Виды аккумуляторов: принцип работы и какой выбрать

На рынке автономных источников питания в настоящее время очень большой выбор аккумуляторов и батареек, сотни разных моделей от различных производителей. Как правильно выбрать аккумулятор или аккумуляторную батарею (АКБ), по каким параметрам?

Для подбора источника питания, наиболее подходящего к вашему устройству, в данном обзоре проанализированы достоинства и недостатки аккумуляторных батареек различного химического состава и даны их стандартные типоразмеры (форм-фактор). В данной статье описаны только модели для бытовой техники и электроники.

Аккумуляторные батарейки

Аккумуляторные батарейки — это сложившееся в обиходе название небольших аккумуляторов, обычно цилиндрической формы, для питания электроники и бытовой техники. Несмотря на то, что батарея (или батарейка) это соединение нескольких элементов питания в единый блок, такое название закрепилось также и для отдельных элементов.

Аккумуляторные батарейки очень разнообразны по типоразмеру и химическому составу в отличие, например, от автомобильных АКБ.

Если с типоразмером (форм-фактором) все более-менее понятно, так как элементы неподходящего размера в конкретное устройство просто невозможно установить, то с химическим составом элементов питания не все так однозначно.

Каждый тип элементов, в зависимости от химической технологии изготовления, имеет как свои достоинства, так и особенности (недостатки).

Виды аккумуляторов: что такое, принцип работы, какой выбрать

Аккумуляторные батарейки Panasonic Eneloop 750 mAh R03/ААА.

Никель-кадмиевые аккумуляторы

В основе работы никель-кадмиевых аккумуляторов (Ni-Cd) лежат электрохимические процессы между положительным и отрицательным электродами из никеля и кадмия.

Достоинства

  • Низкая стоимость — основное преимущество Ni-Cd элементов.
  • Возможность долгого хранения в разряженном виде.
  • Безопасность использования.

Особенности

  • Невысокая емкость (количество запасаемого электричества).
  • “Эффект памяти” – при неполном заряде или разряде никель-кадмиевый аккумулятор “запоминает” новые крайние верхнее и нижнее значения емкости, которая в результате этого снижается.

Виды аккумуляторов: что такое, принцип работы, какой выбрать

Никель-кадмиевая аккумуляторная батарейка Minamoto 1300 mAh

Никель-металл-гидридные аккумуляторы

Никель-металл-гидридные аккумуляторы (Ni-MH) по своим параметрам очень близки к никель-кадмиевым, однако за счет использования немного более продвинутой технологии, они имеют лучшие технические характеристики.

Достоинства

  • Невысокая цена, близкая к стоимости никель-кадмиевых аккумуляторных батареек.
  • Увеличенная емкость по сравнению с Ni-Cd.
  • Немного уменьшен эффект памяти.
  • Простые зарядные устройства для Ni-MH.

Особенности

  • В настоящее время никель-металл-гидридные аккумуляторы практически везде заменили никель-кадмиевые.Виды аккумуляторов: что такое, принцип работы, какой выбрать
  • Никель-металл-гидридные аккумуляторные батарейки Varta 1000 vAh R03/AAA

Литий-ионные аккумуляторы

Литий-ионные аккумуляторы (Li-Ion) значительно отличаются от выше описанных элементов питания по всем характеристикам. У них в три раза большее напряжение. И, чтобы их случайно не вставить вместо обычных никель-металл-гидридных, они имеют, как правило, отличающиеся типоразмеры.

Основные преимущества литий-ионных аккумуляторных батареек

  • Высокая емкость.
  • Увеличенное напряжение.
  • Отсутствие эффекта памяти.

Особенности литий-ионных аккумуляторов

  • Хранение только в заряженном виде.
  • Необходимость использования защиты от перезаряда и перегрева.
  • Необходимость применения зарядных устройств, работающих по определенному алгоритму.
  • Большое снижение напряжения к концу разряда.
  • Старение (снижение емкости с течением времени).

Виды аккумуляторов: что такое, принцип работы, какой выбрать

Литий-ионная аккумуляторная батарейка с USB портом Fenix ARB L-18 18650.

Литий-железо фосфатные аккумуляторы

Литий-железо фосфатные аккумуляторы по своей сути являются литий-ионными, но отличаются материалом изготовления катода. Отрицательный электрод изготавливается из материала LiFePO4. Несмотря на такие малые различия, литий-железо-фосфатные элементы имеют все же большие отличия в технических характеристиках.

Достоинства

  • Длительный срок службы (в среднем, 7 лет).
  • Стабильное напряжение разряда.
  • Высокий пиковый ток.
  • Работа в широком диапазоне температур, в том числе и минусовых (-30 … +55 С).

Особенности

Виды аккумуляторов: что такое, принцип работы, какой выбрать

Литий-железо-фосфатная аккумуляторная батарейка A123 System APR18650M.

Литий-полимерные аккумуляторы

Литий-полимерные аккумуляторы (Li-polymer) являются результатом дальнейшего усовершенствования литий-ионной технологии. В данном случае в качестве электролита применяется полимерный материал. В результате этого элементы питания, изготовленные по этой новейшей технологии получили много преимуществ. Именно такие аккумуляторные батарейки используются в современных сотовых телефонах.

Достоинства

  • Высокая удельная емкость.
  • Возможность изготовления батарей малой толщины и гибкой формы.
  • Малое изменение напряжения при разряде.

Особенности

Виды аккумуляторов: что такое, принцип работы, какой выбрать

Литий-ионный аккумулятор Robiton Li-Po 7,4B.

Форматы цилиндрических аккумуляторов 18650, 16340, 14500, AA, AAA

Аккумуляторы для электроники и бытовой техники изготавливаются в корпусах различного формата: цилиндрические (круглые), призматические (квадратные и прямоугольные), плоские. Для призматических аккумуляторных батареек нет единой системы нумерации.

А вот для цилиндрических элементов производители сумели договориться и создали простую систему маркировки размеров, состоящую из 5-ти цифр. В ней первые две цифры показывают диаметр элемента в миллиметрах, третья и четвертая цифры — это длина, а последний символ 0 символизирует круг, говоря о цилиндрической форме.

Таким образом, аккумулятор 18650 имеет диаметр 18 мм и длину 60 мм. Аккумуляторная батарейка 14500, соответственно, 14 мм в диаметре и 50 мм по длине.

  1. В предлагаемой таблице показаны часто используемые форматы аккумуляторов, а также соответствие стандартной цифровой и альтернативной буквенной маркировок.
  2. Виды аккумуляторов: что такое, принцип работы, какой выбрать
  3. Аккумуляторные батарейки формата 14500АА Duracell 2500 mAh.

Расшифровка маркировки аккумуляторов 18650 по химическому составу

Литий-ионные аккумуляторы 18650 имеют буквенную систему маркировки, обозначающую химический состав элемента. Рассмотрим расшифровку маркировки:

  • Первая буква I — это признак Li-Ion технологии;
  • Вторая буква показывает химическую основу катода:
    1. C — кобальтовая,
    2. N — никель-марганцевая,
    3. M — марганцевая,
    4. F — железо-фосфатная.
  • Третья буква R обозначает перезаряжаемый аккумулятор (Rechargeable).

Компания Panasonic сделала немного другую маркировку, у которой в обозначении NCR:

  • первая буква N обозначает никель,
  • вторая буква С — кобальт.

Виды аккумуляторов: что такое, принцип работы, какой выбрать

Аккумулятор NCR 18650 Panasonic

Аккумуляторы для ИБП 12V

Аккумуляторы для ИБП принципиально отличаются от элементов питания для электроники. Они должны обеспечить питание компьютера или другой мощной техники на время от нескольких минут до нескольких часов. Поэтому АКБ для ИБП 12V имеют высокую электрическую емкость, однако, вместе с тем, и большой вес и размеры.

Данные АКБ являются свинцово-кислотными. Их принцип работы основан на электрохимических реакциях свинца и диоксида свинца в водном растворе серной кислоты, также как и автомобильных АКБ.

Но, в отличие от них, в гелевых аккумуляторах для ИБП используется электролит, загущенный до гелеобразного состояния с помощью водного раствора силиката натрия. Еще более лучшие результаты в бесперебойных источниках питания показывают АКБ, выполненные по технологии AGM (Absorbent Glass Mat).

Эти два типа АКБ сходны по принципу не текучести электролита, поэтому AGM аккумуляторы часто называют гелевыми, хотя это не совсем верно.

AGM аккумуляторы для ИБП 12V и электромобилей 6V

В аккумуляторах, изготовленных по технологии AGM, заложен принцип нетекучего электролита. Отличие AGM АКБ от обычных свинцово-кислотных заключается в использовании абсорбированного электролита. AGM аккумуляторные батареи были разработаны специально для применения в системах резервного бесперебойного питания. Эти АКБ отлично работают в ИБП в буферном режиме.

Для использования в бесперебойниках применяются АКБ на напряжение 12V, а для детских электромобилей — 6V. Зарядные устройства для аккумуляторов ИБП 12V и электромобилей 6V используются, чаще всего, одни и те же, поскольку многие из них имеют переключатель выбора зарядного напряжения.

Преимущества гелевых и AGM аккумуляторов 12V для ИБП

Гелевые и AGM аккумуляторы имеют во многом схожие преимущества:

  • Приспособлены для работы в ИБП в буферном режиме
  • Длительный срок службы 5-10 лет (гелевые до 12 лет)
  • Устойчивость к вибрации
  • Установка в любом положении, кроме вверх дном
  • Не требуют обслуживания
  • Герметичность
  • Работа при температурах до -30 С

Особенности

  • Большой вес
  • Чувствительны к перезаряду
  • Не допускают хранения в разряженном виде

Удачным примером AGM аккумуляторной батареи для бесперебойников является продукция компании DELTA Battery.

Виды аккумуляторов: что такое, принцип работы, какой выбрать

  • АКБ для ИБП моделиDelta HR 12-12.

Аккумуляторы для ИБП газовых котлов

Аккумуляторы для газовых котлов не имеют принципиальных отличий от АКБ для ИБП компьютерной и офисной техники.

Однако, они обязаны иметь гораздо большую емкость, так как должны обеспечить питание газового котла в течение нескольких часов или даже дней в случае длительного отключения электроэнергии.

Компания Delta Battery выпускает также AGM аккумуляторы повышенной емкости для ИБП котлов.

Виды аккумуляторов: что такое, принцип работы, какой выбрать

АКБ большой емкости для газовых котлов Delta HR 12-65.

Аккумуляторы для детских электромобилей 6V

Аккумуляторы для детских электромобилей изготавливаются по AGM технологии, также как и АКБ для источников бесперебойного питания. Вместе с тем, важным отличием является выходное напряжение, которое у аккумуляторных батарей для электромобилей составляет 6V. Для использования в детских электрических автомобилях рекомендуем использовать 6-Вольтовую серию АКБ Delta.

АКБ для детского электромобиля Delta HR 6-12.

Аккумуляторы для фонарика

Чтобы правильно выбрать аккумулятор для фонарика, вначале надо внимательно прочитать инструкцию, которая к нему прилагается. В ней указано под какие типы, форм-фактор и количество аккумуляторов рассчитан данный фонарь.

Зная эти параметры, можно подобрать элементы подходящего для вашего устройства типа и емкости. Чаще всего применяются никель-металл-гидридные аккумуляторы типоразмера АА или ААА. В более мощных фонарях используются элементы форм-фактора C или D.

В последнее время появились и фонарики с аккумуляторами 18650 и 14500 литий-ионной технологии, которые имеют более высокую емкость и напряжение, обеспечивая более длительную работу и мощный световой поток.

Кроме того, некоторые модели фонарей, например Fenix E25UE XP-L V5, могут работать как от никель-металл-гидридных аккумуляторных батареек, так и от литий-ионных. Все это надо учитывать при подборе.

Аккумуляторные батарейки АА для фонарика типа Panasonic Eneloop 2500 мАч.

Читайте также:  Стойки стабилизатора на Фольксваген Джетта: выбор и замена

Высокотоковые аккумуляторы 18650 для Vape и шуруповертов

Аккумуляторы 18650 для Vape и шуруповертов — это литий-ионные элементы, рассчитанные на высокий ток разряда.

На таких аккумуляторных батарейках или прямо указывают, что они для электронных испарителей (for Vape) или пишут номинал максимального тока, например, 20, 25, 30, 40 А.

Кроме того, такие элементы должны быть безопасны, поскольку испаритель с аккумулятором находится непосредственно около лица. Этим требованиям соответствует продукция компании SYSMAX Industry Trading Co. Ltd, выпускаемая под брендом NiteCore.

Высокотоковый аккумулятор 18650 для шуруповерта и электронного испарителя Nitecore NL188.

Аккумуляторы для радиотелефона

В зависимости от марки и модели радиотелефонной трубки, в ней могут использоваться обычные Ni-MH элементы типоразмера ААА и АА или специализированные аккумуляторы для радиотелефона. Это так называемые «аккумуляторные сборки» для радиотелефонов, содержащие три или четыре никель-металл-гидридных элемента, и соответственно, 3.6 или 4.8 Вольтовые.

Аккумуляторная сборка для радиотелефона модели Robiton DECT-T207-3XAAA.

Наш магазин цифровой техники «Вольта» предлагает большой выбор лучших бытовых аккумуляторов и аккумуляторных батареек для электроники, ИБП, детских электромобилей, фонариков, электронных испарителей, шуруповертов и радиотелефонов по самым минимальным ценам с доставкой в ваш город по России. Ассортимент включает в себя лучшие модели производителей Panasonic, GP, LG, Varta, Robiton, NiteCore, Delta, Duracell, Fenix, A123 SYSTEMS, Ansmann, Petzl, ZMI.

Источник: https://voltacom.ru/articles/kak-vibrat-akkumulator

Типы аккумуляторов и их отличия друг от друга

Виды аккумуляторов: что такое, принцип работы, какой выбратьАккумуляторные батареи прочно вошли в жизнь современного человека и активно используются в мобильных электронных устройствах и автомобилях. Однако не все они одинаковые: существует несколько типов аккумуляторов. Различия между ними заключаются в материалах, из которых изготовлены электролит и электроды. От этого зависят технические характеристики АКБ, например, электрическая емкость и количество циклов перезарядки .

Принцип работы и устройство

Аккумуляторы представляют собой химические источники электрического тока. Для увеличения электрической емкости в их состав включается несколько элементов питания. Например, в автомобильных АКБ чаще всего используется шесть элементов (банок) с напряжением в 2,1 вольта. В результате аккумуляторная батарея способна выдавать около 12,6 В.

Первый аккумулятор был создан много лет назад, но его конструкция и принцип работы остались прежними. С тех времен изменились только материалы, используемые для изготовления электродов и раствора электролита.

Виды аккумуляторов: что такое, принцип работы, какой выбратьПри разговоре о том, какие бывают аккумуляторные батареи, многие сразу вспомнят о литий-ионных (Li — ion). Они сегодня активно используются в портативной электронике, например, смартфонах и ноутбуках.

Принцип работы АКБ можно рассмотреть на примере литий-ионной батареи.

Два электрода (катод изготовлен из алюминиевой фольги, а анод из медной) находятся в пористом материале (сепараторе), который пропитан электролитом.

Заряд в аккумуляторе переносится с помощью положительных ионов лития, которые во время разрядки перемещаются от катода к аноду. Когда АКБ заряжается, ионы двигаются в противоположном направлении.

Основные виды АКБ

В зависимости от вида, аккумуляторные батареи отличаются техническими характеристиками. Говоря о том, какие бывают АКБ, стоит познакомиться с особенностями наиболее распространенных.

Сурьмянистые или традиционные

Виды аккумуляторов: что такое, принцип работы, какой выбратьЭти батареи содержат 5% и более сурьмы. Хотя они и называются традиционными (классическими), в современных устройствах это вещество используется в меньших количествах. Сурьма входит в состав пластин для увеличения их прочности, так как свинец в чистом виде является очень мягким металлом. Кроме этого, сурьма способствует ускорению процесса электролиза, активизирующегося в аккумуляторе при напряжении в 12 В.

В результате уровень электролита постепенно уменьшается, и пластины оголяются. Это делает сурьмянистый аккумулятор требовательным к обслуживанию, которое заключается в доливании дистиллированной воды. Сегодня этот тип АКБ уже не устанавливается в автомобили, так как был вытеснен более современными типами батарей.

Малосурьмянистые батареи

Снижение количества сурьмы в пластинах (менее 5%) позволило снизить интенсивность процесса испарения воды из раствора электролита. В результате этот тип аккумуляторных батарей не нуждается в частом обслуживании, что является его бесспорным преимуществом. Также, в отличие от традиционных АКБ, малосурьмянистые обладают меньшим показателем саморазряда.

В сравнении с новыми видами АКБ, например, гелевыми, батареи с малым содержанием сурьмы более терпимы к параметрам бортовой сети машины.

Специалисты уверены, что в отечественные автомобили стоит устанавливать именно малосурьмянистые батареи. Это связано с тем, что не все модели российских машин способны обеспечить стабильное напряжение в бортовой электросети.

Кальциевые и гибридные

Введение в кристаллическую решетку свинцовых пластин кальция вместо сурьмы позволило значительно уменьшить потери воды в банках из-за электролиза.

Если в обозначении АКБ указана маркировка Са/Са, то кальций входит в состав как положительных, так и отрицательных электродных пластин.

Для увеличения эффективности кальциевых аккумуляторов некоторые производители добавляют небольшое количество серебра.

Виды аккумуляторов: что такое, принцип работы, какой выбратьВ современных батареях этого типа на протяжении всего срока эксплуатации вода практически не испаряется. В результате автовладельцу не приходится контролировать уровень и плотность раствора электролита. Введение в состав электродов кальция позволило снизить показатель саморазряда примерно на 70% в сравнении с сурьмянистыми. В результате такие батареи могут сохранять свои технические характеристики на протяжении длительного отрезка времени.

Однако без недостатков не обошлось — кальциевые АКБ отличаются высокой чувствительностью к перепадам напряжения в бортовой электросети.

Кроме этого, они отличаются более высокой стоимостью в сравнении с содержащими небольшое количество сурьмы.

Устанавливать их стоит на иномарки, качественное электрооборудование которых гарантирует стабильность всех электрических характеристик.

В попытке объединить достоинства малосурьмянистых и кальциевых батарей на свет появились гибридные. Отличить их можно по маркировке, в которой встречаются обозначения Са/Sb либо Ca+. Они говорят о том, что пластины электродов изготовлены по разным технологиям. Такие аккумуляторы имеют средние характеристики.

Гелевые аккумуляторы и AGM

Виды аккумуляторов: что такое, принцип работы, какой выбратьВ этих батареях электролит находится в связанном состоянии, а создавались они для повышения безопасности эксплуатации. В классических АКБ электролит может протекать, а кислота является весьма агрессивным веществом. Уменьшение показателя текучести раствора позволило не только сделать батареи более безопасными, но и замедлить процесс осыпания активного материала электродных пластин.

Гелевая технология отличается от AGM способом связывания раствора электролита. В первом случае в него добавляются соединения кремния, а во втором — раствором пропитывается пористое стекловолокно, расположенное между электродами. Название технологии AGM (Absorbent Glass Mat) можно перевести, как «абсорбирующий стекломатериал».

Среди преимуществ батарей этого типа следует отметить:

  • Большое количество циклов перезарядки.
  • Высокий КПД.
  • Могут устанавливаться в наклонном положении.
  • Не требуется обслуживание.
  • Высокая безопасность при эксплуатации.

Среди недостатков стоит выделить непереносимость низких температур, а также требования к стабильным характеристикам бортовой системы автомобиля. Кроме этого, стоимость гелевых АКБ довольно высокая.

Щелочные устройства

В таких батареях в качестве электролита используются не кислоты, а щелочи. Сегодня существует много видов аккумуляторов, изготовленных по этой технологии. Однако они крайне редко используются в автомобилях. В сравнении с кислотными АКБ, щелочные обладают рядом преимуществ:

  • Хорошо переносят циклы перезарядки.
  • Могут длительное время сохранять характеристики при хранении.
  • Менее восприимчивы к низким температурам.
  • Не выделяют вредные вещества.
  • Способны накапливать большую емкость на единицу собственной массы.

Виды аккумуляторов: что такое, принцип работы, какой выбрать

Есть у щелочных АКБ и недостатки. Во-первых, они имеют меньшее напряжение, что приводит к увеличению количества банок и, соответственно, габаритов. Во-вторых, стоимость их выше, чем у кислотных.

Литий-ионные и полимерные

Именно этот тип АКБ считается наиболее перспективным. Используя разный материал электродов, можно изменять характеристики аккумулятора. Среди преимуществ литий-ионных батарей можно отметить:

  • Высокий показатель электрической емкости.
  • Напряжение каждого отдельного элемента батареи выше в сравнении с другими типами.
  • Низкий уровень саморазряда.

Виды аккумуляторов: что такое, принцип работы, какой выбратьОднако и недостатков у них много. Наиболее существенный — это химическая деградация, которая приводит к уменьшению срока хранения батарей. Также они весьма чувствительны к низким температурам. Сегодня литий-ионные аккумуляторы активно используются в портативных электронных девайсах и значительно реже в автомобилестроении.

Литий-полимерные АКБ являются результатом совершенствования технологии изготовления литиевых батарей. Роль электролита в них выполняет особый полимерный материал.

Они лишены некоторых недостатков предыдущей технологии. Однако пока не удалось устранить химическую деградацию: получилось несколько замедлить этот процесс. Кроме этого, полимерные АКБ, в случае перегрева или при получении чрезмерного заряда, склонны к самовозгоранию, что и является их главным недостатком.

Работы над усовершенствованием аккумуляторных батарей ведутся постоянно. В основном они направлены на увеличение показателя энергоемкости, применение максимально безопасных материалов и повышение морозоустойчивости. Большинство специалистов уверены, что в ближайшее время на смену свинцово-кислотным АКБ придут более эффективные источники питания.

Источник: https://ProAkkym.ru/obzor/tipy-akkumuljatorov

Аккумулятор: устройство, назначение, принцип работы

Виды аккумуляторов: что такое, принцип работы, какой выбрать Аккумулятор представляет собой устройство, которое накапливает энергию в химической форме при подключении к источнику постоянного тока, а затем отдает ее, преобразуя в электричество. Его используют многократно за счет способности к восстановлению и обратимости химических реакций. Разряжается – снова заряжают. Применяются аккумуляторы в качестве автономных и резервных источников питания для электротехнического оборудования и различных устройств.

Читайте также:  Что означают статусы заказа на интернет сайте экзист

Устройство аккумулятора

В автомобилях обычно применяют свинцово-кислотные аккумуляторы. Рассмотрим их устройство. Виды аккумуляторов: что такое, принцип работы, какой выбрать

Все элементы располагаются в корпусе, который изготавливают из полипропилена. Корпус состоит из емкости, разделенной на шесть ячеек, и крышки, оснащенной дренажной системой для стравливания давления и отвода газа. На крышку выводится два полюса (клеммы) – положительный и отрицательный.

Содержимое каждой ячейки представляет собой пакет из 16 свинцовых пластин, полярность которых чередуется. Восемь положительных пластин, объединенных бареткой, являются плюсовым электродом (катодом), восемь отрицательных – минусовым (анодом). Каждый электрод выводится к соответствующей клемме аккумулятора.

Пакеты пластин в ячейках погружены в электролит – раствор серной кислоты и воды плотностью 1,28 г/см3.

Между пластинами электродов, для предотвращения замыкания, вставлены сепараторы – пористые пластины, которые не препятствуют циркуляции электролита и не взаимодействуют с ним.

Отдельная пластина электрода – это решетка из металлического свинца, в которую впрессован (намазан) реагент. Активная масса катода – диоксид свинца (PbO2), анода – губчатый свинец.

Принцип действия аккумуляторов

Виды аккумуляторов: что такое, принцип работы, какой выбрать Принцип действия аккумулятора основан на образовании разности потенциалов между двумя электродами, погруженными электролит. При подключении нагрузки (электротехнических устройств) к клеммам аккумулятора в реакцию вступают электролит и активные элементы электродов. Происходит процесс перемещения электронов, который, по сути, и является электротоком.

При разряде аккумулятора (подключении нагрузки) губчатый свинец анода выделяет положительные двухвалентные ионы свинца в электролит. Избыточные электроны перемещаются по внешней замкнутой электрической цепи к катоду, где происходит восстановление четырехвалентных ионов свинца до двухвалентных.

При их соединении с отрицательными ионами серного остатка электролита, образуется сульфат свинца на обоих электродах.

Ионы кислорода от диоксида свинца катода и ионы водорода из электролита соединяются, образуя молекулы воды. Поэтому плотность электролита понижается. Виды аккумуляторов: что такое, принцип работы, какой выбрать

При заряде происходят обратные реакции. Под воздействием внешнего напряжения ионы двухвалентного свинца положительного электрода отдают по два электрона и окисляются в четырехвалентные. Эти электроны движутся к аноду и нейтрализуют ионы двухвалентного свинца, восстанавливая губчатый свинец. На катоде, путем промежуточных реакций, снова образуется двуокись свинца.

Химические реакции в одной ячейке вырабатывают напряжение 2 В, поэтому на клеммах аккумулятора из 6 ячеек и получается 12 В.

Источник: https://pue8.ru/elektricheskie-seti/805-kak-rabotaet-akkumulyator-i-iz-chego-on-sostoit.html

Типы аккумуляторных батарей

Аккумуляторная батарея – это источник постоянного тока, который предназначен для накопления и хранения энергии.

Подавляющее число типов аккумуляторных батарей основано на циклическом преобразовании химической энергии в электрическую, это позволяет многократно заряжать и разряжать батарею.

Еще в 1800 году Алессандро Вольта произвел поразительное открытие, когда опустил в банку, наполненную кислотой, две металлические пластины – медную и цинковую, после чего доказал, что по соединяющей их проволоке протекает электрический ток. Спустя более чем 200 лет, современные аккумуляторные батареи продолжают производить на основе открытия Вольта.

Виды аккумуляторов: что такое, принцип работы, какой выбрать Виды аккумуляторов: что такое, принцип работы, какой выбрать
Рисунок 1. Вольтов столб из шести элементов. Рисунок 2. Алессандро Джузеппе Антонио Анастасио Вольта

Виды аккумуляторных батарей

Со времени изобретения первого аккумулятора прошло не больше 140 лет и сейчас сложно представить современный мир без резервных источников питания на основе батарей.

Аккумуляторы применяются всюду, начиная с самых безобидных бытовых устройств: пульты управления, переносные радиоприемники, фонари, ноутбуки, телефоны, и заканчивая системами безопасности финансовых учреждений, резервными источниками питания для центров хранения и передачи данных, космической отраслью, атомной энергетикой, связью и т. д.

Развивающийся мир нуждается в электрической энергии столь сильно, сколько человеку нужен кислород для жизни. Поэтому конструкторы и инженеры ежедневно ведут работу по оптимизации имеющихся типов аккумуляторов и периодически разрабатывают новые виды и подвиды.

Основные виды аккумуляторов приведены в таблице №1.

Тип Применение Обозначение Рабочая температура, ºC Напряжение элемента, В Удельная энергия, Вт∙ч/кг
Литий-ионный (Литий-полимерный, литий-марганцевый, литий-железно-сульфидный, литий-железно-фосфатный, литий-железо-иттрий-фосфатный, литий-титанатный, литий-хлорный, литий-серный) Транспорт, телекоммуникации, системы солнечной энергии, автономное и резервное электроснабжение, Hi-Tech, мобильные источники питания, электроинструмент, электромобили и т.д. Li-Ion (Li-Co, Li-pol, Li-Mn, LiFeP, LFP, Li-Ti, Li-Cl, Li-S) -20 … +40 3,2-4,2 280
никель-солевой Автомобильный транспорт, ЖД транспорт, Телекоммуникации, Энергетика, в том числе альтернативная, Системы накопления энергии Na/NiCl -50 … +70 2,58 140
никель-кадмиевый Электрокары, речные и морские суда, авиация Ni-Cd –50 … +40 1,2-1,35 40 – 80
железо-никелевый Резервное электропитание, тяговые для электротранспорта, цепи управления Ni-Fe –40 … +46 1,2 100
никель-водородный Космос Ni-H2 1,5 75
никель-металл-гидридный электромобили, дефибрилляторы, ракетно-космическая техника, системы автономного энергоснабжения, радиоаппаратура, осветительная техника. Ni-MH –60 … +55 1,2-1,25 60 – 72
никель-цинковый Фотоаппараты Ni-Zn –30 … +40 1,65 60
свинцово-кислотный Системы резервного питания, бытовая техника, ИБП, альтернативные источники питания, транспорт, промышленность и т.д. Pb –40 … +40 2, 11-2,17 30 – 60
серебряно-цинковый Военная сфера Ag-Zn –40 … +50 1,85

Источник: https://best-energy.com.ua/support/battery/414-vidy-i-tipy-akkumulyatornykh-batarej-v-podrobnostyakh

Что такое аккумулятор (АКБ) — устройство и принцип работы

Знаете ли вы, что первые автомобили были именно электрическими и использовали свинцово-кислотные аккумуляторы? То, что мы привыкли считать машинами будущего – электромобили – появились до изобретения двигателя внутреннего сгорания (ДВС). С тех пор прошло больше 100 лет, но современный АКБ автомобильный изменился только качественно, оставшись принципиально таким же, как и столетие назад.

Сегодня аккумулятор в автомобиле считается расходником, требующим периодической замены. Сколько именно проработает АКБ – вопрос к качеству изготовления, режиму работы, даже к состоянию дорог, но рано или поздно его меняют на «свежий». Какие функции он выполняет, какие характеристики может иметь, как выбирать и как продлить жизнь аккумулятору – читайте в этой статье.

Что такое аккумулятор (АКБ) и для чего он нужен?

Современные автомобили всё больше становятся похожи на сложные электронные гаджеты: умное управление, всевозможные «помощники», автоматическая парковка и даже автопилот – это только небольшая часть той цифровой «начинки», которой богат автомобиль.

И всё это счастье постоянно нуждается в электроэнергии, которую нужно постоянно откуда-то добывать. Именно хранилищем энергии, откуда ее можно взять в любой момент, и выступает АКБ.

Да, он выполняет свою четкую функцию: накапливает заряд, затем отдает и дальше снова накапливает. Отличный вариант!

Само понятие аккумулятора нам уже настолько привычно, что глупо спрашивать, зачем он нужен. Однако на удивление мало людей могут точно сказать, для чего именно служит аккумуляторная батарея в автомобиле.

Ее назначение можно описать в трех пунктах.

  1. Аккумулятор обеспечивает энергию для запуска двигателя на старте.
  2. Аккумулятор служит резервным источником энергии, когда она требуется сверх того, что может дать генератор (например, при включении автомобильного кондиционера).

Устройство и принцип работы АКБ

Тот, кто хоть раз держал в руках аккумулятор автомобиля, знает, как много весит это устройство. Причина в том, что корпус его плотно заполнен элементами, содержащими свинец.

Устройство аккумулятора.

Для легковых автомобилей, требующих 12-вольтных АКБ, используется стандартная схема компоновки.

  1. Шесть элементов по 2 вольта (их обычно называют банками) объединены в общий корпус.
  2. Каждый из элементов состоит из положительных и отрицательных электродов: свинцовых решеток, в которые «впечатано» активное вещество. Электроды разделены между собой сепараторами, так что не соприкасаются друг с другом.
  3. И всё это залито электролитом – смесью воды и серной кислоты.

Активное вещество на решетках отличается по составу: для анода (положительного электрода) используется диоксид свинца, для катода (это отрицательный электрод) – губчатый свинец. В обоих случаях к свинцовым компонентам добавлены вспомогательные вещества (лигатуры), улучшающие работу аккумулятора.

Принцип работы.

В том виде, который описан выше, аккумулятор считается «заряженным». При подключении к выводам батареи любого устройства, требующего энергии, начинается реакция свинцовых компонентов с оксидом серы и водой.

Сера и свинец вступают в реакцию и преобразуются в сульфат свинца и воду.

Кислоты в электролите становится меньше, воды – больше, плотность электролита снижается и через некоторое время концентрации серы не хватает на то, чтобы реагировать со свинцовыми компонентами. Аккумулятор разряжается.

Процессы разряда и заряда АКБ

При подаче электроэнергии для зарядки АКБ происходит обратный процесс — сульфат свинца, осевший на пластинах, разлагается на оксид свинца и серную кислоту, которая выделяется обратно в электролит.

Восстанавливается изначальная плотность электролита, а на пластинах остается активное вещество – батарея заряжена.

Виды аккумуляторов

В попытке улучшить характеристики автомобильных аккумуляторов инженеры перепробовали множество способов. В итоге сегодня мы имеем различные типы АКБ, которые различаются по химическому составу активных компонентов и конструкции.

Классификация по составу активного вещества.

В первых аккумуляторах использовались свинцовые пластины, однако такая конструкция довольно быстро перестала устраивать инженеров и потребителей: тяжелая, малоэффективная, недолговечная.

  1. Первым улучшением стало добавление сурьмы к свинцу, что серьезно продлило срок службы батареи.
  2. Следующий этап – уменьшение процентного содержания сурьмы до оптимальной концентрации. Такой подход позволил создать малообслуживаемые аккумуляторы: в них уже намного реже требовался долив воды.
  3. Затем для покрытия пластин начал использоваться металлический кальций – так появились кальциевые АКБ (они же Са-Са). Кальций серьезно изменил параметры эксплуатации батарей: в прежних моделях потери воды из-за электролиза на 12 В требовали постоянного долива, а кальциевые лигатуры позволили повысить этот порог до 16 В. Благодаря этому появилась возможность делать необслуживаемые аккумуляторы в полностью герметичном, неразборном корпусе.
Читайте также:  Тормозные колодки шевроле нива: выбор и замена

Но кальциевые батареи имеют и огромный минус: чувствительность к полному разряду. Сульфат кальция, который оседает на электродах, не разлагается полностью при зарядке, а это значит, что один глубокий разряд батареи способен ее «убить».

Самым современным решением стали гибридные аккумуляторы (они же Са+): кальциевые добавки есть только на положительном электроде (поскольку именно на нём происходит разложение воды при электролизе), а отрицательный покрыт малосурьмянистым свинцом.

Классификация по типу электролита.

Обычная жидкостная технология, при которой в аккумулятор заливался раствор кислоты и воды, вызывала много нареканий. Например, чувствительность к наклонам и вибрации. Необходимость обслуживать аккумулятор тоже не добавляла удовольствия от его эксплуатации. В общем, этой технологии было, куда расти.

На смену пришла AGM технология. В AGM аккумуляторе электролит «связывается» волокнистыми прослойками-сепараторами. Таким образом аккумулятор получает дополнительные преимущества: сепараторы сжимают активный слой и не дают ему отставать от пластин, имеют большую проводимость, чем жидкость и способствуют выдаче более мощного тока.

Технические (рабочие) характеристики автомобильных аккумуляторов

У АКБ для автомобиля довольно много рабочих параметров, которые важны при выборе батареи. Ошибешься хоть в одном из них – и аккумулятор нельзя будет использовать. Основные характеристики.

  • Емкость, Ач (ампер*час).
  • Пусковой ток, А (ампер).
  • Полярность.
  • Исполнение корпуса.
  • Тип клемм.
  • Тип крепления.

Номинальная емкость аккумулятора.

Емкостью батареи называют количество электроэнергии, которую аккумулятор может отдавать в течение определенного времени. Измеряется в Ач (ампер в час). Это один из основных параметров не только автомобильного, а вообще любого аккумулятора. Чем выше этот показатель, тем дольше батарея сможет поддерживать работу электроприборов автомобиля во время стоянки.

Для обычного легкового автомобиля с двигателем до 2 л. обычно нужна батарея 60 Ач, и чем больше оборудования в машине, тем более емким должен быть аккумулятор. При выборе лучше ориентироваться на рекомендации автопроизводителя, и если хочется взять АКБ с большей емкостью, то превышать рекомендуемую не более, чем на 5 Ач.

Пусковой ток.

Он же ток холодной прокрутки – показатель того, как аккумулятор справится с самой сложной задачей: запуском двигателя на морозе. Определяется мощностью тока, которую батарея может выдать в течение первых 30 секунд при температуре «-18» градусов. Чем выше этот показатель, тем больше шансов завести свою машину зимним утром.

Например, для запуска бензинового двигателя понадобится минимум 255А, для дизельного – не менее 300А. Именно за увеличение мощности пускового тока сражаются конструкторы аккумуляторов, и именно за более высокую пусковую мощность автолюбители ценят AGM аккумуляторы. Можно даже сказать, что чем выше пусковой ток батареи – тем выше ее качество вообще.

Полярность.

Полярность называют расположение клемм на корпусе аккумулятора. Это важная характеристика, поскольку неправильно выбранный АКБ просто невозможно будет подключить.

Чтобы определить полярность, нужно поставить аккумулятор так, чтобы нормально читались надписи на крышке («лицом» к себе), и посмотреть, с какой стороны находится плюсовая клемма.

  • Плюсовая клемма справа – полярность обратная, она же европейская, она же маркируется как «R» или «0».
  • Плюсовая клемма слева – полярность прямая, она же российская, она же «L» или «1».

Есть аккумуляторы с универсальной полярностью, то есть клеммы располагаются посредине коротких сторон корпуса или по диагонали. Однако такие модели встречаются редко. Чаще всего на автомобили российского производства нужны аккумуляторы с прямой полярностью, а на европейского и азиатского – с обратной.

Исполнение корпуса.

Конструкторы, создавая автомобили, разрабатывали и все комплектующие к ним. В итоге традиционно появились два типа корпусов аккумуляторов: европейский и азиатский.

  1. У АКБ с европейским типом корпуса клеммы находятся в углублении, так что их верхний край не выступает над плоскостью крышки. Иногда клеммы даже прикрыты специальными крышечками, так что дополнительно защищены от внешних факторов.
  2. Азиатский тип корпуса – это коробка, у которой клеммы «растут» из верхней крышки. То есть, именно верхний край клемм является самой высокой точкой аккумулятора.

Важен ли этот фактор? Конечно, удобней использовать такой АКБ, который предусмотрен производителем. Но в крайнем случае исполнением корпуса можно пренебречь, если остальные характеристики совпадают.

Нужно только помнить, что европейские производители указывают габаритные размеры аккумулятора по корпусу, а вот азиатские могут указывать высоту батареи с учетом клемм или без них.

Тип и размер клемм.

Еще одна характеристика, с которой нужно свериться при выборе аккумулятора – толщина клемм для подключения. Они бывают двух типов: стандартные и тонкие.

Стандартные клеммы, они же европейские, более толстые: плюсовая 19,5 мм, минусовая 17,9 мм в диаметре;

Тонкие клеммы, они же азиатские: плюсовая 12,7 мм, минусовая 11,1 мм в диаметре.

В обоих стандартах плюсовая клемма всегда толще, чтобы не перепутать полярность подключения.

Тип крепления.

И, наконец, днищевое крепление, оно же «юбка» аккумулятора – это планки с отверстиями под крепеж, расположенные в нижней части корпуса.

Каким бы тяжелым ни был аккумулятор, крепить его надо. Поэтому тип крепления важен при выборе, ведь он влияет на общие габариты корпуса. Существует 3 типа крепления.

  1. Верхнее крепление специальной прижимной скобой, без фиксации за днище, маркируется В00.
  2. Крепление по двум сторонам, когда ланки есть только на широких сторонах корпуса, а на торцевых отсутствует, маркируется В01.
  3. Крепление по периметру, когда «юбка» идет по всем четырем сторонам, маркируется В13.

В принципе, если в автомобиле предусмотрено только верхнее крепление, поставить ему можно любую батарею, лишь бы вошла по размеру, если нет другого выхода. А вот в обратную сторону эта лазейка не работает, придется подбирать подходящее днищевое крепление.

Рейтинг ТОП аккумуляторов

Много брендов, много советов, трудный выбор – с такими проблемами сталкиваются покупатели. Предлагаем небольшой, наш, субъективный рейтинг торговых марок АКБ.

  1. Первое место по уровню качества и долговечности по праву занимают ОЕМ аккумуляторы. ОЕМ – это аналог детали, которая была установлена с завода. Конечно, за аккумулятор, на котором гордо красуется логотип Mercedes или Honda, придется выложить намного больше, чем за любой другой бренд, но результат того стоит. Самые популярные на рынке бренды аккумуляторов – Varta и Bosch. Они заслужили репутацию надежных безотказных батарей, добросовестно отрабатывающих каждую вложенную копейку.
  2. Среди любителей заплатить поменьше, а получить побольше особо ценится бренд Topla. Это, конечно, не Бош, но вполне может порадовать долгой службой.
  3. А замыкают наш хит-парад бюджетные бренды Sada, Styer, Bi-Power и Ista. Они хоть и не дорогие, но вполне способны порадовать стабильной работой. Можно вспомнить о них, когда аккумулятор нужен срочно, а денег мало.

Советы по эксплуатации и обслуживанию АКБ

Чтобы аккумулятор проработал как можно дольше, нужно уделять ему совсем немного внимания. Вот несколько советов по эксплуатации автомобильного АКБ.

  1. Глубокий разряд – враг батареи. Каждый раз, когда аккумулятор разряжается «в ноль», происходит необратимая сульфатация электродов, особенно от этого страдают кальциевые батареи. Периодически желательно полностью заряжать бат специальным зарядным устройством и ни в коем случае не допускать полной разрядки.
  2. Второй враг – вибрация. От сильной тряски и регулярных ударов с пластин осыпается активный слой. AGM аккумуляторы меньше от этого страдают, жидкостные – больше.
  3. Клеммы аккумулятора склонны к окислению, что ухудшает контакт. Периодически нужно обращать внимание на состояние клемм и при необходимости очищать их от окислов.
  4. Обращайте внимание на корпус батареи. Грязь, масло, влага способствуют утечке тока и саморазряду.
  5. Неполадки в электросети могут вывести из строя и батарею. Особенно проблемы со стартером и генератором – смежными элементами.
  6. Вздутый корпус со следами электролита говорит о том, что пора покупать новый АКБ. Поврежденным аккумулятором пользоваться нельзя!

Заключение

Нормально работающий автомобильный аккумулятор избавляет от множества проблем и нервотрёпки. Работоспособность батареи особенно важна зимой, когда нагрузки возрастают в несколько раз. Именно поэтому автовладельцы стараются менять «уставший» АКБ во время осеннего ТО: и спокойней, и дешевле, не придется лишний раз этим заниматься. А вы давно проверяли свой аккумулятор?

Источник: https://VazNeTaz.ru/akb-avtomobilnyi-akkumulyator

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector