Что такое батарея аккумуляторная – устройство, виды и принцип работы АКБ, а также срок службы и характеристики батареи

Аккумуляторная батарея — это… Что такое Аккумуляторная батарея?


Аккумуляторная батарея
        электрическая, группа однотипных Аккумуляторов, соединённых электрически и конструктивно для получения напряжения, силы тока, электрического заряда (распространён термин «ёмкость») или мощности, которых один элемент дать не может. При параллельном соединении аккумуляторов напряжение А. б. равно напряжению каждого из элементов, а общий электрический заряд — сумме электрических зарядов отдельных аккумуляторов. При последовательном соединении суммируется эдс. Смешанное соединение осуществляют для повышения напряжения и электрического заряда А. б. по сравнению с напряжением и электрическим зарядом отдельного аккумулятора. Служит источником постоянного тока.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.

  • Аккумулятор давления
  • Аккумуляция

Смотреть что такое «Аккумуляторная батарея» в других словарях:

  • Аккумуляторная батарея — Аккумуляторная батарея  батарея аккумуляторов, соединенных между собой в одном изделии. Аккумуляторная батарея служит источником постоянного тока. В обиходе часто встречается сокращение «АКБ» или просто «Аккумулятор». Аккумуляторная батарея …   Википедия

  • аккумуляторная батарея — батарея Электрически соединенные между собой аккумуляторы, оснащенные выводами и заключенные, как правило, в одном корпусе. [ГОСТ 15596 82] аккумуляторная батарея батарея Два или более аккумуляторов, соединенных между собой и используемых в… …   Справочник технического переводчика

  • АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ — группа однотипных электрических аккумуляторов, соединенных электрически и конструктивно для получения необходимых значений тока и напряжения …   Большой Энциклопедический словарь

  • АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ

    — (Storage battery) ряд аккумуляторов, соединенных между собой последовательно или параллельно. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское Издательство НКВМФ Союза ССР, 1941 …   Морской словарь

  • аккумуляторная батарея — – ряд соединенных вместе аккумуляторов в едином корпусе. EdwART. Словарь автомобильного жаргона, 2009 …   Автомобильный словарь

  • Аккумуляторная батарея — (secondary battery) два или более аккумуляторов (элементов), соединенных между собой и используемых в качестве источника электрической энергии… Источник: ИНСТРУКЦИЯ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ СТАЦИОНАРНЫХ СВИНЦОВО КИСЛОТНЫХ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ В… …   Официальная терминология

  • аккумуляторная батарея — 1.3.8. аккумуляторная батарея : Сборка из аккумуляторов, предназначенная для использования в качестве источника электрической энергии, характеризующаяся свойственными ей напряжением, размерами, расположением выводов, емкостью и другими данными.… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • аккумуляторная батарея — akumuliatorių baterija statusas T sritis chemija apibrėžtis Nuosekliai arba lygiagrečiai sujungtų akumuliatorių grupė. atitikmenys: angl. accumulator battery; secondary battery; storage battery rus. аккумуляторная батарея; вторичная батарея …   Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

  • аккумуляторная батарея — группа однотипных электрических аккумуляторов, соединённых электрически и конструктивно для получения необходимых значений тока и напряжения. * * * АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ, группа однотипных электрических аккумуляторов,… …   Энциклопедический словарь

  • аккумуляторная батарея

    — akumuliatorių baterija statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. accumulator battery; storage battery vok. Akkumulatorbatterie, f; Akkumulatorenbatterie, f rus. аккумуляторная батарея, f pranc. batterie d accumulateurs, f …   Automatikos terminų žodynas

  • аккумуляторная батарея — akumuliatorių baterija statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. accumulator battery vok. Akkumulatorenbatterie, f rus. аккумуляторная батарея, f pranc. batterie d’accumulateurs, f …   Fizikos terminų žodynas

Литий-ионный аккумулятор — Википедия

Литий-ионный аккумулятор цилиндрический, типоразмера 18650 Литий-ионный аккумулятор сотового телефона Siemens, призматический
[1]

Литий-ионный аккумулятор (Li-ion) — тип электрического аккумулятора, который широко распространён в современной бытовой электронной технике и находит своё применение в качестве источника энергии в электромобилях и накопителях энергии в энергетических системах. Это самый популярный тип аккумуляторов в таких устройствах как сотовые телефоны, ноутбуки, цифровые фотоаппараты, видеокамеры и электромобили.

Основной источник: [2]

Впервые принципиальная возможность создания литиевых аккумуляторов на основе способности дисульфид титана или дисульфид молибдена включать в себя ионы лития при разряде аккумулятора и экстрагировать их при зарядке была показана в 1970 году Майклом Стэнли Уиттингемом. Существенным недостатком таких аккумуляторов являлось низкое напряжение — 2,3 В и высокая пожароопасность вследствие образования дендритов металлического лития, замыкающих электроды.

Позднее Дж. Гуденафом были синтезированы другие материалы для катода литиевого аккумулятора — кобальтит лития LixCoO2(1980 год), феррофосфат лития LiFePO4 (1996 год). Преимуществом таких аккумуляторов является более высокое напряжение — около 4 В.

Современный вариант литий-ионного аккумулятора с анодом из графита и катодом из кобальтита лития изобрёл в 1991 году Акира Ёсино. Первый литий-ионный аккумулятор по его патенту выпустила корпорация Sony в 1991 году.

В настоящее время ведутся исследования по поиску материалов на основе кремния и фосфора, обеспечивающих повышенную емкость интеркалирования ионов лития и по замене ионов лития на ионы натрия.

Нобелевская премия по химии 2019 года была вручена троим перечисленным выше учёным «За создание литий-ионных батарей».

При использовании литий-ионных аккумуляторов в составе батарей без балансирующего устройства, часть из них окажется переразряженной (B) при работе батареи или перезаряженной (C) либо не дозаряженной (D) до номинальной ёмкости во время зарядки батареи

Характеристики литий-ионных аккумуляторов зависят от химического состава составляющих компонентов и варьируются в следующих пределах:

Контроллер заряда/разряда (плата защиты) цилиндрического литий-ионного аккумулятора, конструкционно припаянный к отрицательному контакту аккумулятора и обратной фольгированной стороной выполняющий его функции. На снимке частично демонтирован и отсоединён от проводника, идущего к положительному контакту аккумулятора

Часто в корпус аккумулятора встраивают контроллер защиты (или PCB-плата (англ. Protection Circuit Module)), который отключает аккумулятор, предотвращая превышение напряжения заряда, чрезмерный разряд и превышение температуры, приводящие его к преждевременной деградации или разрушению. Также этот контроллер может опционально ограничивать ток потребления. Тем не менее, надо учитывать, что не все аккумуляторы снабжаются защитой. В целях снижения стоимости производители могут не устанавливать её. Кроме того, в устройствах в которых встроен контроллер защиты, а также в аккумуляторных батареях (к примеру ноутбуков) используются только аккумуляторы без встроенной платы защиты

[6].

Литиевые аккумуляторы имеют специальные требования при подключении нескольких ячеек последовательно. Зарядные устройства для таких многосоставных аккумуляторов с ячейками или сами аккумуляторные батареи снабжаются схемой балансировки ячеек. Смысл балансировки в том, что электрические свойства ячеек могут немного отличаться, и какая-то ячейка достигнет полного заряда/разряда раньше других. При этом необходимо прекратить заряд этой ячейки, продолжая заряжать остальные, так как переразряд или перезаряд литий-ионных аккумуляторов выводит их из строя. Эту функцию выполняет специальный узел — балансир

[en] (или BMS-плата (англ. Battery Management System)[7]). Он шунтирует заряженную ячейку так, чтобы ток заряда шёл мимо неё. Балансиры одновременно выполняют функцию платы защиты в отношении каждого из аккумуляторов, так и батареи в целом[8][9].

Зарядные устройства могут поддерживать конечное напряжение заряда в диапазоне 4,15—4,25В.

Кроме контроллера защиты, литий-ионные, а также литий-полимерные аккумуляторы выпускаемые в формфакторах АА и ААА с напряжением 1,5 В (не следует путать с аналогичного размера формфакторами 14500 и 10440 напряжением 3,7 В, а также с незаряжаемыми одноразовыми литиевыми элементами питания напряжением тоже 1,5 В) оборудуются встроенными электронными преобразователями напряжения. Отличие таких аккумуляторов — стабилизированное напряжение на выходе на контактах в 1,5 В независимо от

рабочего напряжения самой ячейки аккумулятора и его моментальное обнуление, когда напряжение самой литиевой ячейки становится ниже допустимого (срабатывает плата защиты).

Литий-ионный аккумулятор. Схема работы

Литий-ионный аккумулятор состоит из электродов (катодного материала на алюминиевой фольге и анодного материала на медной фольге), разделённых пористым сепаратором, пропитанным электролитом. Пакет электродов помещён в герметичный корпус, катоды и аноды подсоединены к клеммам-токосъёмникам. Корпус иногда оснащают предохранительным клапаном, сбрасывающим внутреннее давление при аварийных ситуациях или нарушениях условий эксплуатации. Литий-ионные аккумуляторы различаются по типу используемого катодного материала. Переносчиком заряда в литий-ионном аккумуляторе является положительно заряженный ион лития, который имеет способность внедряться (интеркалироваться) в кристаллическую решётку других материалов (например, в графит, оксиды и соли металлов) с образованием химической связи, например: в графит с образованием LiC

6, оксиды (LiMnO2) и соли (LiMnRON) металлов.

Первоначально в качестве отрицательных пластин применялся металлический литий, затем — каменноугольный кокс. В дальнейшем стал применяться графит. Применение оксидов кобальта позволяет аккумуляторам работать при значительно более низких температурах, повышает количество циклов разряда/заряда одного аккумулятора. Распространение литий-железо-фосфатных аккумуляторов обусловлено их относительно низкой стоимостью. Литий-ионные аккумуляторы применяются в комплекте с системой контроля и управления — СКУ или BMS (battery management system), — и специальным устройством заряда/разряда.

В настоящее время в массовом производстве литий-ионных аккумуляторов используются три класса катодных материалов:

  • кобальтат лития LiCoO2 и твёрдые растворы на основе изоструктурного ему никелата лития
  • литий-марганцевая шпинель LiMn2O4
  • литий-феррофосфат LiFePO4.

Электрохимические схемы литий-ионных аккумуляторов:

  • литий-кобальтовые LiCoO2 + 6C → Li1-xCoO2 + LiC6
  • литий-ферро-фосфатные LiFePO4 + 6C → Li1-xFePO4 + LiC6

Благодаря низкому саморазряду и большому количеству циклов заряда/разряда, Li-ion-аккумуляторы наиболее предпочтительны для применения в альтернативной энергетике. При этом, помимо системы СКУ они укомплектовываются инверторами (преобразователи напряжения).

  • Высокая энергетическая плотность (ёмкость).[источник не указан 660 дней]
  • Низкий саморазряд.
  • Высокий ток работы
  • Не требуют обслуживания.

Широко применяемые литий-ионные аккумуляторы при перезаряде, несоблюдении условий заряда или при механическом повреждении часто бывают чрезвычайно огнеопасными.

  • Огнеопасны
  • Теряют работоспособность при переразряде
  • Теряют ёмкость на холоде
  • От 200 до 500 циклов зарядки

Взрывоопасность[править | править код]

Ambox contradict.svg

Статья или раздел содержит противоречия и не может быть понята однозначно.

Следует разрешить эти противоречия, используя более точные авторитетные источники или корректнее их цитируя. На странице обсуждения должны быть подробности.
Вздувшийся литий-ионный аккумулятор в плоском алюминиевом корпусе типоразмера ENEL10 (Li-42B, NP-45). Бумажная этикетка снята Ambox contradict.svg

Аккумуляторы Li-ion первого поколения были подвержены взрывному эффекту. Это объяснялось тем, что в них использовался анод из металлического лития, на котором в процессе многократных циклов зарядки/разрядки возникали пространственные образования (дендриты), приводящие к замыканию электродов и, как следствие, возгоранию или взрыву. Этот недостаток удалось окончательно устранить заменой материала анода на графит. Подобные процессы происходили и на катодах литий-ионных аккумуляторов на основе оксида кобальта при нарушении условий эксплуатации (перезарядке). Литий-ферро-фосфатные аккумуляторы полностью лишены этих недостатков. Кроме того, все современные зарядные устройства для литий-ионных аккумуляторов предотвращают перезаряд и перегрев вследствие слишком интенсивного заряда.[источник не указан 539 дней]

Литиевые аккумуляторы изредка проявляют склонность к взрывному самовозгоранию.[17][18][19] Интенсивность горения даже от миниатюрных аккумуляторов такова, что может приводить к тяжким последствиям.[20] Авиакомпании и международные организации принимают меры к ограничению перевозок литиевых аккумуляторов и устройств с ними на авиатранспорте.[21][22]

Самовозгорание литиевого аккумулятора очень плохо поддается тушению традиционными средствами. В процессе термического разгона неисправного или поврежденного аккумулятора происходит не только выделение запасенной электрической энергии, но и ряд химических реакций, выделяющих вещества для поддержания горения, горючие газы от электролита[23], а также в случае не LiFePO4 электродов[24], выделяется кислород. Потому вспыхнувший аккумулятор способен гореть без доступа воздуха и для его тушения непригодны средства изоляции от атмосферного кислорода. Более того, металлический литий активно реагирует с водой с образованием горючего газа водорода, потому тушение литиевых аккумуляторов водой эффективно только для тех видов аккумуляторов, где масса литиевого электрода невелика. В целом тушение загоревшегося литиевого аккумулятора неэффективно. Целью тушения может быть лишь снижение температуры аккумулятора и предотвращение распространения пламени[25][26][27].

Эффект памяти[править | править код]

Традиционно считается, что, в отличие от Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов, Li-Ion аккумуляторы полностью избавлены от эффекта памяти. По результатам исследований учёных Института Пауля Шерера (Швейцария) в 2013 году этот эффект был таки обнаружен, но оказался ничтожен.[28]

Причиной его является то, что основой работы батареи являются процессы высвобождения и обратного захвата ионов лития, динамика которых ухудшается в случае неполной зарядки.[29] Во время зарядки ионы лития один за другим покидают частицы литий-феррофосфата, размер которых составляет десятки микрометров. Катодный материал начинает разделяться на частицы с разным содержанием лития. Заряжание батареи происходит на фоне возрастания электрохимического потенциала. В определённый момент он достигает предельного значения. Это приводит к ускорению высвобождения оставшихся ионов лития из катодного материала, но они уже не меняют суммарного напряжения батареи. Если батарея не будет полностью заряжена, то на катоде останется некоторое число частиц, близких к пограничному состоянию. Они практически достигли барьера высвобождения ионов лития, но не успели его преодолеть. При разряде свободные ионы лития стремятся вернуться на место и рекомбинировать с ионами феррофосфата. Однако на поверхности катода их также встречают частицы в пограничном состоянии, уже содержащие литий. Обратный захват затрудняется, и нарушается микроструктура электрода.

В настоящее время просматриваются два пути решения проблемы: внесение изменений в алгоритмы работы системы управления батареями и разработка катодов с увеличенной площадью поверхности.

Требования к режимам заряда/разряда[править | править код]

Глубокий разряд полностью выводит из строя литий-ионный аккумулятор. Также на жизненный цикл аккумуляторов влияет глубина его разряда перед очередной зарядкой и зарядка токами выше установленных производителем. Крайне чувствительны они и к напряжению зарядки. Если его повысить всего на 4 %, то аккумуляторы будут вдвое быстрее терять ёмкость от цикла к циклу. Ток зарядки зависит от разницы напряжений между аккумулятором и зарядным устройством и от сопротивления как самого аккумулятора, так и подводимых к нему проводов. Поэтому увеличение напряжения зарядки на 4 % может приводить к увеличению тока зарядки в 10 раз. Это отрицательно сказывается на аккумуляторе. Он может перегреваться и деградировать[30].

Старение[править | править код]

Литиевые аккумуляторы стареют, даже если не используются. Соответственно, нет смысла покупать аккумулятор «про запас» или чрезмерно увлекаться «экономией» его ресурса.

Оптимальные условия хранения Li-ion-аккумуляторов достигаются при 40-процентном заряде от ёмкости аккумулятора и температуре 0…10 °C:[31]

Температура, ⁰C С 40%-м зарядом, % за год Со 100%-м зарядом, % за год
0 2 6
25 4 20
40 15 35
60 25 40 % за три месяца

Снижение ёмкости при низких температурах[править | править код]

Как и в других типах аккумуляторов, разрядка в условиях низких температур приводит к снижению отдаваемой энергии, в особенности при температурах ниже 0 ⁰C. Так, снижение запаса отдаваемой энергии при понижении температуры от +20 ⁰C до +4 ⁰C приводит к уменьшению отдаваемой энергии на ~5-7 %, дальнейшее понижение температуры разрядки ниже 0 ⁰C приводит к потере отдаваемой энергии на десятки процентов. Разряд аккумулятора при температуре не ниже, указанной производителем аккумуляторов, не приводит к их деградации (преждевременному исчерпанию ресурса). Химия литий-ионных аккумуляторов более чувствительна к температурам при зарядке АКБ, и оно оптимально при температурах ~ +20 ⁰C, а при температурах ниже +5 ⁰C не рекомендовано.[32]

Как и для других типов аккумуляторов, одним из вариантов решения проблемы являются аккумуляторы с внутренним подогревом.[33]

  1. А.М. Скундин, О.А. Брылев. Наноматериалы в современных химических источниках тока (неопр.). МГУ (2011).
  2. Татьяна Кулова. Аккумуляторы, изменившие жизнь // Наука и жизнь. — 2019. — № 12. — С. 2-7.
  3. ↑ Li-ion 4.35V vs 4.20V сколько теряем? Тест SANYO UR18650ZTA. / Зарядки, пауэрбанки, провода и переходники / iXBT Live (рус.). iXBT Live (26 августа 2018). Дата обращения 18 октября 2019.
  4. ↑ Топовые аккумуляторы 21700: LG M50 5000мАч vs Samsung 48G 4800мАч / Зарядки, пауэрбанки, провода и переходники / iXBT Live (рус.). iXBT Live (30 июня 2018). Дата обращения 18 октября 2019.
  5. ↑ Sony VTC6A и VTC6 с одинаковыми Matrix-кодами — результаты тестов (неопр.). www.ecigtalk.ru. Дата обращения 18 октября 2019.
  6. Н. Бровка, О. Янченков Применение специализированных микропроцессоров для построения схем контроля и защиты литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторных батарей // Журнал «Компоненты и Технологии». — № 3, 2007 г. С. 132—135. ISSN 2079-6811.
  7. ↑ Обзор BMS контроллера заряда литий-ионных аккумуляторов 18650 3.7В на YouTube
  8. Сердечный Д. В., Томашевский Ю. Б. Управление процессом заряда многоэлементных литий-ионных аккумуляторных батарей / Научная статья // Журнал «Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль». — № 3 (21), 2017 г. С. 115—123. УДК 621.314. DOI 10.21685/2307-5538-2017-3-16. ISSN 1999-5458.
  9. Сазонов И. Е., Лукьяненко М. В. Выравнивание заряда в литий-ионных аккумуляторных батареях / Научная статья // Сборник материалов IX Междунарародной научно-практической конференции, посвящённой Дню космонавтики]]. «Актуальные проблемы авиации и космонавтики» [Электронныйресурс]. Красноярск: СибГУ им. М. Ф. Решетнева — № 9, т. 1, 2013 г. С. 204. УДК 537.22. ISSN 1999-5458.
  10. ↑ [1].
  11. ↑ [2].
  12. ↑ [3].
  13. ↑ [4]
  14. ↑ [5]
  15. ↑ [6].
  16. ↑ [7].
  17. ↑ Возгорания на Dreamliner связаны с аккумуляторами
  18. ↑ Samsung отзывает Galaxy Note 7 из-за возможности возгорания
  19. ↑ Находившийся за рулем Tesla бывший агент ФБР погиб в ДТП
  20. ↑ Should You Be Worried About Your E-Cigarette Exploding?
  21. ↑ Лайнер экстренно сел из-за загоревшегося планшета Samsung
  22. ↑ Lithium Batteries as Cargo in 2016 Update III
  23. Bandhauer Todd M., Garimella Srinivas, Fuller Thomas F. A Critical Review of Thermal Issues in Lithium-Ion Batteries (англ.) // Journal of The Electrochemical Society. — 2011. — Vol. 158, no. 3. — P. R1. — ISSN 0013-4651. — DOI:10.1149/1.3515880. [исправить]
  24. Zaghib K., Dubé J., Dallaire A., Galoustov K., Guerfi A., Ramanathan M., Benmayza A., Prakash J., Mauger A., Julien C.M. Enhanced thermal safety and high power performance of carbon-coated LiFePO4 olivine cathode for Li-ion batteries (англ.) // Journal of Power Sources. — 2012. — December (vol. 219). — P. 36—44. — ISSN 0378-7753. — DOI:10.1016/j.jpowsour.2012.05.018. [исправить]
  25. ↑ http://www.powerinfo.ru/accumulator-liion.php
  26. ↑ Гореть, а не тлеть! Что на самом деле случилось с электроседаном Tesla Motors?
  27. ↑ Аспекты безопасности литий-ионных аккумуляторов
  28. ↑ Paul Scherrer Institut (PSI) :: Memory effect now also found in lithium-ion batteries (неопр.). Дата обращения 2 мая 2013. Архивировано 11 мая 2013 года.
  29. ↑ Экономия батареи на Андроид: советы и мифы | AndroidLime (неопр.). androidlime.ru. Дата обращения 29 февраля 2016.
  30. Мельничук О. В., Фетисов В. С. Особенности заряда и разряда литиевых аккумуляторных батарей и современные технические средства управления этими процессами / Научная статья // Журнал «Электротехнические и информационные комплексы и системы». — № 2, т. 12, 2016 г. С. 41-48. УДК 621.355.9. ISSN 1999-5458.
  31. ↑ 5 практических советов по эксплуатации литий-ионных аккумуляторов (рус.)
  32. ↑ Эксплуатация и хранение литий-ионных аккумуляторов (рус.)
  33. ↑ Независимая интернет-газета «Новый взгляд». 22.01.2016.Созданы литий-ионные аккумуляторы с подогревом

Что такое АКБ? Устройство автомобильного аккумулятора

Аккумуляторная батарея (АКБ)  –  составной элемент электрооборудования транспортного средства. Автомобильная аккумуляторная батарея позволяет осуществить пуск двигателя, а также обеспечивает подачу электричества в бортовую сеть.

Единая цепь электрических аккумуляторов представляет собой аккумуляторную батарею. АКБ состоит из нескольких таких блоков аккумуляторов. Аккумулятор — химический источник электрического тока. Особенностью данного источника является его многоразовое действие, что позволяет активно эксплуатировать батарею для запусков ДВС.

Аккумулятор служит для накопления электрической энергии, выступая автономным источником электропитания. В основу действия аккумулятора положена обратимость химических процессов, которые происходят внутри него. Именно эта особенность позволяет использовать устройство многократно и циклически (постоянный заряд и разряд). Разряженный аккумулятор заряжают методом пропускания электрического тока в таком направлении, которое противоположно направлению тока при разряде аккумулятора. АКБ в процессе работы мотора заряжается от генератора прямо в подкапотном пространстве автомобиля.

Аккумуляторная батарея имеет корпус. В данном корпусе расположены перегородки, разделяющие батарею на ячейки (банки). Аккумулятор на 12 вольт, который чаще всего устанавливается на легковых автомобилях, включает в себя 6 ячеек. В каждой банке имеются небольшие блоки, которые соединены друг с другом.

В отдельном блоке имеются положительные и отрицательные электроды. Указанные электроды представляют собой пластины (решетки), которые изготовлены из свинца (на примере свинцового аккумулятора). Данные пластины покрыты особым активным составом. Между пластинами с положительными и отрицательными полюсами также находится разделитель (сепаратор). Сепараторы изготовлены из материалов, которые не пропускают электрический ток.

Внутрь банок аккумулятора на завершающей стадии изготовления батареи заливается электролит. Электролитом называется смесь серной кислоты и воды. Далее АКБ заряжается путем подключения батареи к специальному зарядному устройству. Подача тока на аккумулятор приводит к повышению плотности электролита. Химические реакции в ячейках аккумулятора заставляют батарею накапливать электрическую энергию.

Автомобильный аккумулятор зачастую представляет собой свинцово-кислотную АКБ. Работает такая батарея на основе электрохимических реакций свинца и диоксида свинца, которые помещены в смесь серной кислоты и дистиллированной воды. Также встречаются гелевые, щелочные и гибридные автомобильные аккумуляторы, которые дополнительно делятся на обслуживаемые, малообслуживаемые и необслуживаемые.

Читайте также

Что такое аккумулятор — определения.

Аккумулятор (элемент) — состоит  из положительных и отрицательных электродов (свинцовых пластин) и сепараторов разделяющих эти пластины, установленных в корпус и погруженных в  электролит (раствор серной кислоты). Накопление энергии  в  аккумуляторе  происходит  при протекании химической реакции окисления — восстановления электродов. 

  Аккумуляторная   батарея состоит из 2 и более последовательно или (и)  параллельно  соединенных между собой секций (аккумуляторов, элементов) для  обеспечения  нужного напряжения и тока.  Она способна накапливать, хранить  и отдавать электроэнергию, обеспечивать запуск двигателя, а  также питать электроприборы при неработающем двигателе.

  Свинцово-кислотная аккумуляторная батарея  — аккумуляторная батарея, в которой электроды изготовлены главным образом из свинца, а электролит представляет собой раствор серной кислоты.

  Автомобильная свинцово-кислотная — это  12-вольтовая АКБ состоящая  из 6-ти последовательно соединенных элементов (банок), объединенных в общий корпус.

  Активная масса  — это составляющая часть электродов, которая претерпевает химические изменения при  прохождении электрического тока во время заряда-разряда.

  Электрод – проводящий материал, способный при реакции с электролитом производить электрический ток.

  Положительный электрод (анод) — электрод (пластина) активная  масса которого у заряженной  батареи состоит из  двуокиси   свинца (PbO2).

  Отрицательный электрод (катод) — электрод, активная масса которого у заряженной  батареи состоит из губчатого свинца.

  Решетка электрода  служит для удерживания активной  массы, а также для подвода и отвода тока к ней.

  Сепаратор — материал,   используемый   для   изоляции электродов  друг  от  друга. 

  Полюсные выводы служат для подвода зарядного тока и  для его отдачи под общим напряжением батареи.

  Свинец — (Рb) – химический элемент четвертой группы периодической системы Д. И. Менделеева, порядковый номер 82, атомный вес 207,21, валентность 2 и 4. Свинец – синевато — серый металл, удельный вес его, в твердом виде составляющий 11,3 г/см3, уменьшается при расплавлении в зависимости от температуры. Самый пластичный среди металлов, он хорошо прокатывается до тончайшего листа и легко куётся. Свинец легко подвергается  механической обработке,  относится  к числу легкоплавких металлов.

  Окси́д свинца́(IV) (диоксид свинца́) PbO2 представляет собой тёмно-коричневый тяжёлый порошок, имеющий тонкий характерный запах озона.

  Сурьма представляет собой металл серебристо-белого цвета с сильным  блеском, кристаллического строения. В противоположность свинцу — это твердый металл, но очень хрупкий и легко дробящийся на куски. Сурьма значительно легче свинца, ее удельный вес 6,7 г/см3 . Вода и слабые кислоты на сурьму не действуют. Она медленно растворяется в крепкой соляной и серной кислотах.

  Пробки ячеек  закрывают отверстия ячеек в крышке батареи.

  Пробка центральной вентиляции  служит для перекрытия газоотводного отверстия в крышке  батареи.

  Моноблок  — это полипропиленовый  корпус батареи, разделенный перегородками на отдельные ячейки.

  Полюсные клеммы — это наконечники соединительных кабелей, которые  закрепляются на них посредством пайки или винтов.

  Дистиллированная вода  доливается в батарею для  возмещения ее потерь в результате разложения воды или испарения. Для доливки аккумуляторных батарей следует использовать  только   дистиллированную воду!

  Электролит представляет собой раствор серной кислоты в дистиллированной воде,  который  заполняет свободные объемы ячеек и проникает в поры активной массы  электродов и сепараторов.

Он способен проводить электрический ток между погруженными в него электродами. (Для средней полосы России плотностью 1.27-1.28 г/см3 при t=+20°С). 

  Малоподвижный электролит: Чтобы снизить опасность от вылившегося из батареи электролита, применяют средства, снижающие его текучесть. К электролиту могут быть добавлены вещества,  которые превращают его в гель.  Другим способом снижения подвижности  электролита является применение  стекломатов  в качестве сепараторов.

  Открытый аккумулятор —  аккумулятор, имеющий пробку с отверстием, через которое  доливается дистиллированная вода, и удаляются газообразные продукты. Отверстие может быть снабжено системой вентиляции.

  Закрытый аккумулятор — аккумулятор, который закрыт в обычных условиях, но имеет устройство, позволяющее выделяться газу, когда внутреннее давление превышает установленное значение. Обычно дополнительная заливка электролита в такой аккумулятор невозможна.

  Сухозаряженная батарея — аккумуляторная батарея, хранящаяся без электролита, пластины (электроды) которой находятся в сухом заряженном состоянии.

  Трубчатая (панцирная) пластина — положительная пластина (электрод), которая состоит из комплекта пористых трубок, заполненных активной массой.

  Предохранительный клапан — деталь вентиляционной пробки, которая позволяет выходить газу в случае избыточного внутреннего давления, но не допускает поступления воздуха в аккумулятор.

  Ампер (A): Это единица силы тока.

  Ампер-час (А·ч) — это мера электрической энергии, равная произведению силы тока в амперах на время в часах (емкости).

  Напряжение аккумулятора — разность потенциалов между выводами аккумулятора при разряде.

  Емкость аккумуляторной батареи — количество электрической энергии, отдаваемой  полностью заряженным аккумулятором при его разряде до достижения конечного напряжения.

  Внутреннее   сопротивление  — сопротивление  току  через элемент,  измеренное  в  Омах. Оно складывается из сопротивления электролита, сепараторов и пластин. Главной составляющей является сопротивление электролита, которое изменяется с изменением температуры и концентрации серной кислоты.

  Плотность  электролита — это характеристика физического тела, равная отношению его массы к занимаемому объему. Она измеряется, например, в кг/л или в г/см3.

  Срок службы батареи — период полезной работы батареи в заданных условиях.

  Газовыделение — газообразование в процессе электролиза электролита.

  Саморазряд – самопроизвольная потеря емкости аккумулятором в покое. Скорость саморазряда зависит от материала пластин, химических примесей в электролите, его плотности, от чистоты батареи и продолжительности ее эксплуатации.

  ЭДС батареи (электродвижущая сила) — это напряжение на полюсных выводах полностью заряженной аккумуляторной батареи при разомкнутой цепи, т. е. при полном отсутствии токов заряда или разряда.

  Цикл — одна последовательность заряда и разряда элемента.

  Полярность аккумуляторной батареи — термин, определяющий расположение токосъемных выводов на ее корпусе.

  Пусковая мощность — это мощность, которая требуется для пуска двигателя.

  Необслуживаемые батареи не требуют доливки дистиллированной воды в течение года и более при условии исправной работы регулятора напряжения.

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

  Заряд аккумуляторной батареи — это процесс преобразования электрической энергии в химическую, при прохождении тока через батарею в  соответствующем направлении.

  Разряд аккумулятора — это переход  химической энергии в электрическую.  При этом батарея отдает ток во внешнюю цепь.

  Газообразование — образование газов на электродах  свинцового аккумулятора. Особенно обильно выделяется в конечной фазе заряда свинцового аккумулятора.

  Свинцовые батареи с предохранительными клапанами VRLA  (Valve Regulated Lead Acid Battery) –  это батареи с загущенным  электролитом.  Пробки из ячеек  у них не выворачиваются и вода не доливается.

  Гелевые  аккумуляторы — это герметизированные   свинцово-кислотные  аккумуляторы (не герметичные, т.к. небольшое выделение газов при открытии клапанов все-таки происходит), закрытые, полностью необслуживаемые (недоливаемые)   с гелеобразным  кислотным электролитом (технологии Dryfit и Gelled Electrolite-Gel). 

  Технология AGM (Absorbed Glass Mat) – впитывающие прокладки из стекловолокна.

  Отдача по энергии — отношение количества энергии, отдаваемой при разряде аккумулятора, к количеству энергии, необходимой для заряда до первоначального состояния при определенных условиях. Отдача по энергии для кислотных аккумуляторов при обычных условиях эксплуатации равна 65%, а для щелочных 55 — 60%.

  Энергия удельная — энергия, отдаваемая аккумулятором при разряде в расчете на единицу его объема V или массы m, т. е. W= W/V или W= W/m. Удельная энергия кислотных аккумуляторов равна 7-25, никель-кадмиевых 11-27, никель-железных 20-36, серебряно-цинковых 120-130 Вт*ч/кг.

  Короткое замыкание в аккумуляторах  происходит при электрическом соединении пластин разной полярности.

Для чего нужны аккумуляторы? Применение аккумуляторов :: SYL.ru

Аккумуляторы – это устройства, с помощью которых можно хранить энергию в химической форме, а затем использовать как электричество. Они работают потому, что разные металлы в кислотном растворе способны вырабатывать электроэнергию. В данной статье мы рассмотрим применение аккумуляторов.

Что это такое?

Само слово имеет латинское происхождение и означает «собирать». В электротехнике таким термином называют устройство, способное накапливать энергию. Именно это и есть основное применение аккумуляторов – накопление и последующее применение электрической энергии. Есть несколько основных характеристик такого прибора – ток саморазряда, емкость и внутреннее сопротивление.

применение аккумуляторов

Емкость

Емкостью называется количество энергии, которой обладает заряженный полностью аккумулятор. Это наиболее важный параметр, чем он больше – тем дольше сможет работать прибор без подзарядки. Емкость измеряется в миллиампер-часах. В процессе эксплуатации этот параметр обычно уменьшается в зависимости от некоторых факторов: срока и условий использования, качества обслуживания и тому подобное.

Сопротивление внутреннее

Это еще один крайне важный параметр, который измеряется в миллиомах и зависит от возраста, условий эксплуатации, емкости и электрохимического состава накопителя. Если эта характеристика становится выше необходимой нормы, то время работы прибора существенно уменьшается, он разряжается быстрее и функционирует менее качественно. Применение аккумуляторов в быту требует тщательного и своевременного контроля этого параметра.

применение аккумуляторов в быту

Саморазряд

Этим термином именуется постепенная потеря запасенной энергии после зарядки. Такое явление возможно для любых типов накопителей. Этот процесс влияет также и на срок службы устройства, характеризующийся циклами разряда и зарядки, которые он выдерживает без ухудшения основных параметров.

Свинцовый накопитель

В таких приборах реагентами служат свинец и его диоксид, а электролитом является серная кислота. Аккумуляторы автомобильные применяют для стартера – с их помощью производится запуск двигателя внутреннего сгорания и электрическое обеспечение работы машины. В качестве недостатка можно назвать плохую сохранность заряда. Используют их также на телефонных станциях, в системах телекоммуникации, в качестве аварийных источников тока, для электромобилей, подъемников, электрокаров, аварийного освещения.

Никель-кадмиевый накопитель

В данном виде рассматриваемого устройства реагентами служат кадмий и гидроксид никеля. Применение аккумуляторов никель-кадмиевых достаточно широко: это и питание электровозов, и средства связи, и запуск дизелей, и старт двигателей самолетов, и заряд электронных приборов. Есть несколько основных видов таких устройств: негерметичные (со спеченными или ламельными электродами) и герметичные. К плюсам можно отнести высокий ресурс до отказа и большую устойчивость к аварийным и поставарийным режимам.

аккумуляторы автомобильные

Никель-железный накопитель

В этом устройстве используется вместо кадмия железо. Применение аккумуляторов подобного типа возможно на электрокарах, электровозах и подъемниках, так как они имеют высокий запас механической прочности и длительный срок службы. К недостаткам можно отнести повышенную требовательность к окружающей температуре.

Литий-ионный накопитель

В этом приборе в качестве электрода отрицательного используют углеродистые материалы, в которые внедряют ионы лития. Активный материал электрода положительного – оксид кобальта. Электролит – раствор литиевой соли. Устройство обладает высокой удельной энергией, отличным ресурсом и способностью работать при отрицательных температурах. Применение аккумуляторы литий-ионные нашли в основном в портативных устройствах: ноутбуки, нетбуки, мобильные телефоны и смартфоны.

Назначение аккумуляторной батареи (АКБ)

Для того чтобы завести двигатель, необходимо принудительно вращать его. Система электроснабжения и электрического пуска предназначена для вырабатывания необходимой электроэнергии и передачи ее от аккумуляторной батареи стартеру, который проворачивает двигатель. Аккумуляторная батарея служит источником электропитания для всех потребителей электроэнергии, имеющихся в автомобиле. Аккумуляторная батарея является одним из самых важных узлов автомобиля.

В любом автомобиле электрические узлы потребляют при работе ток от аккумуляторной батареи. Система электроснабжения предназначена для постоянного поддержания аккумуляторной батареи в полностью заряженном состоянии. Устройство, вырабатывающее электроэнергию, согласно стандарту SAE называется генератором.

Рис. Устройство аккумуляторной батареи: 1 — бак; 2 — межэлементное соединение; 3 — пробка; 4 — заливное отверстие; 5 — крышка аккумулятора; 6 — заливочная мастика; 7 — штырь; 8 — мостик баретки; 9 — предохранительный щиток; 10 — сепаратор; 11 — положительная пластина; 12 — отрицательная пластина; 13 — ребра

Во всех электрогенераторах для преобразования механической энергии в электрическую используется явление электромагнитной индукции. Принцип электромагнитной индукции заключается в том, что при перемещении проводника в магнитном поле в нем возникает электрический ток.

Главное назначение автомобильной аккумуляторной батареи — служить источником электрической энергии, необходимой для пуска двигателя, и резервным источником питания в случае, если энергии, вырабатываемой генератором,оказывается недостаточно для электроснабжения автомобиля. Аккумуляторная батарея служит также стабилизатором напряжения системы электроснабжения в целом. Аккумуляторная батарея действует как стабилизатор напряжения, поскольку она выполняет роль накопителя электроэнергии, отдающего во время пуска двигателя за короткое время большой (многоамперный) ток, и пополняемого постепенно генератором автомобиля в процессе подзарядки. Прежде чем проверять систему электроснабжения и электрического пуска, необходимо убедиться в том, что аккумуляторная батарея находится в хорошем (работоспособном) состоянии.

С устройством аккумуляторной батареи автомобиля вы можете в следующей статье.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о