуется электролит, который заменять не нужно. После двух часов зарядки ее прекращают на такое же время. А затем снова повторяют.

Доказано, что после одного-трех таких циклов степень сульфатации резко снижается.

Второй способ — это, по существу, вариант первого: заряд выполняется так называемым асинхронным током, т.е. через выпрямитель, который собран не по «мостовой» схеме, а в виде одного диода, параллельно которому подключен резистор сопротивлением на порядок больше прямого сопротивления диода. Некоторые современные зарядные устройства могут заряжать АКБ в таком режиме (режиме десульфатации).

Третий способ — способ химический, наиболее трудоемкий, но в безвыходном положении его  можно применить. Он включает следующие операции: заряд батареи в течение нескольких часов, слив электролита из банок, двух-трехкратная их промывка дистиллированной водой, заправка 2.5-процентным (25 г на 1 л) раствором питьевой соды и выдержка в течение 2…3 часов ( при этом сульфат свинца переходит в карбонат), слив раствора, заправка 2…3-процентным раствором поваренной соли, заряд батареи в течение 1ч ( карбонат свинца переходит в хлорид), слив раствора ( небольшая часть слаборастворимого хлорида свинца сливается, освобождая поры активной массы), промывка 4-процентным раствором питьевой соды, полный (из расчета 150-процентной ёмкости) заряд батареи, третья промывка банок, заправка их электролитом, полный (150-процентной ёмкости) заряд батареи. 

  Тест 16 АКБ 60 Аh обратной полярности За рулем 09/2008  http://www.zr.ru/a/16470

  Тест АКБ  габаритами 238х129х227    За рулем  10/2011 г.  http://www.zr.ru/a/368219/

DoITPoMS — Батарейки библиотеки TLP

При выборе батареи необходимо учитывать следующие характеристики батареи:

1) Тип

См. Страницу первичных и вторичных батарей.

2) Напряжение

Теоретическое стандартное напряжение ячейки может быть определено из электрохимического ряда с использованием значений E ^или :

E ^o (катодный) — E ^o (анодный) = E ^o (элемент)

Это стандартное теоретическое напряжение.Теоретическое напряжение ячейки модифицируется уравнением Нернста, которое учитывает нестандартное состояние реагирующего компонента. Потенциал Нернста будет меняться со временем либо из-за использования, либо из-за саморазряда, посредством которого изменяется активность (или концентрация) электроактивного компонента в ячейке. Таким образом, номинальное напряжение определяется химией ячейки в любой момент времени.

Фактическое создаваемое напряжение всегда будет ниже теоретического напряжения из-за поляризации и потерь сопротивления (падения ИК-излучения) батареи и зависит от тока нагрузки и внутреннего импеданса элемента.Эти факторы зависят от кинетики электрода и, следовательно, меняются в зависимости от температуры, состояния заряда и возраста ячейки. Фактическое напряжение, появляющееся на клеммах, должно быть достаточным для предполагаемого применения.

Типичные значения напряжения находятся в диапазоне от 1,2 В для никель-кадмиевой батареи до 3,7 В для литий-ионной батареи.

На следующем графике показана разница между теоретическим и фактическим напряжениями для различных аккумуляторных систем:

3) Кривая расхода

Кривая разряда представляет собой график зависимости напряжения от разряженной емкости в процентах.Желательна плоская кривая разряда, поскольку это означает, что напряжение остается постоянным по мере разряда батареи.

4) Вместимость

Теоретическая емкость батареи — это количество электричества, участвующего в электрохимической реакции. Обозначается Q и определяется как:

$$ Q = xnF $$

, где x = число молей реакции, n = число электронов, перенесенных на моль реакции и F = постоянная Фарадея

Вместимость обычно выражается в массе, а не в количестве молей:

\ [Q = {{nF} \ over {{M_r}}} \]

, где M _r = молекулярная масса.Это дает емкость в единицах ампер-часов на грамм (Ач / г).

На практике полная емкость батареи никогда не может быть реализована, поскольку значительный вес составляют нереактивные компоненты, такие как связующие и проводящие частицы, сепараторы и электролиты, токосъемники и подложки, а также упаковка. Типичные значения варьируются от 0,26 Ач / г для Pb до 26,59 Ач / г для H ₂ .

5) Плотность энергии

Плотность энергии — это энергия, которая может быть получена из единицы объема веса клетки.

6) Удельная энергия

Удельная плотность энергии — это энергия, которая может быть получена на единицу веса ячейки (или иногда на единицу веса активного электродного материала). Это произведение удельной емкости и рабочего напряжения за один полный цикл разряда. Как ток, так и напряжение могут изменяться в течение цикла разряда, и, таким образом, полученная удельная энергия рассчитывается путем интегрирования произведения тока и напряжения во времени.Время разряда связано с максимальным и минимальным порогом напряжения и зависит от состояния доступности активных материалов и / или предотвращения необратимого состояния аккумуляторной батареи.

7) Удельная мощность

Плотность мощности — это мощность, которая может быть получена на единицу веса элемента (Вт / кг).

8) Температурная зависимость

Скорость реакции в ячейке будет зависеть от температуры в соответствии с теориями кинетики.Внутреннее сопротивление также зависит от температуры; низкие температуры дают более высокое внутреннее сопротивление. При очень низких температурах электролит может замерзнуть, что приведет к снижению напряжения, поскольку движение ионов затруднено. При очень высоких температурах химические вещества могут разлагаться, или может быть достаточно энергии для активации нежелательных обратимых реакций, снижающих емкость.
Скорость уменьшения напряжения с увеличением разряда также будет выше при более низких температурах, как и емкость — это показано на следующем графике:

9) Срок службы

Срок службы аккумуляторной батареи определяется как количество циклов зарядки / перезарядки, которое может выполнить аккумуляторная батарея, прежде чем ее емкость упадет до 80% от первоначальной.Обычно это от 500 до 1200 циклов.

Срок годности батареи — это время, в течение которого батарею можно хранить в неактивном состоянии, прежде чем ее емкость упадет до 80%. Снижение емкости со временем вызвано истощением активных материалов из-за нежелательных реакций внутри ячейки.

Батареи также могут быть подвержены преждевременной смерти:

• Чрезмерная зарядка
  
• Перегрузка
  
• Короткое замыкание
  
• Потребляемый ток больше, чем предусмотрено для производства
  
• Воздействие экстремальных температур
  
• Подвержены физическим ударам или вибрации
  

Задержка напряжения

Смерть батареи из-за старения

10) Физические требования

Это включает в себя геометрию ячейки, ее размер, вес и форму, а также расположение клемм.

11) Цикл зарядки / разрядки

Есть много аспектов цикла, которые требуют рассмотрения, например:

• Напряжение, необходимое для зарядки
  
• Время, необходимое для зарядки
  
• Наличие источника заряда
  
• Потенциальная угроза безопасности при зарядке / разрядке

12) Срок службы

Срок службы аккумуляторной батареи — это количество циклов разрядки / зарядки, которое она может пройти, прежде чем ее емкость упадет до 80%.

13) Стоимость

Сюда входит начальная стоимость самой батареи, а также стоимость зарядки и обслуживания батареи.

14) Возможность глубокого разряда

Существует логарифмическая зависимость между глубиной разряда и сроком службы батареи, таким образом, срок службы батареи может быть значительно увеличен, если она не разряжена полностью; Например, аккумулятор мобильного телефона прослужит в 5-6 раз дольше, если перед подзарядкой он разрядится только на 80%.

Специальные аккумуляторы глубокого разряда доступны для приложений, где это может быть необходимо.

Никель-кадмиевые батареи

15) Требования к приложению

Батареи должно хватить для предполагаемого применения. Это означает, что он должен иметь возможность производить правильный ток с правильным напряжением. Он должен иметь достаточную емкость, энергию и мощность. Он также не должен слишком сильно превышать требования приложения, поскольку это может привести к ненужным расходам; он должен обеспечивать достаточную производительность при минимально возможной цене.

предыдущая | следующий

Базовые знания об аккумуляторах — Типы и характеристики — ｜ Matsusada Precision идеально подходит для

Типы аккумуляторов и проблемы

Вокруг нас встречаются различные типы электроприборов. За исключением крупногабаритных электроприборов, таких как телевизоры и холодильники, питающиеся от розеток, работают от батарей.
Например, это смартфоны, планшеты и портативный музыкальный проигрыватель.Для больших, например, электромобилей. Многие батареи используется для пультов дистанционного управления для телевизоров, кондиционеров и так далее. Недавно была разработана большая аккумуляторная батарея для домашнего использования. и продается для хранения электроэнергии, вырабатываемой солнечными панелями, для использования в ночное время. Также есть идеи использовать электромобили в качестве аккумуляторных батарей.

В эти изделия встроены различные типы батарей и аккумуляторов, которые используются должным образом в зависимости от области применения. Вы можете узнайте о типах батарей и проблемах на этой странице.

Сначала мы познакомимся с типом аккумулятора. Его можно разделить на первичные элементы, такие как сухие батареи, вторичные элементы (аккумуляторные батареи), которые могут перезаряжаться и использоваться повторно, а топливные элементы, которые непрерывно вырабатывают электроэнергию за счет химических реакций. Первичная ячейка одноразовая, и она производит электрическая энергия в результате химической реакции, и ее нельзя больше использовать, если нет вещества, инициирующего химическую реакцию.

С другой стороны, аккумуляторные батареи можно многократно заряжать и разряжать.Он также вырабатывает электроэнергию в результате химических реакций, но это другое от первичных клеток в обратимости химической реакции. После разряда нет вещества, которое подвергается химической реакции, «зарядка» может быть сделано, чтобы вернуться из состояния после реакции в состояние до реакции.

Однако циклы заряда-разряда имеют верхний предел и могут вызвать временное падение напряжения из-за эффектов памяти.
Топливные элементы вырабатывают электроэнергию за счет реакции водорода и кислорода.В этом случае водород извлекается из хранилища водорода. сплава, или высвобождает водород, содержащийся в углеводородах, таких как метан, этан, пропан и бутан, в городском газе, и реагирует с кислородом в воздухе. Следовательно, если мы сможем продолжать поставлять материалы для источников водорода, мы сможем продолжить добычу электроэнергии.

Характеристики каждой батареи

Давайте познакомимся с особенностями каждой батареи.

NiCd (никель-кадмиевый аккумулятор), NiMH (никель-металлогидридный аккумулятор)

И NiCd, и NiMH используют гидроксид никеля в качестве положительного электрода.NiCd использует кадмий для отрицательного электрода NiMH использует сплав для хранения водорода, а электролит представляет собой водный раствор в основном состоит из КОН (гидроксид калия).
Хотя и NiCd, и NiMH могут использоваться для мощных приложений, таких как двигатели, NiCd заменяется более безопасным NiMH, потому что NiCd содержит кадмий, вызывающий заболевания, связанные с загрязнением. Сейчас же, большинство аккумуляторных батарей — никель-металлгидридные. Батареи типа сухих элементов, например eneloop и evolta, также являются NiMH.
NiMH отличается устойчивостью к многократной зарядке и разрядке, а также высокой безопасностью. С другой стороны, NiMH имеет сильный эффект памяти, и существует проблема в том, что количество электроэнергии, которая может быть выработана, уменьшается по мере того, как заряд продолжается. Чтобы сбросить этот эффект памяти, его необходимо полностью разрядить, а затем снова зарядить.

LiB (литий-ионная аккумуляторная батарея)

используется в различных продуктах, таких как персональные компьютеры, смартфоны и планшеты.Ты можешь подумать что почти весь LiB используется в батареях, которые существуют вокруг вас. Он также широко используется в качестве аккумулятора для электромобилей.
Поскольку LiB имеет очень высокую плотность энергии, примерно в 2,5 раза больше, чем у NiMH, это важная аккумуляторная батарея для снижения веса мобильные устройства, например мобильные телефоны. Кроме того, поскольку нет эффекта памяти, это также преимущество, что можно добавить заряд, и он саморазряд не очень сильно даже если его оставить надолго.

Таблица. Скорость саморазряда каждой батареи

Однако, поскольку плотность энергии высока, даже небольшое колебание напряжения приводит к перезарядке, что приводит к чтобы значительно сократить срок службы батареи.Кроме того, если перезарядка или переразгрузка повторяются, внутреннее давление батареи поднимется, что приведет к взрыву или возгоранию. Возможно, вы видели новости о том, что смартфон взорвался и вызвал серьезный ожог или что в самолете взорвалась батарея.

Твердотельный аккумулятор

Одна из проблем вышеперечисленных аккумуляторов — «протечка». Если оставить его надолго, электролит, содержащийся в аккумулятор может вытечь. Утечка может вызвать короткое замыкание, а в некоторых случаях может привести к повреждению внутренней схемы.
Утечка возникает из-за того, что в качестве электролита используется водный раствор, и чтобы избежать этого, твердотельный аккумулятор с разработан твердый электролит. Преимущество в том, что с ним легко обращаться, и вероятность аварии меньше.
С другой стороны, тоже есть недостаток. Твердотельный аккумулятор, разработанный Toyota для электромобилей, представляет собой ионно-литиевый аккумулятор. аккумуляторная батарея, в которой используется твердый электролит на основе сульфида и положительный электрод из слоистого оксида, и в настоящее время она имеет объемную энергию плотность всего около 200 Втч / л.Это меньше половины. Для увеличения дальности плавания необходимо поднять объемный плотность энергии от 400 до 600 Втч / л, и его разработка в настоящее время продолжается.

Металло-воздушная батарея

В металл-воздушной батарее в качестве положительного электрода используется кислород из воздуха, а в качестве отрицательного электрода — металл. Используется для маленьких и легких электрические приборы, такие как слуховые аппараты и кухонные таймеры.
Щелочные металлы, такие как Li, Na и Ca, а также щелочноземельные металлы, вступают в химическую реакцию с кислородом воздуха для получения электричества.Поэтому, когда он не используется, держите его защищенным, чтобы заблокировать кислород, и снимайте экран, когда он используется. Производительность аккумулятора зависит от используемого металла (элемента), и достоинством является то, что его можно уменьшить в размерах, поскольку для этого не требуется электролит. С другой стороны, его сложно разработать как аккумуляторную батарею, потому что металл вызывает рост дендритов в то время. зарядки и инфраструктуры для утилизации.

Топливная батарея

Топливные батареи принципиально отличаются от аккумуляторных батарей, представленных до сих пор.В принципе, вы можете думать об этом как о так же, как генератор. Другими словами, продолжая подавать какое-то топливо, генератор продолжает вырабатывать электроэнергию.

Хотя есть впечатление, что вряд ли такое будет у нас, «ENE-FARM» от Panasonic является типичным примером бытовой топливной батареи. В водород, который используется в качестве топлива, и кислород воздуха взаимодействуют друг с другом с образованием воды и выработки электроэнергии. Электроэнергия генерируется обратной реакцией эксперимента по электролизу воды, проведенного в научных экспериментах.
Однако, поскольку водород имеет высокую скорость реакции и требует внимания при обращении, например, с топливной батареей, которую предполагается установить на электромобиля, его не следует накапливать, даже если водород протекает или водород не попадает в окружающую среду.

Двухслойный конденсатор

Это своего рода конденсатор, который в последние годы стал центром внимания. Как и батарея, он состоит из электрода и электролита, но когда между электродами подается напряжение (до такой степени, что электролит не разлагается), есть область, где заряд электрод и обратный знак увеличивается вокруг электрода.Затем он может хранить потенциал, как конденсатор, и это называется конденсатором с двойным электрическим слоем.

Подобно аккумуляторным батареям, он может многократно заряжаться и разряжаться, но отличается высокой скоростью заряда и разряда. потому что он только образует двойной электрический слой. Однако плотность энергии меньше по сравнению с аккумуляторными батареями.
С другой стороны, плотность энергии выше, чем у керамических конденсаторов, но номинальное напряжение ниже.

Соответствующие технические знания

Рекомендуемые товары

Matsusada могут использоваться во всех типах аккумуляторных батарей и конденсаторов для разработки, оценки и тестирования.

Ссылка (японский сайт)

3 Важные характеристики аккумуляторной батареи

Аккумулятор (или аккумуляторная батарея) имеет три важных характеристики: 1. Напряжение 2. Емкость 3. КПД.

Средняя ЭДС ячейки составляет примерно 2,0 вольт. Значение ЭДС ячейки не остается постоянным, но изменяется в зависимости от изменения удельного веса электролита, температуры и продолжительности времени с момента последней зарядки.

ЭДС ячейки увеличивается с увеличением удельного веса электролита и наоборот, но увеличение удельного веса электролита также вызывает увеличение внутреннего сопротивления элемента; следовательно, его значение не должно превышать 1.22. Наилучшие результаты дает электролит с удельным весом 1,21.

ЭДС ячейки хоть и не сильно, но с повышением температуры немного увеличивается.

Напряжение на клеммах аккумулятора выше во время зарядки, чем во время разрядки, по следующим причинам.

Внутреннее напряжение, возникающее в результате химического воздействия, зависит от прочности электролита и немного увеличивается по мере того, как кислота становится сильнее, а концентрация электролита увеличивается из-за образования H ₂ SO ₄ во время зарядки и уменьшается из-за образования воды во время разряда.

Кроме того, поскольку кислота образуется в порах активного материала во время зарядки, а вода образуется во время разрядки, и поскольку требуется время для диффузии кислоты или воды, отсюда следует, что сила электролита, который находится в фактическом контакте с Активный материал во время зарядки значительно больше, чем средняя сила электролита (кислоты), в то время как во время разряда она значительно меньше средней. Следовательно, ЭДС элемента больше во время зарядки, чем во время разряда.

Напряжение на клеммах батареи равно E + Ir во время зарядки и E — Ir во время разряда, где I — ток заряда или разряда, а r — внутреннее сопротивление элемента.

Способность аккумулятора работать и отдавать ток называется номинальной мощностью или емкостью. В то время как напряжение ячейки определяется ее химическим составом, емкость ячейки может изменяться бесконечно.

Емкость ячейки — это, по сути, количество электронов, которые могут быть получены из нее.Поскольку ток — это количество электронов в единицу времени, емкость ячейки — это интеграция тока, подаваемого ячейкой во времени. Таким образом, емкость элемента выражается в ампер-часах (А-ч) и равна произведению указанного разрядного тока в амперах на количество часов до того, как элемент разрядится до указанной степени. Таким образом, номинальная выходная мощность (или емкость) в 10 ампер-часов означает, что ток в один ампер может потребляться в течение 10 часов или ток в половину ампер в течение 20 часов.

Таким образом, емкость батареи можно определить как полезное количество электроэнергии, которое может быть получено от батареи при заданной скорости разряда до того, как она упадет до заданного значения напряжения, равного 1,75 В, умноженного на количество ячеек. . Емкость батареи зависит от нескольких факторов, главными из которых являются площадь поверхности пластины; количество, расположение и пористость активного материала, используемого при изготовлении пластин; количество и удельный вес используемого электролита; и пористость сепараторов.Скорость разряда и температура также играют важную роль.

Емкость ячейки увеличивается с увеличением площади поверхности пластины. Приблизительное правило для оценки емкости батареи — это площадь поверхности положительных пластин в мм ² , умноженная на количество таких пластин и разделенная на 1000. Например, емкость батареи, имеющей 5 положительных пластин размером 100 и 50 мм каждая, будет (100 × 50 × 5) / 1000, то есть 25 Ач.

Поскольку электричество вырабатывается в результате химического воздействия внутри элементов, емкость батареи напрямую зависит от типа и количества используемого активного материала.Теоретически требуется примерно 4 грамма металлического свинца на каждом элементе, чтобы превратить его в губчатый свинец или перекись свинца, чтобы произвести один ампер-час электричества. На практике требуется от четырех до шести раз больше.

Причина этого в том, что невозможно уменьшить весь активный материал, привести каждую частицу в контакт с электролитом или вызвать проникновение тока в каждую часть. Эксперимент показывает, что от 15 до 22 граммов губчатого свинца и от 16 до 24 граммов металлического свинца, преобразованного в PbO ₂ , требуется на их соответствующих элементах для получения разряда в один ампер-час при обычных коммерческих расходах.

Емкость ячейки зависит от концентрации или удельного веса электролита, так как она влияет на внутреннее сопротивление и интенсивность химической реакции, протекающей в ячейке. Он увеличивается с увеличением удельного веса электролита.

При определенной температуре емкость элемента зависит от скорости его разряда. Например, батарея емкостью 100 ампер-часов, способная обеспечить непрерывный разряд 10 А в течение 10 часов, теоретически должна давать постоянный разряд 20 А в течение 5 часов или 50 А в течение 2 часов или 100 А в течение одного часа, но в действительности, емкость в ампер-часах уменьшается с увеличением скорости разряда.

С увеличением скорости разряда напряжение элемента падает быстрее из-за внутреннего сопротивления элемента; химические реакции становятся более быстрыми, что ослабляет пластины и снижает емкость ячейки. Если элемент разряжается слишком быстро, это может привести к поломке пластин, а в случае приклеенных пластин очень внезапный разряд приведет к смещению пасты. Емкость хлоридных трубчатых стационарных свинцово-кислотных элементов при различных скоростях разряда, выраженная в процентах от ампер-часов, доступных при 10-часовой скорости.

Емкость батареи увеличивается с повышением температуры, потому что при высокой температуре химические реакции, происходящие внутри элемента, становятся более интенсивными, кислотостойкость снижается, а диффузия электролита улучшается. Однако при высокой температуре паста быстро превращается в сульфат свинца, что всегда сопровождается расширением пасты, особенно на положительных пластинах, что приводит к короблению и растрескиванию сетки.

При высокой температуре решетка из сурьмяно-свинцового сплава, клеммные колодки и деревянные разделители также подвергаются воздействию кислоты.Таким образом, не рекомендуется эксплуатировать свинцово-кислотные батареи при температуре выше 40 ° C. С понижением температуры химические реакции замедляются, внутреннее сопротивление элемента увеличивается и диффузия электролита ухудшается.

Следовательно, емкость элемента уменьшается с понижением температуры до точки замерзания (-35 ° C при удельном весе электролита 1,22) емкость уменьшается до нуля, даже если в противном случае аккумулятор полностью заряжен.

Эффективность ячейки может быть задана двумя способами, перечисленными и объясненными ниже:

а. Количество или эффективность в ампер-часах (A-H):

Поскольку при определении этой эффективности не принимаются во внимание вариации конечного потенциала элемента во время заряда и разряда, а конечный потенциал элемента во время заряда выше, чем во время разряда, то количественная эффективность всегда выше, чем энергоэффективность, в какие вариации оконечного потенциала ячейки учитываются.

Поскольку обычно эффективность определяется как отношение выходной мощности к входной, аналогично количественная эффективность или эффективность в ампер-часах определяется как отношение ампер-часов разряда и ампер-часов заряда.

Количественный КПД свинцово-кислотного элемента варьируется от 90 до 95%. Было бы 100 процентов, если бы не выделение газа на заряде, которое представляет собой необратимую химическую реакцию.

Если зарядку прекращать каждый раз, как только выделение газа становится заметным, эффективность в ампер-часах будет почти 100%, но емкость в ампер-часах будет уменьшена, и рекомендуется время от времени полностью заряжать аккумулятор. во избежание порчи неиспользованного сульфата свинца.Количественная эффективность также снижается из-за саморазряда пластин, вызванного местными реакциями, и из-за утечки тока, вызванной неисправной изоляцией между элементами и батареей.

г. Эффективность использования энергии или ватт-часов:

Энергоэффективность определяется как отношение энергии, отдаваемой элементом в ватт-часах во время разряда, и энергии, потребляемой в ватт-часах во время зарядки.

‘’

Работа с низкой скоростью заряда и разряда и с уменьшенной емкостью в ампер-часах приводит к повышению эффективности в ватт-часах.Фактическая эффективность в ватт-часах или энергии, получаемая на практике, колеблется от 75 до 85 процентов.

Батареи и характеристики элементов — Сделайте это легко с ScienceProg

Батареи — дешевый, компактный и относительно безопасный способ получить портативный источник энергии. Есть много типов батарей с разными характеристиками и назначениями. Вероятно, многие из вас слышали, что термины «батарея» и «элемент» относятся к одному и тому же. Но с технической точки зрения это разные вещи: клетка — это единое целое, в котором происходит одна химическая реакция и вырабатывается электричество.В то же время аккумулятор — это набор ячеек.

Номинальное напряжение элементов и напряжение батареи

Например, одиночная батарея AA может называться элементом, потому что это единый блок, в котором одна химическая реакция генерирует напряжение 1,5 В. Тем не менее, свинцово-кислотная аккумуляторная батарея автомобиля имеет шесть ячеек, каждая из которых вырабатывает 2,0 В, а все батареи — 12 В. Первое, что следует помнить, это то, что отдельный элемент может производить определенное номинальное напряжение элемента, которое зависит от химической реакции.Напротив, напряжение батареи , , , представляет собой объединенное напряжение нескольких ячеек, соединенных последовательно (или параллельно).

Емкость ячейки

Итак, мы знаем, что характеристики батареи напрямую зависят от характеристик ячеек внутри. Второй важный параметр аккумуляторов — это ёмкость ячеек , которая измеряется в ампер-часах. На меньших батареях используется мА / ч, поскольку емкость относительно мала, как у автомобильных аккумуляторов.Так что же такое емкость ячейки? Это определенное количество тока, подаваемого до того, как напряжение элемента упадет ниже заданного порога — или, проще говоря, количество энергии, высвобождаемой перед тем, как батарея разрядится или разрядится. Если мы возьмем простую батарею AA на 1,5 В, которая рассчитана примерно на 1000 мА / ч, это означает, что батарея может обеспечивать непрерывный ток 1 А в течение одного часа, прежде чем она разрядится и напряжение упадет до 0,9 В (щелочная батарея). Обычно емкость батареи проверяется в течение более длительного времени, например, в течение 20 часов.Если аккумулятор рассчитан на 1 А / ч, значит, он должен обеспечивать постоянный ток 50 мА в течение двадцати часов. Если батарея разряжается быстрее, можно предположить, что ее емкость меньше, чем указано на этикетке.

Плотность мощности ячейки

Этот параметр имеет тенденцию быть очень важным сегодня, поскольку все электронное оборудование сжимается; потребность в мощности растет из-за растущей функциональности. Аккумуляторы необходимо интегрировать в устройства меньшего размера и обеспечивать большую мощность. Это настоящая головная боль для ученых о том, как вложить больше энергии в меньшее пространство.Таким образом, ячейки характеризуются другим параметром — удельная мощность , что означает емкость на единицу веса. Самые дешевые батареи, такие как угольно-цинковые, имеют самую низкую удельную мощность среди всех типов ячеек, в то время как более высокая удельная мощность принадлежит литий-ионным полимерным батареям.

Кривая разряда аккумуляторной батареи

Емкость и удельная мощность не могут дать четкого представления о качестве батареи. Дело в том, что когда батарея разряжается, ее напряжение падает в течение срока службы элемента.Различные типы ячеек имеют свои собственные кривые разряда. Как и у щелочных батарей, общее время разряда линейно падает. По линейным характеристикам легко определить, насколько разряжена батарея, но некоторым устройствам для нормальной работы требуется постоянное напряжение. Так что у других батарей есть резкие характеристики падения. Это означает, что в какой-то момент напряжение падает при его разряде. А сколько разряжена батарея определить сложно.

Внутреннее сопротивление ячейки

Сопротивление присутствует везде, где протекает электрический ток.Батарейные элементы — не исключение. Каждая ячейка имеет собственное внутреннее сопротивление . Когда ток выводится из ячейки, на этом внутреннем сопротивлении падает некоторое напряжение. Таким образом, каждый элемент батареи можно смоделировать как идеальный источник напряжения и резистор, соединенные последовательно. Внутреннее сопротивление является важным параметром, поскольку оно определяет максимальную скорость, с которой может потребляться энергия из элемента. Более высокий ток протекает через резистор; тем больше тепла выделяется из-за сопротивления.Если этот ток слишком велик, он может расплавить изоляцию, провода и другие элементы. То же самое и с батареями. Например, свинцово-кислотные автомобильные аккумуляторы имеют низкое внутреннее сопротивление, поэтому они идеально подходят для высвобождения большого количества тока во время запуска двигателя. С другой стороны, если в камерах со вспышками используются щелочные батареи, для зарядки конденсаторов вспышки требуется время. Он не может заряжаться мгновенно, так как это приведет к перегреву. И, конечно же, никакие батареи не любят быстрой разрядки из-за химических реакций.Короткое замыкание батарей может повредить батареи, а некоторые типы могут даже взорваться.

Аккумуляторная батарея

Итак, есть два типа аккумуляторов: аккумуляторные и нет. Оба они используются сегодня из-за разницы в стоимости, технологии и назначении. Поскольку все батареи сделаны из токсичных химикатов, использование перезаряжаемых элементов более вероятно, но использование перезаряжаемых батарей не всегда является проблемой. Некоторые неперезаряжаемые батареи по-прежнему имеют более высокую удельную мощность, чем могут дать аккумуляторные.И, конечно же, стоимость. Аккумуляторы дороже, но кажется, что эта разница сокращается.

Характеристики аккумулятора (автомобиль)

13,7.

Характеристики или номинальные характеристики конкретной батареи выражаются простым языком: сколько тока она может производить и как долго она может выдерживать этот ток. Скорость производства тока аккумуляторной батареей определяется скоростью химической реакции, которая, в свою очередь, зависит от ряда факторов, таких как
(i) площадь поверхности пластин,
(ii) температура,
(iii) сила электролита и требуемый ток
(iv).
Таким образом, общая емкость батареи определяется фактическим подаваемым током, а номинал батареи определяется выходным током и временем.

Скорость разрядки аккумулятора обычно выражается в ампер-часах (Ач) и определяется током, который может подаваться непрерывно до того, как напряжение упадет ниже заданного значения (обычно 1,75 В на элемент) в течение периода непрерывной разрядки, который обычно составляет либо
10 часов или 20 часов.Таким образом, батарея номиналом 40 Ач должна иметь возможность непрерывно обеспечивать 4 ампера в течение 10 часов или 2 ампера в течение 20 часов при полной зарядке.

Резервная емкость — это система, которая сейчас используется на всех новых батареях. Это выражается как время в минутах, в течение которого батарея подает 25 А при 298 К до конечного напряжения 1,75 В на элемент. Это показывает, как долго аккумулятор может работать в автомобиле, если система зарядки не работает. Обычно батарея на 44 Ач имеет резервную емкость 60 минут.

Батареям присвоен рейтинг, который указывает на их работу при высоком выходном токе и при низкой температуре. Типичный номинал 170 А означает, что батарея способна подавать этот ток в течение одной минуты при температуре 255 К, когда напряжение элемента падает до 1,4 В.
Общая выходная мощность батареи намного больше, если она распределена по более длительное время, потому что химическая реакция протекает только с определенной скоростью. Указанные выше три разрядные характеристики и их сравнение представлены на рис.13.60.
Эти методы оценки емкости в некоторой степени различаются в зависимости от используемого стандарта. Британские стандарты. Стандарты DIN и стандарты США — это всего лишь три примера. Они в целом похожи для целей сравнения, и, следовательно, дополнительная ссылка

Рис. 13.60. Сравнение разрядной характеристики аккумулятора.
должны быть сделаны для конкретных приложений.
Следующие параметры являются характеристиками батареи, о которых стоит упомянуть, но не используются для оценки батареи.

На рис. 13.61 показан идеальный источник напряжения, включенный последовательно с резистором. Эта диаграмма используется для демонстрации того, почему напряжение на клеммах батареи падает, когда на нее помещается нагрузка. В этой разомкнутой цепи через внутреннее сопротивление не протекает ток и, следовательно, не падает напряжение. Когда ток поступает из источника, происходит падение напряжения на внутреннем сопротивлении, фактическое значение которого можно рассчитать следующим образом.
Подключите вольтметр к батарее и отметьте напряжение холостого хода * 1, скажем, 12,7 В. Подключите внешнюю нагрузку к батарее и измерьте ток, скажем, 50 А. Снова отметьте напряжение на клеммах батареи под нагрузкой, скажем, 12,2. V. Внутреннее сопротивление батареи определяется выражением;


Рис. 13.61. Идеальный источник напряжения, включенный последовательно с резистором.
В этом примере внутреннее сопротивление становится 0,01 Ом. Внутреннее сопротивление батареи изменяется в зависимости от температуры и состояния заряда.Его можно использовать как индикатор состояния батареи. Чем меньше внутреннее сопротивление аккумулятора, тем лучше его состояние.

Эффективность батареи можно рассчитать либо как эффективность в ампер-часах, либо как энергоэффективность. КПД
Ач = (разрядка Ач / зарядка Ач) x 100%
При 20-часовом режиме КПД в ампер-часах может составлять около 90 процентов. Этот показатель эффективности обычно выражается обратной величиной, называемой коэффициентом заряда.В этом примере коэффициент заряда составляет около 1,1.

Эффективность использования энергии ниже, чем эффективность в ампер-часах, поскольку она учитывает более высокое напряжение, необходимое для принудительного заряда батареи. Типичное значение этого КПД составляет около 75 процентов.

Все аккумуляторы страдают от саморазряда, т. Е. Состояние заряда снижается даже без внешней цепи. Скорость разряда увеличивается с температурой и возрастом батареи и составляет порядка 0.От 2% до 1% емкости Ач в день. Саморазряд возникает из-за изменения химического процесса внутри батареи, поскольку материал решеток образует гальванические пары короткого замыкания между сурьмой и активным материалом. Чтобы уменьшить это, кальций используется в качестве механического улучшителя для свинцовых решеток. Примеси в электролите, в частности, следы металлов, таких как железо, также могут способствовать саморазряду. Токи утечки через верхнюю часть батареи, особенно из-за плохой чистоты, также способствуют саморазряду.Пары кислоты вместе с частицами пыли могут образовывать проводящую пленку. В герметичных батареях эта проблема значительно сокращается.

Что такое аккумулятор? — Определение с сайта WhatIs.com

Батарея — это электрохимический элемент (или закрытый и защищенный материал), который может заряжаться электрически для создания статического потенциала для питания или высвобождения электрического заряда, когда это необходимо.