Аккумуляторные батареи применяют в самых различных сферах жизни, но самыми распространенными являются автомобильные АКБ. Любой владелец авто имеет хотя бы приблизительное представление о стартерном аккумуляторе, который верой и правдой служит ему. Однако не все батареи одинаковы. Эта статья ответит на вопрос, какие бывают виды аккумуляторов для автомобиля, осветит их особенности, плюсы и минусы.
Назначение АКБ в авто
Аккумуляторная батарея — это источник тока химического типа, включающий различные источники электропитания. Несколько элементов, собранных в единую систему, помогают получить большое результирующее напряжение и силу тока. Среди автомобильных аккумуляторных батарей наиболее распространены модели из 6 элементов (банок) с совокупным напряжением в 12,6 В.
С момента своего появления еще в XIX веке аккумуляторы существенно видоизменились и усовершенствовались, но базовый принцип работы остался неизменным. Свинцово-кислотная батарея за небольшой промежуток времени выдаст большой электроток. Это необходимо для стартера, чтобы прокрутить коленвал при запуске силового агрегата. Корпус изготавливают из пластика, стойкого к воздействию кислоты. Электроды выполнены из свинца, легированного разнообразными добавками. Главная беда таких батарей — это свинец и серная кислота, которые потенциально опасны для здоровья человека. Несмотря на вред, замены таким аккумуляторам пока не придумали.
На сегодняшний день на рынке имеется множество видов кислотных батарей, которые отличаются друг от друга внешним видом, материалами изготовления электродов и составом электролита.
Чтобы покупка не разочаровала, необходимо знать, какие АКБ бывают:
- сурьмянистые;
- малосурьмянистые;
- кальциевые;
- гибридные;
- гелевые, AGM;
- щелочные;
- литий-ионные.
Перед тем как определить тип аккумулятора, который лучше всего приобрести, нужно знать область применения каждого вида и характеристики собственного автомобиля.
Сурьмянистые
Эти батареи считаются морально устаревшими. Свинцовые пластины содержат добавку из сурьмы (свыше 5%), чтобы увеличить их прочность. Сурьма активирует электролиз, который запускается в АКБ при напряжении 12 В. Из-за активного выделения водорода и кислорода электролит начинает кипеть и быстро теряет жидкость. Чтобы избежать оголения пластин электродов, в банки периодически добавляют дистиллированную воду. Из-за этого сурьмянистые батареи относят к категории обслуживаемых. Современные типы аккумуляторов для автомобилей также имеют конструктивные элементы, требующие обслуживания, но заливки воды они не требуют. Сегодня старые сурьмянистые батареи активно заменяются более прогрессивными модификациями с меньшим содержанием сурьмы.
Малосурьмянистые
К категории малосурьмянистых батарей относятся модели, в состав пластин которых входит до 2-4% сурьмы. Такое решение позволило забыть о проблемах, связанных с частой заливкой дистиллированной воды. Пластины со сниженным содержанием этого вещества уменьшают интенсивность процесса испарения жидкости, а значит обслуживать батарею нужно гораздо реже.
Важное достоинство малосурьмянистых аккумуляторов том, что степень саморазряда при продолжительном хранении существенно ниже, чем у старых сурьмянистых. Иногда их называют необслуживаемыми, но это неверно. Полностью решить проблему испарения воды из электролита не удалось. Поэтому проверка уровня и периодическая доливка дистиллированной воды все-таки нужны.
К преимуществам малосурьмянистых АКБ также относится их неприхотливость к параметрам бортовой электросети машины. При возникновении перепадов напряжения в сети батарея не слишком страдает. В этом — ее выгодное отличие от современных литиевых, кальциевых и AGM-моделей, более требовательных и капризных в эксплуатации. Практика показывает, что малосурьмянистые модели — оптимальный вариант для отечественных авто, в которых не всегда удается добиться стабильного напряжения в бортовой электросети. Стоимость этой разновидности аккумуляторов вполне доступна.
Кальциевые
Существенно снизить испарение воды из электролита в АКБ удалось путем замены сурьмяной добавки в свинцовых решетках кальцием. Маркировка Ca/Ca на корпусе означает, что кальций присутствует в составе анодов и катодов. Отдельные производители добавляют серебро в малом количестве. Внутреннее сопротивление таких АКБ ниже, а емкость и коэффициент полезного действия, наоборот, повышаются. Но основная особенность кальциевых батарей — менее интенсивный электролиз и, как следствие, минимизация испарения воды из электролита.
В современных кальциевых батареях в течение всего срока эксплуатации испарения воды почти нет. А это означает, что отпадает необходимость в проверке плотности электролита и его уровня. Поэтому название «необслуживаемые» для таких аккумуляторов будет совершенно справедливым. Кроме того, уровень саморазряда у кальциевых батарей низкий (если сравнить с сурьмянистой моделью, то на 70% ниже). АКБ с маркировкой Ca/Ca сохраняют свои эксплуатационные качества даже при длительном хранении. При замене сурьмы кальцием величина напряжения, необходимая для запуска электролиза, возросла с 12 до 16 В.
Однако есть и минусы. Кальциевый аккумулятор гораздо чувствительнее к сильному разряду, чем аналоги других видов. Достаточно трех-четырех разрядов, чтобы емкость батареи существенно и необратимо снизилась. В этом случае решение проблемы одно: замена АКБ. Кроме того, кальциевые аккумуляторы отличаются повышенной чувствительностью к состоянию бортовой сети автомобиля. Существенные изменения напряжения нежелательны для них. Поэтому, прежде чем установить такую батарею, желательно проверить на предмет исправности регулятор напряжения, генератор и другие элементы автомобильной электросети.
Стоимость кальциевой АКБ выше по сравнению с малосурьмянистым аналогом. Это решение для авто со стабильными характеристиками бортовой сети и хорошим электрооборудованием. При этом нельзя забывать, что глубокий разряд кальциевой батарее противопоказан.
Гибридные
Маркировка на корпусе Ca/Sb или Ca+. Для изготовления решеток с положительным и отрицательным зарядом используются разные технологии. Аноды изготавливают с сурьмяными добавками, для катодов применяют кальциевую технологию.
Попытка создать некоторый симбиоз кальциевой и сурьмянистой моделей привела к достаточно посредственным результатам. Испарение воды больше, чем в кальциевых, но меньше, чем в сурьмянистых моделях. Из положительных качеств можно назвать нетребовательность к резким изменениям напряжения бортовой электросети и относительную стойкость к глубоким разрядам.
Гелевые, AGM
Особенность этих видов АКБ для автомобилей — электролит в связанном виде. Это решение проблемы безопасности аккумуляторов. Риск вытекания электролита полностью отсутствует, в отличие от классического варианта. Помимо этого, удалось минимизировать осыпание активной массы электродов.
В AMG-батареях электролит пропитывает пористый стекловолоконный слой между электродами. Принцип технологии Gel в том, что электролит изменяет свое агрегатное состояние при помощи кремниевых соединений. Эта особенность позволяет устанавливать батареи обоих типов в наклонном положении. Но это вовсе не означает, что АКБ можно эксплуатировать в перевернутом виде. Достоинство гелиевых батарей в том, что они выдают большой пусковой ток вне зависимости от заряда. Аккумулятор восстанавливает первоначальную емкость после почти полного разряда. Число циклов заряда/разряда для таких батарей составляет около 200.
Минус гелевых АКБ — высокая требовательность к процессу зарядки. Необходимы ЗУ со специальными характеристиками. Они также требовательны к стабильности напряжения в автомобильной электросети. Кроме того, они плохо переносят низкие температуры. Гелевый электролит на морозе снижает проводимость. Заявляемый рабочий ресурс таких аккумуляторов составляет около 10 лет, фактический — 6-7. Ограничивающим фактором для использования в автомобилях является сравнительно высокая стоимость. Чаще их применяют в плавсредствах, мотоциклах, авто премиум-категории и внедорожниках с большим числом приборов, потребляющих электрический ток.
Щелочные
В АКБ этого класса электролитом служит не кислота, а щелочной раствор. Несмотря на большое число моделей, такие батареи используются в авто нечасто. Основная область их применения — складская техника (тяговые аккумуляторы). Особенность щелочных батарей в том, что количество анодов и катодов — разное. Например, в никель-кадмиевых моделях положительных электродов на 1 больше, чем отрицательных, а моделях «никель-железо», наоборот, на один катод больше. Требуемое количество электролита для щелочных батарей меньше, чем для кислотных, поскольку в процессе реакции он не затрачивается.
Выгодные отличия щелочных модификаций от свинцово-кислотных:
- хорошая переносимость перезаряда — батареи хранятся почти без потерь эксплуатационных качеств;
- лучшая работа в морозную погоду;
- более низкий саморазряда, чем у кислотных батарей;
- большая емкость на единицу массы — такая батарея дольше отдает заряд;
- отсутствие вредных испарений.
Минусы — следующие:
- меньший показатель напряжения по сравнению со свинцово-кислотными моделями;
- высокая стоимость.
В качестве стартерных щелочные модели АКБ применяются только для отдельных грузовых машин. Гораздо чаще они используются как тяговые аккумуляторы.
Литий-ионные
На сегодняшний день это одни из самых перспективных дополнительных источника тока. В первых моделях электроды изготавливались с использованием лития. Впоследствии из-за повышенной взрывоопасности он был заменен графитом. Положительно заряженные электроды изготавливались из окисей лития с добавлением кобальта или марганца. В современных моделях материалы изготовления электродов — литий-ферро-фосфатные сплавы. Причин для этого несколько: их невысокая стоимость, меньшая токсичность и возможность переработки.
Основные плюсы литий-ионных батарей:
- большой показатель удельной емкости (из расчета на единицу массы);
- невысокий уровень саморазряда;
- вдвое большее напряжение одного элемента в сравнении со свинцово-кислотным аналогом (4 против 2В).
При очевидных преимуществах есть и недостатки, не позволяющие массово использовать литий-ионные модели в автомашинах:
- высокая чувствительность к низким температурам (в морозную погоду ток, отдаваемый батареей, снижается);
- «старение» батареи — уменьшение емкости при хранении (примерно на 1/5 в течение 2 лет);
- высокая чувствительность к глубокому разряду;
- недостаточная мощность для использования в виде стартерных батарей.
Как правило, литий-ионные АКБ применяются в качестве энергетического источника для гаджетов. Если каким-либо образом избавиться от перечисленных недостатков, эти батареи полностью вытеснят свинцово-кислотные.
Батареи будущего
Вопрос, какие бывают авто аккумуляторы, их область использования, — актуален. Производящие компании постоянно работают над усовершенствованием аккумуляторов по различным направлениям: повышение стойкости к низким температурам, использование экологичных материалов, повышение емкости батареи, компактность. По мнению специалистов, свинцово-кислотные модели постепенно изживают себя. Гелевые модели можно назвать связующим звеном между настоящим и будущим. АКБ нового поколения не будут иметь жидкого электролита, что существенно повысит их безопасность. Возможно, они смогут изменять конфигурацию, что сделает их установку более удобной. Размеры батарей будут уменьшаться, а энергоемкость, наоборот, возрастет.
Какими станут аккумуляторы в будущих десятилетиях, покажет только время. А пока вы можете выбрать себе хороший и недорогой кальциевый аккумулятор в каталоге интернет-магазина BlackTyres. Перед вами множество качественных моделей по самым выгодным ценам. Не забудьте также прочитать наш рейтинг лучших аккумуляторов, которые можно найти в российских магазинах в 2020 году.
Ставь 👍, если понравилась статья и подписывайся ✅ на канал, чтобы не пропустить новые публикации. Дальше будет еще интереснее и полезнее. Удачи на дорогах!
