Эволюция автомобильного аккумулятора.

Родоначальником свинцово-кислотной аккумуляторной батареи считается французский физик Г. Планте. Для своих опытов ему нужен был накопитель электрической энергии, который после разряда можно было опять зарядить, а поскольку таковых устройств на тот момент не существовало, он решил сделать свой собственный. В сосуде с раствором серной кислоты он разместил две свинцовые пластины, разделенные суконным сепаратором. Так, в 1859 году появился первый прообраз современного автомобильного аккумулятора, принцип действия которого с тех пор принципиально остался неизменным.

Первые аккумуляторы были далеки от совершенства:

При своей массивности они имели небольшую емкость и быстро разряжались. Примитивная конструкция пластин, которые представляли собой цельные свинцовые листы - основная причина недостатков первых свинцово-кислотных источников электрической энергии. Первое значительное усовершенствование не заставило себя долго ждать: другой французский ученый Э. Фолькмар предложил использовать вместо цельных пластин решетчатые, окна которых заполнялись активным материалом. Такая конструкция позволила увеличить площадь контакта поверхности пластины с кислотой, в результате чего характеристики батареи улучшились, и уже в 1900 году немецкая фирма Varta, увидев коммерческое применение этих практичных источников энергии для автомобилей, запустила их в промышленное производство.

Но бурное развитие автомобилестроения в начале прошлого века стало предъявлять всё больше требований к емкости, надежности и удобству в эксплуатации. Опыт эксплуатации первых серийных батарей показал, что длительные циклы разряда – заряда приводят к короблению решетчатых пластин, из которых активная масса из них со временем высыпается и, осаждаясь на дне корпуса, приводит к короткому замыканию. Этот недостаток был решен путем легирования пластин сурьмой. От 2,5 до 5,5% этого химического элемента существенно повышало жесткость решеток электродов. Однако присутствие сурьмы породило другую проблему: в конце зарядного процесса начиналось обильное выделение газов, напоминающее кипение электролита. Это приводило к потере воды из электролита и, соответственно к понижению его уровня. С этого момента регулярная проверка уровня электролита становится обязательной процедурой при обслуживании автомобиля. Это было главной причиной того, почему стали изыскиваться другие химические элементы, способные заменить сурьму не вызывая отрицательных последствий. Таким элементом стал кальций: он отлично укреплял как положительные, так и отрицательные решетки и практически исключал потерю воды из электролита в процессе нескольких лет эксплуатации. Кроме этого, саморазряд произведенного по такой технологии аккумулятора снизился в шесть раз, что позволяло ему долго храниться без подзарядки. Но и эта технология не оказалась идеальной: «кальциевые» аккумуляторные батареи не переносят глубокого разряда и требовательны к стабильности штатных зарядных систем автомобиля, а использующиеся тонкие пластины отрицательно сказываются на сроке службы. Это явилось главной причиной того, что такие батареи не нашли широкого применения в России и Европе, но успешно продаются в США.

Следующей ступенью эволюции АКБ стал компромиссный вариант:

«Гибридная» технология под названием «кальций плюс», следуя которой положительный электрод легировался небольшим содержанием сурьмы и кадмия, а отрицательный – кальцием. В результате такого технологического решения показатели расхода воды и саморазряда гибридного аккумулятора занимали промежуточное положение между кальциевыми и сурьмянистыми батареями. На этом эксперименты с добавками различных химических элементов в свинцовые решетки не закончились. В конце девяностых годах прошлого столетия для легирования решеток производители использовали мышьяк, олово, медь, селен и даже серебро. В результате этих изысканий расход воды стал настолько низким, что конструкторы стали убирать отверстия для заливки воды в отсеки таких аккумуляторных батарей. В результате частота и трудоёмкость обслуживания аккумуляторов значительно снизилась.

Однако такие технологии долго не стояли на одном месте

В 2000-х годах появились герметизированные аккумуляторные батареи с иммобилизованным электролитом. Суть используемых при этом технологий состоит в том, чтобы блокировать выделяющийся кислород и водород в конце зарядного процесса. Это достигается двумя возможными способами: использованием специального густого электролита либо использованием особой конструкции сепаратора с большим количеством пор. В первом случае технология получила название GEL (gelled electrolite) из-за использования гелеобразного электролита, а вторая называется AGM (absorbent glass mat), которую дословно можно перевести как «поглощающий стекловолоконный сепаратор». Гелеобразный электролит не позволяет образовавшимся пузырькам газов улетучиваться как в обычном аккумуляторе, а при обратном процессе кислород и водород опять становятся частью электролита. Стекловолоконный сепаратор AGM аккумуляторов удерживает выделяющиеся газы за счет большого количества пор. При подаче зарядного напряжения «застрявший» в порах газ становится опять частью электролита.

Такие аккумуляторные батареи на сегодняшний день являются вершиной эволюции автомобильных химических источников электричества: они практически не требуют обслуживания, работают в любом положении, не протекают, имеют большой срок службы.

Эволюция автомобильного аккумулятора.
20.12.2018
496

Комментарии

Нет комментариев. Ваш будет первым!

Будем весьма признательны, если Вы поделитесь этой статьей в социальных сетях. Спасибо!