ВСЕ УСЛУГИ:
Диски, шины
Шиномонтаж
Мотошины
Хранение шин
Развал схождение
Накачка шин энертным газом
Ошиповка шин
АКБ
Автобаня
Автоаксессуары
Удаление вмятин без покраски
Авторемонт
Важно знать

 

 

Шинный центр в Брянске

 

Аккумуляторы в Брянске

Конструкция аккумуляторной батареи

 

Современная аккумуляторная батарея состоит из следующих основных частей:

  • моноблок (корпус), служащий резервуаром для электролита;
  • крышка;
  • пластины;
  • сепараторы;
  • соединительные выводы.

Моноблок

Первоначально корпус (моноблок) аккумуляторной батареи был деревянным, выложенным внутри листовым свинцом, затем - эбонитовым. Первые корпуса аккумуляторных батарей из синтетических материалов появились в 1941г. (их начала производить австрийская фирма BAREN), а полипропилен для изготовления корпусов начала использовать американская фирма Johnson Controls. В настоящее время все современные аккумуляторные батареи имеют полипропиленовые корпуса, исключение составляют устаревшие модели, в основном производимые в России с моноблоками из эбонита. Эбонитовый корпус не имеет ни одного бесспорного достоинства, но ему присущи два крупных недостатка: большая масса и нетехнологичность производства. Внутри моноблок любой аккумуляторной батареи разделен на ячейки (три или шесть, в зависимости от напряжения батареи- 6 В либо 12 В) для отдельных блоков пластин.

Крышка

Крышка корпуса закрывает межэлементные соединения батареи и плотно прикрепляется (приваривается) к моноблоку. В обслуживаемых и малообслуживаемых батареях в крышке могут располагаться индикатор уровня плотности электролита (косвенно свидетельствующий о степени заряженности того аккумулятора, в банке которого индикатор установлен) и отверстия для контроля уровня и доливки электролита, закрываемые пробками. Для того, чтобы избежать повышения давления внутри закрытого корпуса (т.к. в процессе заряда аккумулятора происходит электролиз находящейся в электролите воды, при этом на положительной пластине выделяется кислород, а на отрицательной - водород) в крышке (или в пробках) выполнены специальные газоотводные каналы. В современных батареях газоотводные каналы имеют форму лабиринта, позволяющего задержать внутри корпуса капли электролита, уносимые газом, и возвратить их в электролит. Тем самым с одной стороны устраняется выход во внешнюю среду вредных кислотных испарений, а с другой - предотвращается потеря электролита. В батареях устаревших конструкций (например, с эбонитовыми корпусами) общая крышка отсутствует, ее роль выполняет мастика, которой заливаются межэлементные перемычки.

Пластины

Пластины аккумулятора обеспечивают протекание основных электрохимических процессов работы батареи. Пластины аккумулятора представляют собой свинцовые решетки с нанесенной на них активной массой. Изначально активная масса решетки представляет собой порошок из мелко размолотого свинца с добавлением легирующих материалов, придающих пластинам необходимые технологичные свойства. Раньше в качестве основного легирующего материала применялась сурьма, сейчас используются сложные сплавы, рецепты которых ведущие мировые производители держат в секрете. В процессе формировки, представляющем собой многократный цикл заряда-разряда, активная масса пластин приобретает кристаллическую структуру, необходимую для правильного функционирования аккумулятора (активная масса положительной пластины преобразуется в PbO 2 , отрицательной - в Pb). Химическая реакция между активной массой и электролитом происходит на поверхности частиц активной массы, поэтому ее делают пористой, чтобы материал хорошо пропитывался электролитом, и в реакции участвовал его максимальный объем. Кроме того, большинство фирм-производителей батарей разрабатывают свою рецептуру легирующих примесей, позволяющих улучшить характеристики пластин. Состав таких примесей и рецептуры результирующих сплавов в значительной степени определяют, насколько надежно и долговечно будет работать аккумулятор.

Сепараторы

Для предотвращения короткого замыкания между разноименно заряженными пластинами между ними располагается изолятор - диэлектрическая прослойка, называемая «сепаратор». На первых аккумуляторах сепаратор представлял собой тонкий лист шпона, позже шпон заменили стекловолокно и микропористый эбонит (мипор). Современные сепараторы изготавливают из микропористой пластмассы (мипласта). В современных батареях сепаратор выполнен в виде конверта, надетого на положительные пластины. Это позволяет повысить надежность аккумуляторных батарей, так как в этом случае оплывающая в процессе длительной работы батареи с положительных пластин активная масса («шлам») остается внутри конверта, а не оседает на дно корпуса и не достигает отрицательных пластин (в результате чего происходит короткое замыкание). Кроме того, конверт-сепаратор дает возможность устанавливать пластины прямо на дно моноблока, что позволяет увеличить объем эффективно используемого электролита при тех же габаритах батареи. В батареях без конверта-сепаратора во избежание короткого замыкания между пластинами блоки пластин устанавливаются на специальные ребра на дне моноблока, в результате чего создается так называемое «шламовое пространство». Это увеличивает габариты батареи и снижает ее надежность. Появление конверта-сепаратора наряду с изменением рецептуры сплава решеток пластин позволило создать мало- и необслуживаемые батареи.

Соединительные выводы

Элементы батареи соединяются между собой последовательно с помощью межэлементных соединений (МЭС). Существуют два основных типа МЭС:

  • традиционные МЭС, при которых элементы соединяются между собой поверх крышки аккумуляторных батарей. В настоящее время этот вид МЭС применяется в некоторых отечественных батареях и батареях для тяжелых грузовиков (исполнение Heavy Duty);
  • МЭС, при которых соединение бареток проходит через стенки секций посредством контактной сварки.

Борны (выходящие наружу корпуса электрические контакты) батарей изготавливаются из свинца и имеют стандартизованные размеры. Расположение, тип и размер выводов следуют из применяемости батарей и указываются в каталогах. Также из каталога аккумуляторных батарей можно узнать размер моноблока и тип фланца крепления моноблока к корпусу автомобиля.

Ряд автомобилей требуют специфического типа моноблока (японские автомобили, некоторые модели BMW) или специфических выводов (японские автомобили с тонкими клеммами и автомобили Ford прежних моделей). Обозначение батареи в каталоге, соответствующее данной модели автомобиля, однозначно указывает на наличие или отсутствие вышеуказанных специфических особенностей.

 

Основные типы конструкций аккумуляторных батарей

В зависимости от конструктивных особенностей аккумуляторные батареи можно разделить на три типа:

  • обслуживаемые;
  • малообслуживаемые;
  • полностью необслуживаемые.

Обслуживаемые аккумуляторные батареи

Обслуживаемые аккумуляторные батареи требуют постоянного контроля уровня электролита и его плотности. Это происходит из-за того, что при изготовлении пластин для повышения прочности их материала и улучшения его литьевых свойств в свинец добавляется сурьма (свыше 4,5%). Это приводит к тому, что разложение электролита (с одновременной потерей воды) происходит при невысоких (14,3-14,4 В) напряжениях. Для компенсации расхода воды ее приходится периодически доливать через отверстия, закрытые пробками. Если же момент резкого снижения уровня электролита упущен, то начнется необратимая сульфатация свинца, и, как следствие, разрушение активной массы пластин.

Величина порогового напряжения, при котором электролит начинает кипеть (терять воду), напрямую связана с составом материала пластин: чем больше сурьмы в материале пластин, тем ниже напряжение газовыделения. Однако, чистый свинец не может быть использован в качестве материала пластин по технологическим причинам. Поэтому фирмы-производители применяют легирующие примеси, которые, не снижая напряжения газовыделения, придают материалу решеток необходимую прочность.

Малообслуживаемые аккумуляторные батареи

В 1969 г. американская фирма AC Delco создала батарею, в которой место сурьмы в материале решеток занял кальций. Применение кальция позволило снизить газовыделение в 10 раз. Кроме того, применение конверт-сепараторов позволило создать над пластинами больший резервный запас электролита. В результате при пониженном расходе воды выкипание увеличенного объема электролита оказалось сравнимо по времени с естественным выходом батареи из строя вследствие коррозионного разрушения решеток. Это был первый прототип так называемого необслуживаемого аккумулятора.

Параллельно с этим ведущие фирмы-производители добились уменьшения доли сурьмы в свинце пластин до уровня менее 2,5-3%, что приблизило их по потреблению воды к кальциевым. Ряд фирм (например, Varta) легируют решетки серебряным сплавом, некоторые фирмы - редкоземельными металлами. Сниженная потребность в регламентном обслуживании позволяет отнести эти батареи к малообслуживаемым.

В настоящее время подавляющее большинство производимых батарей имеют малообслуживаемую конструкцию. Исключение составляет устаревшая продукция отечественных и ряда китайских производителей, представляющая собой традиционные разборные батареи, требующие большого объема регламентных работ. Немногими достоинствами такой конструкции батарей является возможность замены вышедшего из строя элемента батареи.

В торговую сеть фирмы-производители поставляют аккумуляторные батареи как залитыми на заводе электролитом (т.е. полностью готовыми к работе), так и в так называемом сухозаряженном исполнении. У сухозаряженного аккумулятора пластины элементов полностью готовы к работе, т.е. в процессе формировки батареи им приданы свойства, необходимые для дальнейшего функционирования. Для начала эксплуатации батареи ее необходимо залить электролитом заданной плотности до необходимого уровня и дозарядить. Преимуществом сухозаряженной батареи является возможность хранения ее в течение двух лет без потери функциональных свойств и три года при условии дозарядки после заливки электролита.

Малообслуживаемые аккумуляторные батареи обладают как ярко выраженными достоинствами, так и недостатками. К достоинствам можно отнести малое потребление воды, высокую коррозионную стойкость пластин и малый саморазряд. Недостатком является необратимое образование сульфата кальция при перезарядах (сопряженных с выкипанием электролита) и глубоких разрядах. Для уменьшения последнего явления некоторые производители изготавливают батареи комбинированной конструкции: отрицательные пластины выполняются из кальциевого сплава свинца, положительные - из малосурьмянистого (как у старых обслуживаемых батарей). Подавляющее большинство аккумуляторов, изготавливаемых отечественными заводами, являются малообслуживаемыми. В Европе, как и во всем мире, малообслуживаемые аккумуляторы вытесняются необслуживаемыми.

Необслуживаемые аккумуляторные батареи

По стандартам DIN «необслуживаемость» аккумуляторной батареи подразумевает расход воды меньше 6 г/А*час. На практике к необслуживаемым батареям относят такие, в конструкции которых применен комплекс решений, направленных на достижение крайне низкого темпа расхода воды. В результате чего предполагается, что срок выкипания критичного для работоспособности батареи объема электролита превышает срок службы батареи до ее естественного выхода из строя вследствие естественного коррозионного разрушения решеток.

Доля сурьмы в свинце пластин необслуживаемых батарей составляет менее 2,5%.

Ниже приведена сравнительная диаграмма снижения напряжения холостого хода у аккумуляторных батарей различной конструкции в процессе их хранения без подзарядки:

  • Antomin 2,3-4: аккумуляторные батареи с 2,3-4% содержанием сурьмы в материале пластин;
  • Hybrid: аккумуляторные батареи комбинированной (гибридной) конструкции, у которых отрицательные пластины выполнены из кальциевого сплава свинца, положительные - из малосурьмянистого;
  • Ca/Ca: необслуживаемые аккумуляторные батареи, у которых пластины изготовлены из сплавов свинца, легированного кальцием;
  • PbCa/Silver: необслуживаемые аккумуляторные батареи, у которых пластины изготовлены из сложных свинцово-кальциевых сплавов с добавлением серебра (технология Varta).

 

 

 

 

Разработка сайта Студия Smart
Шины в Брянске