Аккумуляторная батарея принцип работы: Автомобильный аккумулятор — устройство, работа, параметры

устройство, разновидности, назначение, принцип работы

Пример HTML-страницы

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.

Устройство аккумулятора

В автомобилях обычно применяют свинцово-кислотные аккумуляторы. Рассмотрим их устройство.

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

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.

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.

Из видео Вы сможете более подробно узнать, как работает аккумулятор:

Читайте также, как правильно выбрать аккумулятор по емкости, особенности литий-ионных и никиль-кадмиевых аккмуляторов

Аккумуляторная батарея автомобиля — назначение, устройство и типы

Главная  /  Учебник по устройству автомобиля  /  Глава 10. Электрооборудование и электросистемы » Подраздел 10.2 Аккумуляторная батарея (АКБ). Назначение, устройство и типы

Назначение аккумуляторной батареи

Аккумуляторная батарея обеспечивает электрическим током все потребители, пока двигатель не работает или работает на очень малых оборотах, также является резервным источником питания в случае выхода из строя генератора.

Внимание
В случае выхода из строя генератора не стоит затягивать с его ремонтом, необходимо сразу решать возникшую проблему. Длительное использование исключительно АКБ может вывести ее из строя, причем в самый неподходящий момент.

Одним из основных функциональных назначений АКБ является пуск двигателя с помощью стартера.

Устройство аккумуляторной батареи

В аккумуляторной батарее происходит преобразование химической энергии в электрическую. Химия в том, что взяли и поместили в раствор серной кислоты две пластины, состоящие из свинца, и на пластинах сделали выводы (рисунок 10.1). Подсоединили к выводам два провода от генератора, начали вращать его, чтобы тот выделял электрический ток и зарядили АКБ (пока аккумулятор заряжается, он является потребителем тока). В данном случае электрическая энергия преобразовалась в химическую – аккумулятор зарядился. Отсоединили от выводов генератор и подсоединили, например, лампочку, и она загорелась! Потому что начался процесс преобразования химической энергии в электрическую. Прелесть данной конструкции в том, что процессы зарядки и разрядки можно производить многократно. И если соблюдать основные, довольно несложные, правила эксплуатации АКБ, она может прослужить долгое время.

Простейший аккумулятор состоит из двух пластин, помещенных в корпус (его еще называют банкой), этот корпус заполнен раствором серной кислоты (который называется электролитом) и закрыт сверху крышкой. В крышке имеются отверстия, через которые выведены по два вывода от каждой из пластин (положительный и отрицательный).

Рисунок 10.1 Принцип работы аккумуляторной батареи.

Любая АКБ состоит из нескольких (чаще шести) простейших батарей, описанных выше. Почему именно шести? Бортовая сеть автомобиля рассчитана на 12 вольт, а значит и аккумуляторная батарея должна выдавать столько же. Ввиду своих габаритных размеров одна банка (две пластины) обеспечивает напряжение приблизительно в 2 вольта. Для получения 12 вольт положительные и отрицательные пластины соединяют последовательно и делают два общих вывода – положительный и отрицательный (смотрите рисунок 10. 2).

Примечание
Аккумуляторная батарея должна иметь такие габаритные размеры, чтобы оптимально вписаться в ограниченное пространство моторного отсека автомобиля.

Рисунок 10.2 Устройство аккумуляторной батареи.

На многих современных автомобилях для предотвращения кражи головного модуля аудиосистемы существует своеобразная защита, которая блокирует аудиомагнитолу после отключения отрицательной клеммы от аккумуляторной батареи. Чтобы магнитола заработала, в нее необходимо ввести определенный код – ключ. Если вы приобретаете новый автомобиль, данный код вам вручат в салоне, если покупаете машину с рук, необходимо уточнить у владельца наличие такого кода.

Примечание
Стоит помнить, что в некоторых современных автомобилях после отключения АКБ и повторного подключения бортовой компьютер может вывести сообщение об ошибке, которое можно сбросить с помощью специализированного оборудования на СТО.

Типы АКБ

По принципу необходимости обслуживания аккумуляторные батареи разделяют на: обслуживаемые и необслуживаемые. Одним из подтипов обслуживаемых стали малообслуживаемые АКБ. На данный момент применение обслуживаемых АКБ сведено к минимуму. Названия типов аккумуляторных батарей говорят сами за себя.

Основа свинцово-кислотных АКБ, о которых идет речь в данной главе, — жидкий электролит. Однако технологии производства батарей шагнули далеко вперед и сейчас довольно часто можно встретить АКБ, выполненные на базе технологии AGM, в которой сам электролит абсорбирован в стеклянных волокнах. Также не стоит забывать и о набирающих популярность гелевых АКБ (GEL), в них электролит загущен с помощью силикагеля до гелеобразного состояния.

Из-за большого многообразия типов АКБ возникло много споров относительно эффективности и стойкости каждого из них. Если по существу, то нет одного, идеального для всех эксплуатационных условий аккумулятора. Ибо, выигрывая в чем-то одном, любой тип АКБ обязательно существенно проигрывает в чем-нибудь другом. Так, например, столь популярные необслуживаемые «кальциевые» аккумуляторы имеют очень низкие показатели саморазряда и не требуют к себе какого-либо внимания, однако они очень сильно «боятся» глубоких разрядов (как пример, при многократных коротких поездках в зимний период). С такими разрядами АКБ такого типа придет в непригодность за очень короткий период эксплуатации. А вот малообслуживаемые АКБ глубоких разрядов не боятся, но взамен требуют регулярной доливки дистиллированной воды (в среднем, раз в полгода).

Примечание
Во время зарядки АКБ происходит закипание электролита, но закипание не в бытовом понимании этого слова, просто происходит расщепление воды на кислород и водород (появляются пузырьки). Составная часть электролита – вода – выкипает, а плотность электролита, соответственно, растет. Чтобы привести плотность электролита в норму, доливают дистиллированную воду.

Внимание
Одной из существенных опасностей при плановой зарядке АКБ является выделение водорода из электролита. И вроде мало, но и взорваться может. Поэтому при обслуживании и эксплуатации АКБ необходимо соблюдать все меры предосторожности.

 Основные характеристики АКБ

Полярность указывает на расположение отрицательного и положительного выводов батареи. Полярность бывает прямой и обратной.

Примечание
Чтобы узнать, какая полярность на вашей АКБ, установите ее к себе той стороной, ближе к которой смещены выводы. Посмотрите, какой из выводов обозначен знаком «+», а какой — знаком «-». Если «+» находится слева, значит полярность прямая, если справа – обратная.

Номинальная емкость (обозначается С20) — количество электричества (в А·ч), которое способна отдать АКБ при 20-часовом режиме разряда током, численно равным 0,05 номинальной емкости до напряжения на выводах 10,5 В при температуре электролита 25 °С.

Внимание
Следует всегда помнить о том, что на автомобиль следует устанавливать АКБ той емкости, которая указана заводом-изготовителем транспортного средства. В принципе, ничего страшного не случится, и первое время будет радовать резвый пуск двигателя, но не стоит забывать о том, что возможности генератора не безграничны, а условия эксплуатации автомобиля могут быть очень суровы. Как следствие, батарея большей емкости будет постоянно недополучать энергию для восстановления — не будет заряжаться на 100%, что в скором времени приведет к выходу ее из строя.

Резервная емкость (обозначается Cр) – время разряда в минутах полностью заряженной батареи током 25 А до напряжения 10,5 В при температуре электролита 25 °С.

Примечание
Резервная емкость в 1,63 раза больше номинальной в числовом выражении (так, для АКБ емкостью 55 А·ч она составляет приблизительно 90 минут). Это время, в течение которого полностью заряженная батарея может обеспечивать электроэнергией минимальное количество потребителей, необходимых для безопасного движения автомобиля в случае отказа генератора.

Ток холодной прокрутки (Iх.п.) – по ГОСТу (ДСТУ) 959-2002 – это ток разряда, который способна отдать батарея при температуре электролита минус 18 °С в течение 10 секунд при напряжении не менее 7,5 В. Чем выше данный параметр, тем лучше двигатель будет пускаться зимой, однако по причине увеличения нагрузки на стартер может снизиться его ресурс.

Примечание
Величина тока холодной прокрутки зависит от методики ее измерения. Примерное соответствие значений тока холодной прокрутки, определенного по разным стандартам, приведено в таблице ниже.

Одним из основных показателей, характеризующих рабочее состояние АКБ, является плотность электролита. Она должна быть всегда в определенном диапазоне. Если АКБ малообслуживаемая, то летом плотность немного понижают, а вот зимой, чтобы исключить вероятность замерзания электролита, повышают.

Примечание
Плотность электролита измеряется специальным прибором – ареометром.

При покупке АКБ

Допустим, вы решили заменить источник питания. Придя, например, в магазин автозапчастей, определились с моделью. Теперь внимательнее. Спросите сначала АКБ сухозаряженный (без электролита) или залитый электролитом и заряженный. В первом случае срок хранения на складе не должен превышать трех лет, во втором – полугода.

Посмотрите на дату изготовления АКБ и если с даты производства прошло более одного года, выполните, по возможности, следующие проверки:

• осмотрите корпус на наличие повреждений;

Для залитых и заряженных

• уровень электролита должен находиться между метками «min» и «max» (корпус из полупрозрачного пластика) или быть выше примерно на 15 – 20 мм от верхнего торца пластин;
• плотность электролита должна составлять 1,25–1,26 г/см3 при 25±5 °С;

Маркировка АКБ

Рисунок 10.3 Маркировка АКБ по отечественному стандарту.

Рисунок 10.4 Маркировка АКБ по европейскому стандарту EN 60095-1.

Рисунок 10.5 Маркировка АКБ по американскому стандарту SAE J537.

Для всех

• цвет индикатора заряженности (если такой есть в наличии) должен быть зеленым;
• напряжение на выводах без нагрузки должно быть не менее 12,6 В.

Внимание
Так или иначе, но в наличии должна быть инструкция по эксплуатации на русском или украинском языке и гарантийный талон с указанными условиями гарантии.

Не стесняйтесь требовать от продавца выполнения описанных выше проверок, ведь автомобильная АКБ это не батарейка в плеер, и приобретается не на один месяц, причем от качества АКБ зависит работа всех электрических систем автомобиля.

Please enable JavaScript to view the comments powered by Disqus.
comments powered by Disqus

Как работают литий-ионные аккумуляторы? | Аккумулятор SCiB™

Эта страница частично использует JavaScript. Эта страница может работать неправильно, если эти функции не поддерживаются вашим браузером или параметр отключен.​

Top Page

Что такое
SCiB™

Приложения

Продукты

Практический пример

Next Gen.

Знания

Sus ремонтопригодность
SCiB™

Свяжитесь с нами

1-й период

Как работают литий-ионные батареи?

Что такое литий-ионный аккумулятор? Какие особенности у него есть?

Литий-ионная батарея — это тип перезаряжаемой батареи, которая заряжается и разряжается ионами лития, перемещающимися между отрицательным (анодным) и положительным (катодным) электродами. (Как правило, батареи, которые можно многократно заряжать и разряжать, называются вторичными батареями, тогда как одноразовые батареи называются первичными батареями. )
Поскольку литий-ионные аккумуляторы подходят для хранения энергии большой емкости, они используются в широком спектре приложений, включая бытовую электронику, такую ​​как смартфоны и ПК, промышленных роботов, производственное оборудование и автомобили.

О, правда? Аккумуляторы для смартфона! Литий-ионные аккумуляторы
используются в знакомых продуктах, не так ли? Кстати, что такое литий?

Литий — это металл, встречающийся в естественной среде
. Вы помните периодическую таблицу элементов
как мантру?

Все ли литий-ионные аккумуляторы имеют одинаковую производительность?

Литий-ионные аккумуляторы делятся на различные виды в зависимости от размера, формы, материала, используемого для положительных и отрицательных электродов, и так далее.
Промышленная литий-ионная батарея Toshiba SCiB™ использует оксид лития-титана на отрицательном электроде и обеспечивает длительный срок службы, быструю зарядку, высокую входную/выходную мощность, отличную работу при низких температурах и широкий эффективный диапазон SOC.

Все литий-ионные аккумуляторы разные!
Убедитесь, что вы выбрали именно то, что вам нужно.

Как литий-ионные аккумуляторы накапливают энергию?

литий-ионный аккумулятор состоит из 1) анода и катода; 2) разделитель между двумя электродами; и 3) электролит, который заполняет оставшееся пространство батареи. Анод и катод способны накапливать ионы лития. Энергия накапливается и высвобождается, когда ионы лития перемещаются между этими электродами через электролит.

При накоплении энергии (т. е. во время зарядки)

1.  Зарядное устройство подает ток на аккумулятор.
2.  Ионы лития перемещаются от катода к аноду через электролит.
3. Аккумулятор заряжается за счет разности потенциалов между двумя электродами.

При использовании энергии (т.е. при разрядке)

1. Между анодом и катодом образуется разрядный контур.
2. Ионы лития, хранящиеся в аноде, перемещаются к катоду.
3. Энергия используется.

Аккумулятор можно многократно заряжать и разряжать
благодаря движению ионов лития.

Мистер Литиум — большой труженик, постоянно курсирующий туда-сюда!
Ему нужны инновации в рабочем стиле!

Чем отличаются литий-ионные аккумуляторы от свинцово-кислотных?

Как правило, литий-ионные аккумуляторы легче и заряжаются быстрее, чем свинцово-кислотные аккумуляторы.
А литий-ионные аккумуляторы более экологичны, так как не содержат веществ с высокой экологической нагрузкой.

Мой свинцово-кислотный аккумулятор тоже удобен…
Кроме того, свинцово-кислотные аккумуляторы дешевле. Я использую их на протяжении десятилетий.

Правильно. Трудно сказать, какой из них лучше. Все зависит от вашего приложения
, окружающей среды, материала и так далее.
Вот почему вам нужно изучить и выбрать правильный аккумулятор для вас.

Подходящая батарея для меня… Как романтично!
Теперь я хочу узнать больше о литий-ионных батареях.

Хорошо! Во 2-м периоде я научу вас
выберите правильный для вас. Следите за обновлениями!

О литий-ионных батареях

Особенность 　AGV с промышленной литий-ионной батареей Toshiba SCiB™

Особые навыки 　 Быстрая работа с быстрой зарядкой

9006 3 Цель 　Рассказать всем о преимуществах литий-ионных батарейки!

AGV: Автоматизированное управляемое транспортное средство, предназначенное для работы в заводских условиях

Особенность 　AGV со свинцово-кислотным аккумулятором

Особый навык 　 Глубокий сон

Цель 　Жить мирно, ценя баланс между работой и личной жизнью!

Учебный план

По вопросам о серии SCiB™ Industrial Pack нажмите здесь.

Как работают (перезаряжаемые) батареи?

Хотя аккумуляторные батареи были изобретены более ста лет назад, их применение не так давно. Сегодня аккумуляторные батареи прочно вошли в нашу повседневную жизнь: портативные устройства и бытовые приборы стали чрезвычайно популярными. Но как работают перезаряжаемые батареи ? И что делает зарядное устройство? В этой статье мы рассмотрим основы функциональности (перезаряжаемых) аккумуляторов.

Немного химии

Как и все, батарея состоит из атомов. Один атом состоит из трех типов частиц:

• протонов (положительных)
• электронов (отрицательных)
• нейтронов

В идеале этот заряд выравнивается: количество отрицательных и положительных частиц равно. Удаление одного электрона (то есть отрицательной частицы) приводит к тому, что атом становится положительным, и наоборот. Поскольку атомы предпочитают оставаться нейтральными, они будут искать другие атомы для обмена электронами, чтобы восстановить свой баланс. Этот обмен или «поток» электронов создает ток электричества.

Анод, электролит и катод

Процесс обмена электронами происходит и в батареях. Каждая батарея состоит из трех частей: анода, электролита и катода. Однако в разных типах батарей для создания этих частей используются разные химические вещества.

В полной батарее анод отрицательный, а катод положительный. Почему? Анод содержит избыток (отрицательных) электронов, тогда как на катоде электронов не хватает. Естественно, анод хотел бы потерять часть своих электронов, передав лишние электроны катоду.

Добавив третий элемент, сепаратор с электролитом, вы сможете управлять потоком и создать аккумулятор. Сепаратор действует как барьер внутри ячейки между анодом и катодом. Он позволяет электрическому току течь только тогда, когда батарея подключена к устройству.

Как работают перезаряжаемые батареи

Все батареи работают таким образом: электроны перемещаются от анода к катоду, пока на аноде не закончатся электроны. Таким образом, батарея считается разряженной или «мертвой».

С первичными батареями все кончено. С вторичными или перезаряжаемыми батареями зарядное устройство может изменить направление потока электронов и, таким образом, восстановить первоначальный избыток электронов в аноде, создав таким образом то, что мы называем заряженной батареей.