CARICABATTERIE

ТИПЫ АККУМУЛЯТОРОВ

В мире зарядных устройств Telwin в центре внимания находятся аккумуляторы, использующиеся для питания транспортных средств. Ниже вкратце описаны основные характеристики аккумуляторов различных типов,
использующихся в автомобильной отрасли.

Аккумуляторы WET традиционного типа со свободной кислотой (с жидким электролитом)

Аккумуляторы «WET» традиционного типа со свободной кислотой (с жидким электролитом) являются свинцово-кислотными аккумуляторами, главными составными частями которых являются (см. фотографию FIAMM TITANIUM):

 

  • Контейнер (моноблок) из пластмассы (полипропилена - ПП/ПЭ), в котором находится 6 одинаковых ячеек (в случае аккумулятора 12В), изолированных друг от друга.

 

  • Блок пластин, состоящий из определенного количества положительных и отрицательных пластин (электродов), конфигурация которого зависит от размера ячеек и технических характеристик аккумулятора (емкости и тока холодного пуска). Блоки пластин располагаются в каждой ячейке и последовательно соединяются между собой, образуя аккумулятор напряжением 12В.

 

  • Полиэтиленовые (ПЭ) перегородки, как правило, являются футлярного типа, они располагаются между положительными и отрицательными пластинами и предотвращают прямой контакт электродов с противоположным зарядом и возникновение короткого замыкания, которое приведет к повреждению аккумулятора.

 

  • Электролит представляет собой водный раствор серной кислоты (H2SO4), в который погружаются блоки пластин, он необходим для обеспечения электрохимической реакции внутри ячеек, которая лежит в основе работы свинцово-кислотных аккумуляторов.

 

  • Соединительные перемычки из свинца или сплавов свинца, использующиеся для соединения всех пластин с одинаковой полярностью и для последовательного соединения шести ячеек аккумулятора 12В.

 

  • Крышка (монокрышка) из пластмассы (полипропилен – ПП/ПЭ), за которой находится 6 одинаковых ячеек (в случае аккумулятора 12В), изолированных друг от друга. Крышка приваривается к моноблоку посредством термосварки, что обеспечивает полную механическую герметичность между двумя деталями. Крышки могут быть оснащены централизованной системой дегазации (газы, образующиеся во время зарядки внутри аккумулятора выводятся наружу через одно вентиляционное отверстие, расположенное с одной из двух коротких сторон аккумулятора) или отдельными закручивающимися и/или нажимными пробками, в которых газы выпускаются через отверстие в верхней части каждой пробки.

 

  • Пробки с отдушиной – это пробки, которые могут быть отдельными (закручивающимися) или комбинированными (нажимными), они используются для закрытия отверстий на крышке, необходимых для первого заполнения аккумулятора электролитом во время первой зарядки. Пробки используются для обеспечения правильного вывода газов, образующихся в аккумуляторе во время зарядки, и для заливки дистиллированной воды, когда это необходимо и возможно.

 

  • Положительный и отрицательный контакт располагаются в верхней части крышки аккумулятора, они изготавливаются из сплава свинца и обычно имеют коническую форму и нормированные размеры, которые отличаются у положительного и отрицательного контактов, чтобы позволить правильно подключить аккумулятор к внешнему потребителю (нагрузке).

 

Аккумуляторы WET со свободной кислотой (с жидким электролитом), в зависимости от технологии изготовления электродов (положительных и отрицательных пластин), как правило, разделяются на три основные категории:

 

  1. Аккумуляторы, требующие обычного техобслуживания: положительные и отрицательные пластины этих аккумуляторов изготовлены из свинцово-сурьмянистого сплава (PbSb/PbSb), они требуют периодической проверки уровня электролита внутри ячеек, который необходимо пополнять дистиллированной водой (нельзя добавлять кислоту) через специальные пробки вентиляционных отверстий на крышке.

 

  1. Аккумуляторы, требующие ограниченного обслуживания, которые также обозначаются как «Гибридная технология»: положительные пластины этих аккумуляторов изготовлены из свинцово-сурьмянистого сплава с низким содержанием сурьмы (PbSb), отрицательные пластины изготовлены из свинцово-кальциевого сплава (PbCa). Расход воды в случае перезарядки в этих аккумуляторах ниже по сравнению с аккумуляторами, требующими обычного техобслуживания, поэтому восстановление уровня электролита осуществляется только по необходимости и в особых условиях использования (повышенная рабочая температура, длительная перегрузка и т.д.). Также в этом случае доливать необходимо только дистиллированную воду (ни в коем случае не добавляйте кислоту) через специальные пробки вентиляционных отверстий на крышке.

 

  1. Аккумуляторы, не требующие обслуживания (SM), обозначаются также как Maintenance Free (MF), положительные и отрицательные пластины этих аккумуляторов изготовлены из свинцового сплава, не содержащего сурьму, положительные пластины могут быть свинцово-кальциево-оловянного (PbCaSn) или свинцово-кальциево-оловянно-серебряного (PbCaSnAg) типа, а отрицательные – свинцово-кальциевого (PbCa) типа. В этих аккумуляторах очень низкий расход воды в случае перезарядки, поэтому в нормальных условиях эксплуатации они не требуют доливки, кроме того на них обычно нет наружных пробок для непосредственной проверки. В аккумуляторах, не требующих обслуживания, часто устанавливается дополнительная деталь «магический глаз» (Magic Eye), которая обычно располагается на крышке у третьей ячейки аккумулятора, с ее помощью можно получить приблизительное представление о состоянии аккумулятора:

 

a)    ЗЕЛЕНЫЙ цвет: аккумулятор ЗАРЯЖЕН

b)    ТЕМНО-СЕРЫЙ цвет: аккумулятор РАЗРЯЖЕН

c)    БЕЛЫЙ цвет: очень низкий уровень электролита (аккумулятор необходимо заменить)

Аккумуляторы WET типа AFB (Advanced Flooded Battery)

Это свинцово-кислотные аккумуляторы последнего поколения, конструкция которых основана на развитии технологии изготовления традиционных аккумуляторов со свободной кислотой, не требующих обслуживания. Эти аккумуляторы были разработаны в последние годы для использования в микро-гибридных автомобилях с системами «Start&Stop». Основные конструктивные особенности, которые отличают аккумуляторы AFB от обычных аккумуляторов со свободной кислотой, следующие: больший резерв электролита над пластинами, отрицательные пластины из специального сплава и активных веществ, оптимизированных для определенной функции, двухслойные перегородки для увеличения длительности циклов зарядки/разрядки в режиме Start&Stop, увеличение стойкости электродов (пластин) к коррозии. Основные преимущества по сравнению с обычными аккумуляторами со свободной кислотой, не требующих обслуживания, следующие: повышенная стойкость к циклам разрядки и зарядки, повышенная пусковая мощность, в особенности при низкой температуре, более длительный срок службы (при расчете в виде отдачи энергии), не требуется эксплуатация.

Аккумуляторы типа VRLA AGM

Аккумуляторы типа VRLA (Valve Regulated Lead-Acid battery – клапанно-регулируемые свинцово-кислотные аккумуляторы), использующие технологию AGM (Absorbent Glass Mat – поглощающее стекловолокно) являются свинцово-кислотными аккумуляторами, положительные пластины изготовлены из сплава PbCaSn, а отрицательные – из PbCa, это единственный тип аккумуляторов, вообще не требующих обслуживания.

 

Основным отличием аккумуляторов VRLA AGM от обычных аккумуляторов со свободной кислотой является технология рекомбинации газов. Принцип работы этих аккумуляторов основан на цикле «рекомбинации кислорода».

 

В обычном свинцовом аккумуляторе со свободной кислотой во время зарядки молекулы воды распадаются на два газа, из которых они состоят: водород и кислород. Оба газа выходят через пробки на крышке, что приводит к снижению уровня электролита внутри аккумулятора.

 

В свою очередь, в аккумуляторах VRLA AGM с рекомбинацией, кислота удерживается специальной микропористой перегородкой из стеклянного микроволокна (Absorbent Glass Mat – поглощающее стекловолокно), пропитанного контролируемым количеством электролита во время производства. Кислород, освобожденный на положительной пластине в результате распада молекулы воды во время зарядки, может переместиться на отрицательную пластину, на которой он удерживается до последующей рекомбинации с водородом, восстанавливая диссоциированную воду.

 

Таким образом обеспечивается замкнутый электрохимический цикл, который в принципе и в нормальных условиях эксплуатации не приводит к выводу газов из аккумулятора и/или расходу воды.

 

В случае перезарядки аккумулятора, которая сопровождается интенсивным газовыделением внутри аккумулятора, избыток газа выпускается через открывающийся предохранительный клапан, расположенный в крышке каждой ячейки. Этот клапан рассчитан на открытие при давлении приблизительно 0,2 бар в случае нового аккумулятора, а в условиях нормального использования от остается закрытым, предотвращая попадание воздуха в аккумулятор (кислород может разрядить отрицательную пластину). Поэтому эти аккумуляторы обозначаются как VRLA (Valve Regulated Lead-Acid Batteries; клапанно-регулируемые свинцово-кислотные аккумуляторы) с технологией AGM (Absorbent Glass Mat; с поглощающим стекловолокном).

 

Является очевидным, что нельзя пытаться открывать крышку, чтобы избежать повреждения клапанов.

 

 

Аккумуляторы VRLA AGM отличаются более высокой стойкостью к высокой температуре, к циклам разрядки и зарядки, к вибрации и механическим ударам, они не требуют никакого обслуживания, а также отличаются улучшенной характеристикой по принятию заряда, в особенности динамического типа, а также более высокой пусковой мощностью по сравнению с обычными аккумуляторами со свободной кислотой.

 

 

Эти аккумуляторы подходят для использования в микро-гибридных автомобилях с системой Start&Stop + B.E.R., поэтому в последние годы они получили широкое распространение.

Аккумуляторы типа GEL

Аккумуляторы типа GEL представляют одну из двух технологий производства свинцово-кислотных аккумуляторов типа VRLA. Существенное отличие между аккумуляторами AGM и GEL заключается в том, что в последних электролит находится не в жидкой форме, а содержится в специальном силикагеле, в который погружены пластины, в то время как в аккумуляторах AGM электролит полностью абсорбирован специальной перегородкой из стеклянного микроволокна.

 

Аккумуляторы GEL, как правило, не используются в автомобильной отрасли в качестве пусковых аккумуляторов, поскольку высокая рабочая температура в моторном отсеке транспортных средств с тепловым двигателем существенно увеличивает объем геля, что отражается на электрических характеристиках и сроке службы аккумулятора. С другой стороны, очень низкая температура приводит к концентрации геля (GEL) внутри ячейки, что приводит к увеличению внутреннего сопротивления аккумулятора, это отрицательно сказывается на токе холодного пуска (-18°C), который существенно уменьшается по сравнению с аккумуляторами, использующими технологию AGM, или со свободной кислотой.

 

 

Таким образом, аккумуляторы GEL больше подходят для энергетических, а не силовых областей применения, они используются в качестве промышленных буферных аккумуляторов, требующих повышенной стойкости к циклам разрядки и зарядки и/или длительного срока службы. Кроме того, их используют для питания вспомогательного оборудования на кораблях и камперах («домах на колесах») в качестве альтернативы аккумуляторам AGM.

 

 

 

Благодарим компанию FIAMM S.p.A. за изображения и поддержку, предоставленные исключительно для реализации части, касающейся типа батарей. Товарные знаки и изображения являются собственностью FIAMM S.p.A., запрещается любая передача третьим лицам лицензий или прав; кроме того, запрещается использование товарного знака и изображений для целей, не связанных с настоящим документом.