Предназначение автомобильной аккумуляторной батареи (АКБ) – служить источником тока для запуска двигателя и обеспечения работы электрических систем. Существует несколько разновидностей аккумуляторов, которые отличаются материалом электродов и электролита, каждый из которых имеет свои достоинства и слабые стороны.

Общие сведения

Конструктивно стандартный аккумулятор представляет собой последовательно соединенную «цепочку» из нескольких блоков, являющихся отдельным источником питания. Каждая из них содержит набор чередующихся «отрицательных» и «положительных» пластин, разделенных изолирующими сепараторами. Сетчатая структура пластин позволяет заполнить емкость электролитом.

АКБ со свинцовыми пластинами. Они отличаются максимальной энергоемкостью. По наличию добавок различают АКБ:

  • сурьмянистые;
  • малосурмянистые;
  • кальциевые;
  • гибридные;
  • гелевые.

Существуют также щелочные и литий- ионные батареи.

Традиционные аккумуляторы

Классическая АКБ была изобретена около 150 лет назад. Со временем для придания большей прочности пластин в их состав начали добавлять порядка 5% сурьмы. Недостаток данного материала в том, что он существенно ускоряет процесс электролиза, приводящий к выкипанию воды.

Для обеспечения долговечности рекомендуется проверять плотность электролита таких АКБ не реже одного раза в месяц и ,если нужно, добавлять дистиллированную воду.

Именно сложности в обслуживании привели к тому, что сурьмянистые аккумуляторы почти сдали позиции более современным типам.

Малосурьмянистые АКБ

Пластины с сурьмой менее 5% помимо уменьшения потерь воды позволяют снизить скорость саморазряда.

Второе название АКБ, малообслуживаемые, говорит само за себя. Некоторые фирмы даже называют свой товар «необслуживаемым». Однако в таком названии есть доля лукавства: вода, хоть в небольших количествах, но все-равно вытекает и требует доливки.

Еще одно достоинство малообслуживаемых АКБ в том ,что они нетребовательны к перепадам напряжения бортовой сети, что важно при эксплуатации старых (особенно отечественных) автомобилей. А сравнительно невысокая стоимость батарей делает их чрезвычайно популярными.

Кальциевые аккумуляторы

Пытаясь кардинально решить проблему выкипания воды, конструкторы заменили сурьму в решетках на кальций. Решение оказалось удачным: мизерна: необходимость в ее доливке отпала полностью. Среди других достоинств:

  • на 70% снизился саморазряд;
  • снизился риск перезаряда.

За позитивные моменты приходится расплачиваться недостатками:

  • чувствительность к предельному разряжению: после 3-4 разрядов до предельных величин резко снижается количество тока, накапливаемое батареей;
  • чувствительность к перепадам напряжений;
  • достаточно высокая стоимость.

Гибридные АКБ

Значок «Ca+» говорит о том, что пластины батареи сделаны из различных материалов:

  • положительные – малосурьмянистые;
  • отрицательные – кальциевые.

Такая структура позволяет усилить достоинства обоих типов, а потери воды в них – средние межу ними. Примерно по среднему оцениваются и другие эксплуатационные характеристики.

Гелевые и AGM батареи

Проблема «классических» АКБ- наличие в них жидкого электролита. Данный раствор серной кислоты достаточно агрессивен и, при неосторожности, может вытечь из корпуса (в том числе – при его повреждении).

Отличным решением стал перевод электролита в гелеобразное состояние. Обладая теми же электропроводными свойствами, материал, естественно, надежно «зафиксирован» внутри корпуса. Именно это свойство сделало их популярными, например ,в мотоциклах, где часты «отклонения» от вертикали при движении.

Одна из разновидностей гелевых батарей, AGM, расшифровывается как Absorbent Glass Mat (абсорбирующий стекломатериал). Данное пористое вещество располагают между электродами для их дополнительной защиты.

Гелевые АКБ имеют очень низкую степень саморазряда, что позволяет их хранить в заряженном состоянии длительное время. Второе достоинство – выдача одинаково высокого ока независимо от уровня заряда. Третье – после критической разрядки они полностью восстанавливают свою емкость.

При зарядке гелевых АКБ нельзя допускать ускоренный заряд. Для обеспечения низкого тока даже используют специальные зарядные устройства. Среди недостатков также - снижение электропроводности геля при низких температурах.

При правильной эксплуатации гелевые АКБ прослужат до 10 лет. Они считаются достаточно престижными, поэтому дорогостоящи.

Особенности щелочных аккумуляторов

Различают два вида автомобильных щелочных АКБ:

  • никель-кадмиевые;
  • никель-железные.

В первом положительные пластины покрывают гидроксооксидом никеля, а отрицательные - смесью кадмия и железа. Во втором отрицательный электрод выполнен из чистого железа.

В обоих случаях электролитом является раствор едкого калия, который не расходуется при эксплуатации. Среди достоинств также:

  • хорошая переносимость критических разрядов;
  • переносимость перезарядок;
  • безотказность при низких температурах;
  • отсутствие вредных испарений;
  • большая энергоемкость.

Среди минусов:

  • выдают меньше напряжения, поэтому требуется большее число «банок»;
  • дороговизна.

Большие габариты ограничили сферу применения – они в основном используются на грузовиках. Они почти не используются в качестве стартовых, но отлично рекомендуют себя, как тяговые батареи.

Перспективная разработка

В настоящее время литий-ионные батареи применяются как дополнительный источник тока. В них отрицательный электрод выполнен из графита, а положительный – из литий-ферро-фосфатных материалов. Такие АКБ отличаются:

  • высокой емкостью;
  • каждый элемент дает 4В, что позволяет снизить габариты;
  • низким саморазрядом.

Казалось бы, идеальное решение для питания машин. Но все достоинства перечеркиваются недостатками:

  • резкое снижение характеристик при минусовых температурах;
  • малый (около 500) ресурс циклов;
  • быстрое «старение» - за 2 года теряется порядка 20% емкости;
  • непереносимость сильных разрядов;
  • недостаточная для пуска мотора сила тока.

Сегодня многочисленными исследовательскими центрами ведется работа по устранению данных недостатков. И параллельно, несомненно, - над разработкой новых типов АКБ. Вполне очевидно, что перспективными задачами является:

  • увеличение энергоемкости (уменьшение габаритов);
  • морозоустойчивость;
  • отказ от вредных и опасных веществ;
  • отказ от жидкого электролита;
  • обеспечение других, важных для современных автомобилей, характеристик.