Принцип работы и устройство аккумулятора

Стандартный автомобильный аккумулятор состоит из шести 2-вольтовых элементов, что дает на выходе 12 вольт. Каждый элемент состоит из свинцовых решетчатых пластин, покрытых активным веществом и погруженных в электролит. Отрицательные пластины покрыты мелкопористым свинцом, а положительные двуокисью свинца.

Когда к АКБ подключают нагрузку, активное вещество вступает в химическую реакцию с сернокислотным электролитом, вырабатывая электрический ток. На пластинах при этом осаждается сульфат свинца, и электролит, соответственно, истощается. При зарядке эта реакция проходит в обратном направлении, и способность аккумулятора давать ток восстанавливается. То есть принцип работы аккумуляторных батарей основывается на химических реакциях между свинцом и диоксидом свинца в сернокислотной среде, в результате которых вырабатывается электричество.

Показатели АКБ

1. Емкость, выраженная в ампер-часах. Она характеризует способность АКБ давать определенный ток в течение некоторого времени. Например, ёмкость 40 ампер-час означает, что аккумулятор может давать ток в 1 ампер в течение 40 часов (или в 2 ампера в течение 20 часов и т.д.).
2. Характеристики стартовых токов, что наиболее востребовано у европейских марок автомобилей и позволяет завести машину при любых погодных условиях (высокие показатели тока холодной прокрутки).
3. Резервная емкость. Этот параметр показывает интервал времени (в минутах), в течение которого аккумулятор способен давать ток 25 А (т.е. в течение какого времени он сможет подменять собой вышедший из строя генератор).
4. Габаритные размеры, полярность. Для определения полярности на выводных клеммах аккумулятора проставляют знаки «+» и «-». При установке аккумуляторной батареи на автомобиль отрицательную клемму присоединяют к «массе», а положительную — в цепь.

Свинцово-кислотный аккумулятор, кроме видимой части, а это корпус аккумулятора, крышка, клеммы, индикатор заряда, имеет сложную внутреннюю конструкцию. Внутри аккумулятора находятся электроды (положительные и отрицательные), представляющие собой свинцовые решётки, и разделенные изоляторами (сепараторами), которые погружены в электролит.

Сепараторы предохраняют пластины (решётки) от соприкосновения друг с другом. Если будет соприкосновение разноименных пластин, произойдет короткое замыкание и аккумулятор не будет действовать. Сепараторы, не допуская короткого замыкания, в тоже время должны пропускать ток через электролит. Материалом для сепараторов служит, как правило, микропористая пластмасса.

Электроды погружены в химическое вещество электролит, состоящий из разбавленной дистиллированной водой серной кислоты (h3SO4). При разряжении аккумулятора активно расходуется серная кислота, в результате чего образуется вода. С образованием воды, общая плотность электролита снижается.

При зарядке аккумуляторной батареи, все происходит в обратном порядке. Вода «используется» на создание серной кислоты, соответственно общая плотность электролита повышается. Срок службы автомобильного аккумулятора и его характеристики напрямую зависят от качества серной кислоты и воды, входящих в состав электролита.

Электроды или решетки, изготавливаются из свинцовых сплавов. Эти сплавы содержат в себе такие компоненты, как сурьма, кальций, олово, наделяющие сплав определенными свойствами, и защищающие свинец от коррозии. Состав сплава свинца, а также форма решетки электрода, значительно влияют на характеристику батареи, например, мощность кислотно-свинцового аккумулятора или пусковой ток аккумулятора. Решетка заполнена активной пастой, которую изготавливают из свинцово-оксидного порошка. Состав свинцово-оксидного порошка и свойства пасты влияют на свойства аккумулятора

Корпус аккумулятора обычно изготавливают из ударопрочного, термостойкого пропилена.

Какая кислота в аккумуляторе автомобиля и для чего нужен электролит

Многие автолюбители задают себе вопрос о том, какая кислота залита в аккумуляторе автомобиля. По незнанию высказываются различные неверные предположения. Кто-то говорит, что там соляная кислота. Некоторые считают, что там вода. Пора внести ясность в этот вопрос. В свинцово-кислотном аккумуляторе автомобиля залита серная кислота. Если выражаться совсем точно, то залит раствор серной кислоты в дистиллированной воде. Этот раствор получил название электролит.

 

Содержание статьи

Применение серной кислоты и её сорта

Вообще, в качестве электролита в некоторых видах автомобильных аккумуляторов может использоваться щёлочь. Например, никель-кадмиевый или никель-железный тип АКБ. Есть ещё группа гелевых аккумуляторов AGM и GEL, где электролит находится в связанном состоянии. Но это тот же раствор серной кислоты. Просто он либо переведён в гелеобразное состояние с помощью добавок (GEL), либо им пропитано стекловолокно (AGM). Наиболее распространёнными на сегодняшний день остаются свинцово-кислотные автомобильные аккумуляторы с жидким электролитом. Поэтому речь пойдёт именно о водном растворе серной кислоты, предназначенном для заливки в АКБ.

Электролит

Дистиллированная вода

Серная кислота используется в самых разных отраслях народного хозяйства. К примеру, с её помощью очищается поверхность металла перед нанесением покрытия, она используется при приготовлении различных синтетических красителей. Кроме того, серная кислота востребована в сфере производства удобрений, взрывчатки, фармакологической промышленности, переработке нефти.

Серная кислота нашла широкое применение при производстве свинцово-кислотных аккумуляторов для автомобилей. Концентрация кислоты в электролите составляет 30-35 процентов (вес.). Остальное дистиллированная вода. Использовать обычную водопроводную воду нельзя, поскольку в ней содержатся соли различных металлов. Их попадание в аккумулятор автомобиля значительно сократит срок его службы.

В бытовой сфере концентрации Н₂SO₄ в 30 процентов достаточно, но в сфере производства часто используется серная кислота более высокой концентрации. Концентрированную серную кислоту получают в две стадии. На первой стадии концентрация доводится до 70 процентов, а затем увеличивают до 98 процентов. Серная кислота такой концентрации наиболее пригодна для последующего хранения. Возможно, получение концентрации 99 процентов, но в дальнейшем из-за потери SO₃ она снижается до 98,3 процента.

Существуют основные сорта серной кислоты, которые перечислены ниже:

• Башенная или нитрозная. Концентрация 75 процентов. Плотность этого сорта составляет 1,67 гр/см3. Название этот сорт получил из-за метода производства в футерованных башнях нитрозным способом. Обжиговый газ с двуокисью серы (SO₂) обрабатывается нитрозой (H₂SO₄ с добавками оксидов азота). В ходе химической реакции получается оксиды азота и кислота. При этом оксиды постоянно циркулируют в производственном цикле;
• Контактная. Концентрация от 92,5 до 98 процентов. Плотность сорта составляет 1,837 гр/см³. Этот сорт также производится из обжигового газа, в котором содержится двуокись SO₂. В ходе реакции происходит ее окисление до SO₃ при контакте с твёрдым катализатором из ванадия;
• Сорт Олеум. Концентрация 104,5 процента. Плотность составляет 1,897 гр/см³. Сорт представляет собой раствор SO₃ в серной кислоте (H₂SO₄). Соотношение SO₃ — 20 процентов, H₂SO₄ — 104,5 процента;
• Высокопроцентный олеум. Концентрация 114,6 процента, а плотность 2,002 гр/см³;
• Аккумуляторная. Концентрация от 92 до 94 процента, а плотность 1,835 гр/см³.

Вернуться к содержанию
 

Процессы, происходящие в АКБ с участием электролита

Работа свинцово-кислотного автомобильного аккумулятора основывается на электрохимических процессах, которые протекают с участием электролита. Аккумулятор автомобиля состоит из положительных и отрицательных пластин, погруженных в водный раствор серной кислоты. Положительные и отрицательные пластины имеют токоотводящие решётки из свинца с различными добавками в зависимости от типа аккумулятора.

На решётках положительных электродов нанесён красновато-коричневый диоксид свинца (PbO₂). На отрицательных электродах — сероватый порошок свинца (Pb). Электрические характеристики аккумулятора напрямую зависят от плотности электролита. Для понимания назначения электролита нужно рассмотреть основные процессы, происходящие в аккумуляторе автомобиля.

При разряде аккумулятор на положительном электроде (аноде) идёт следующая реакция:

PbO₂ + SO₄²⁻ + 4H⁺ + 2e⁻ -> PbSO₄ + 2H₂O

На отрицательном электроде (катоде) протекает такой процесс:

Pb + SO₄²⁻ − 2e⁻ ->PbSO₄

При заряде АКБ эти реакции протекают в обратном направлении.

Электролит в свинцово-кислотном автомобильном аккумуляторе имеет разную плотность в зависимости от степени заряженности АКБ. Как уже говорилось выше, концентрированная кислота аккумуляторного сорта имеет плотность 1,835 гр/см³. Плотность электролита на заряженном аккумуляторе лежит в диапазоне 1,127─1,300 гр/см³. При разрядке аккумулятора автомобиля в результате электрохимической реакции из электролита расходуется серная кислота и его плотность падает. Пока через батарею проходит ток разряда кислота рядом с электродами расходуется в результате вышеописанной реакции. Идёт диффузия H₂SO₄ из объёма к электродам. Таким образом, поддерживается напряжение на выводах аккумулятора.

В начале разрядки процесс диффузии кислоты в электроды. Это объясняется тем, что в активной массе электродов поры ещё не забиты сульфатом. По мере того, как на них образуется слой сульфата и забивает поры, процесс диффузии притормаживается. В теории процесс разряда может идти до того момента, пока электролит не превратится в воду. Но на практике разряд идёт до тех пор, пока плотность не опуститься до значения 1,15 гр/см³. К моменту падения плотности до 1,15 гр/см³ выделяется столько сульфата свинца, что его хватило для закупоривания активной массы пластин. По плотности электролита можно судить о степени заряженности АКБ. Для этого можно использовать таблицу, представленную ниже.

Плотность электролита, г/см. куб. (+15 гр. Цельсия)	Напряжение, В (в отсутствии нагрузки)	Напряжение, В (с нагрузкой 100 А)	Степень заряда АКБ, %	Температура замерзания электролита, гр. Цельсия
1,11	11,7	8,4	0	-7
1,12	11,76	8,54	6	-8
1,13	11,82	8,68	12,56	-9
1,14	11,88	8,84	19	-11
1,15	11,94	9	25	-13
1,16	12	9,14	31	-14
1,17	12,06	9,3	37,5	-16
1,18	12,12	9,46	44	-18
1,19	12,18	9,6	50	-24
1,2	12,24	9,74	56	-27
1,21	12,3	9,9	62,5	-32
1,22	12,36	10,06	69	-37
1,23	12,42	10,2	75	-42
1,24	12,48	10,34	81	-46
1,25	12,54	10,5	87,5	-50
1,26	12,6	10,66	94	-55
1,27	12,66	10,8	100	-60
Плотность электролита, г/см. куб. (+15 гр. Цельсия)	Напряжение, В (в отсутствии нагрузки)	Напряжение, В (с нагрузкой 100 А)	Степень заряда АКБ, %	Температура замерзания электролита, гр. Цельсия

Полностью заряженный элемент АКБ автомобиля выдаёт напряжение 2,5─2,7 вольт без нагрузки на выводах. При подключении нагрузки напряжение проседает до 2,1 вольта за несколько минут. За это время успевает сформироваться слой PbSO4 на поверхности отрицательных электродов. То есть, напряжение одного элемента на подключённой к автомобилю АКБ составляет примерно 2,15 вольта.

Если разряжать аккумулятор автомобиля небольшим током (10 процентов от номинальной ёмкости), то через час разрядки напряжение элемента снижается до 2 вольт. Это происходит из-за того, что в этом момент быстро формируется большое количество PbSO₄, который забивает поры активной массы. В результате растёт внутреннее сопротивление элементов АКБ и падает концентрация электролита. Через некоторое время процесс разрядки выходит на прямую (см. график).

График разрядки аккумулятора

Эта прямая соответствует балансу плотностью электролита около электродов и в остальном объёме. Постепенно кислота поступает из объёма к электродам и вступает в реакцию с выделением сульфата свинца. Плотность электролита постепенно снижается, а напряжение падает медленнее, чем на начальной стадии. И на конечной стадии, когда активная масса блокируется образовавшимся сульфатом свинца, реакция замедляется и напряжение быстро падает.
Вернуться к содержанию
 

Контроль за состоянием электролита в АКБ?

От владельца автомобиля требуется периодически контролировать уровень электролита в аккумуляторе и его плотность. Для контроля уровня электролита можно использовать стеклянную трубочку. Если её под рукой нет, то можно использовать прозрачный пластиковый корпус от старой шариковой ручки. Для измерения уровня электролита отворачиваете пробки банок батареи и погружаете трубочку до пластин. Затем с верхнего конца плотно зажимаете пальцем и поднимаете. Уровень электролита в трубочке должен составлять 10─12 миллиметров.

В случае нехватки электролита долейте дистиллированной воды до необходимого уровня. Лучше покупайте дистиллированную воду в аптеке. В автомобильных магазинах под видом дистиллированной воды часто продают обычную водопроводную. Выше требуемого уровня воды также заливать не следует. В необслуживаемых автомобильных аккумуляторах (ссылка на материал) доливка дистиллированной воды не требуется. У них сниженный расход воды и они, как правило, имеют крышку с системой рециркуляции электролита.

Внимание! Не допускайте эксплуатации аккумуляторной батареи с уровнем электролита ниже верхней части пластин. Это значительно сокращает срок его службы.

Для того, чтобы измерить плотность Вам потребуется ареометр. Это приспособление представляет собой запаянную стеклянную трубку, в которой находиться ртуть или дробь. На верхнем конце ареометра имеется градуированная шкала. Диапазон измерений плотности 1,100─1,300 гр/см³. Ареометр помещён в разборную колбу с грушей.

Ареометр

Вам нужно опустить нижнюю часть в банку и набрать электролита. После этого вынимаете и смотрите, на каком значении находится уровень электролита. Сам ареометр будет плавать в электролите наподобие поплавка. На некоторых моделях ареометров шкала со значениями может быть заменена надписями «Полный заряд», «Половина», «Разряжен».

Вернуться к содержанию
 

Как поднять плотность электролита?

Выше уже говорилось о том, что в результате гидролиза воды и нагрева АКБ под капотом уровень электролита постепенно уменьшается и растёт его плотность. Поэтому периодически нужно доливать дистиллированной воды. А что, если плотность электролита на заряженном аккумуляторе автомобиля, наоборот, меньше нормы (1,275 гр/см³)? Тогда нужно поднять концентрацию кислоты.

Внимание! Во время работ с кислотой одевайте резиновые перчатки и защитные очки. Если вы будете самостоятельно разводить электролит из концентрированной кислоты и дистиллированной воды, помните, что нельзя наливать воду в кислоту. В этом случае начинается реакция гидратации с выделением большого количества тепла. В результате вода закипает и провоцирует брызги кислоты, что очень опасно. Поэтому при разбавлении нужно лить кислоту в воду.

При поднятии плотности электролита может быть два варианта. Если средняя плотность по всем банкам не ниже 1,2 гр/см3, то нужно поднять плотность постепенным разбавлением.

Для каждой из банок нужно проделать следующие действия:

• Откачиваете как можно больше электролита из банки. Для этого можно использовать резиновую грушу или ту же колбу. После этого в банку заливаете электролит (плотность 1,275─1,29 гр/см³) половину откачанного объёма;
• Для того чтобы электролит перемешался, можно дать на выводы нагрузку (например, подключить автомобильную лампочку) или просто подождать некоторое время;
• Затем делаете замер плотности. Если она не поднялась до нужного уровня, то заливаете электролит в половину от оставшегося объема;
• Перемешивание и снова замер;
• Доводите плотность кислоты до требуемого уровня.

Если плотность электролита ниже 1,2 гр/см³, то здесь уже нужно его менять полностью. То есть, сливать старый и заливать новый, требуемой плотности. Но, если электролит имеет такую низкую плотность в заряженном состоянии, то возникают сомнения в целесообразности его дальнейшего использования. В этом случае электролит имеет смысл менять только если АКБ относительно новая (до года). Иногда встречаются аккумуляторы автомобиля с такой плотностью электролита прямо из магазина. Если это уже отработавшая несколько лет батарея, то лучше купить новую. При утилизации аккумуляторов отработавший электролит также идет на переработку.
Вернуться к содержанию
 

Что мы узнали?

Из этой статьи читатели должны были узнать о том, какая кислота залита в аккумулятор автомобиля, какую плотность она должна иметь. Отдельно были рассмотрены химические реакции, проходящие в автомобильном аккумуляторе с участием электролита. Также были даны рекомендации по поддержанию уровня и плотности электролита и приспособлениях, которые для этого требуются. Если у вас остались вопросы или есть пожелания, пишите их в комментариях.
Вернуться к содержанию
 

Опрос

Примите участие в опросе!

 Загрузка …
Вернуться к содержанию

Какую кислоту заливают в аккумулятор автомобиля: серную, соляную или другую?

Какую кислоту заливают в аккумулятор

В некоторых видах автомобильных АКБ в качестве электролита может использоваться щелочь. К примеру, никель-кадмиевый тип АКБ. Помимо этого, есть группа гелевых аккумуляторов, где жидкость находится в связанном состоянии. Но, по сути, это раствор серной кислоты, переведенный в гелеобразное состояние или им пропитанное стекловолокно.

Серная кислота широко используется при производстве свинцово-кислотных АКБ для транспортных средств. Ее концентрация в электролите около 30-35%, остальное – дистиллированная вода. Применять обычную водопроводную воду запрещено, поскольку в ее состав входят соли многих металлов и их попадание в АКБ сократит срок его службы.

Как правило, в бытовой сфере серной кислоты с 30%процентов вполне достаточно, однако в сфере производства довольно часто используется кислота с более высокой концентрацией. Получить концентрированную серную кислоту можно в две стадии. Первая – это когда концентрация доводится до 65-70%, вторая – когда ее увеличивают до 98%. Такой состав наиболее пригоден для длительного хранения. Возможно получение высокой концентрации в 99 %, но в дальнейшем из-за значительной потери SO3 она снизится до 98,3%.

Применение серной кислоты и ее сорта

Существует несколько сортов серной кислоты, к ним относятся:

• Нитрозная или башенная. Концентрация составляет 75%, а плотность этого сорта находится в пределах 1,67 г/см³. Такое название он получил благодаря методу производства нитрозным способом в футерованных башнях. Обжиговый газ обрабатывается нитрозой и в процессе реакции получается кислота и оксиды азота.
• Контактная. Концентрация достигает 92,5-98%, плотность – 1,837 г/см³ . Данный сорт также получается из обжигового газа с содержанием двуокиси SO2. В процессе химической реакции происходит ее окисление при контакте с катализатором из ванадия.
• Аккумуляторная. Концентрация 92-94%, плотность – 1,835 г/см³.
• Сорт Олеум. Концентрация довольна высокая –104,5%, плотность – 1,897 г/см ³ , представляет собой концентрированный раствор из кислоты и SO3.
• Высокопроцентный олеум. Концентрация достаточно высокая –114,6%, плотность – 2,002 г/см³.

Процессы, происходящие в АКБ с участием электролита

Функционирование свинцово-кислотного АКБ основывается на химических процессах, протекающих с помощью электролита. АКБ автомобиля из пластин: положительных и отрицательных, погруженных в раствор кислоты. Пластины имеют токоотводящие решетки, выполненные из свинца с добавками (зависит от типа АКБ), а на решетках отрицательных электродов нанесен сероватый порошок свинца, на положительных – красновато-коричневый диоксид свинца.

Показатель плотности электролита на заряженном АКБ находится в диапазоне 1,128─1,300 г/см³. При разрядке АКБ в результате химической реакции из электролита стремительно расходуется кислота и плотность значительно падает.

Полностью заряженный элемент аккумулятора транспортного средства выдает напряжение в пределах 2,5-2,7 В без нагрузки на выводах. В случае нагрузки данное напряжение несколько проседает до 2,1 В буквально за несколько минут. За этот короткий период на поверхности отрицательных электродов успевает сформироваться плотный слой PbSO4. Соответственно, напряжение элемента на подключенной к авто АКБ составляет 2,15 В.

Если разряжать АКБ транспортного средства небольшим током (примерно 10% от номинальной емкости), тогда через 1-2 ч разрядки напряжение элемента снизится до 2 В. Это обусловлено тем, что в этом момент формируется большое количество PbSO4, который, в свою очередь сильно забивает поры активной массы. Помимо этого, проявляется рост внутреннего сопротивления элементов аккумулятора и значительно снижается концентрация жидкости.

Контроль за состоянием электролита

Контроль за электролитом – важная процедура, которая должна проводиться регулярно. От владельца транспортного средства требуется контролировать как уровень электролита в АКБ, так и его плотность. Чтобы проверить уровень электролита рекомендуется использовать стеклянную трубочку, но если ее нет, то можно использовать прозрачный корпус от ручки. Для измерения нужно открыть пробки всех банок и погрузить пластиковую/стеклянную трубочку до пластин. После чего с верхнего конца ее плотно зажать пальцем и поднять.

Оптимальный уровень электролита в трубке должен быть 10-12 мм. В случае нехватки электролита доливается вода до требуемого уровня. Выше необходимого уровня воду заливать не следует.

Срок службы электролита

Стоит знать, что кислотный электролит – это раствор, который не имеет срока годности. Срок службы для такой жидкости определяется исключительно исходя из того, как она способна выполнять свои функции.

К показателям, которые влияют на срок использования АКБ, относятся:

• Плотность электролита.
• Температурный режим функционирования АКБ.
• Степень заряженности аккумулятора.

Если эти показатели соответствуют норме, срок службы электролита довольно продолжительный.

Как поднять плотность электролита

Повышение плотности жидкости происходит вследствие повышения температуры и в результате процесса, который называется гидролиз. Чтобы этот показатель находился на необходимом уровне, требуется регулярное добавление дистиллята. Если датчик концентрации кислоты в электролите показывает значение ниже, чем 1,275 г/см³, следует его поднимать.

Кислотность электролита можно поднять двумя способами: полной заменой старого электролита на новый или внесением разбавленной концентрированной кислоты.

В случае разбавления жидкости следует провести ряд действий для каждой банки:

• Постараться откачать максимальное количество электролита посредством шприца или резиновой груши.
• Внести в банку 0,5 его объема плотностью от 1,26 до 1,28 г/см³.
• Чтобы тщательно перемешать жидкость, необходимо на выводы подать нагрузку с минимальной мощностью.

При замере плотности стоит определить необходимый уровень. Если не произошло изменений, тогда в половину оставшегося объема требуется внести еще электролит.

С помощью подобных манипуляций можно довести до оптимальной плотности концентрацию кислоты в электролите.

В случае, если показатель индикатора показывает значения плотности ниже, чем 1,2 г/см³, требуется полная замена электролита, так как способом доливки поднять ее не получится. Однако если батарее менее года, то стоит попробовать.

Важно! Серная кислота – агрессивная средой для кожных покровов человека и его одежды. Поэтому во время работ с открытой батареей рекомендуется позаботиться о мерах защиты: обязательно надеть резиновые перчатки, защитные очки. Так же пригодится прорезиненный фартук.

Порядок заливки и доливки кислотного электролита в АКБ

Составляющие компоненты электролита – кислоту и дистиллированную воду, нужно смешать в разных пропорциях. Так, если необходимо получить электролит с уровнем плотности 1,29 г/см³, то к 1 литру необходимо добавить 0,36 л кислоты, то есть в соотношении 1:3.

Заливку электролита производят стеклянной или полиэтиленовой трубочкой до уровня 10-15 мм над свинцовыми пластинами. После этого аккумулятор оставляют на два часа, однако в некоторых случаях плотность при этом падает. Далее АКБ заряжают током в десять раз меньшим его емкости в течение 4 часов.

Проверять плотность АКБ необходимо раз в 2-3 месяца. Для этого используется специальный прибор – ареометр.

Важно! В целях техники безопасности необходимо знать, что заливать нужно именно серную кислоту в дистилированную воду, но не наоборот, поскольку высока вероятность возникновения химической реакции данной смеси с выделением брызг и тепла.

Процесс приготовления электролита

Электролит для АКБ можно, конечно, приобрести в специализированных магазинах, но можно сделать его самостоятельно и при этом научиться регулировать плотность.

Для приготовления электролита потребуются следующие компоненты:

• Вода дистиллированная.
• Серная кислота.
• Емкость из материала, устойчивого к воздействию концентрированного химического вещества: стекла, керамики, свинца.
• Эбонитовая палочка (для размешивания жидкости).

Для приготовления в специальную емкость заливается вода, после – серная кислота. Компоненты тщательно палочкой смешиваются. Процедуру проводят последовательно, поскольку при обратном варианте есть вероятность получить ожоги.

Полученное вещество плотно накрывается и оставляется минимум на сутки до выпадения осадка и остывания. Стоит знать, что при обратном проведении заливки (сначала серная кислота, потом – вода), возможна гидратации и образование в кислоте тепла. Соответственно, вода может закипеть и спровоцировать разбрызгивание.

Срок службы АКБ ограничен ее техническими характеристиками. Однако при неправильном его использовании и хранении этот показатель может существенно снизиться. Чтобы АКБ не изнашивалась слишком стремительно, специалисты рекомендуют следить за плотностью электролита и его уровнем.

Виды упаковки аккумуляторов

Мы собрали статистику за 2019 год, выяснив, что 10% покупателей автомобильных аккумуляторов интересуются упаковкой товара. Почему такая большая цифра? Часто, люди удивляются, почему одни аккумуляторы продаются в упаковке, а другие нет. Отсюда возникает ряд вопросов: “Может они у вас бракованные?”, “Восстановленные продаете?”, “Столько денег стоят и даже в пленку обернуть не могли?”, — и так далее и тому подобное.

Мы собрали для вас информацию о видах упаковки АКБ и о том, почему на некоторых упаковки нет. Давайте разберемся. Всего существуют пять видов упаковки аккумуляторных батарей.

Первый вид упаковки — картонная коробка. Обычная коробка из картона с напечатанным названием и моделью АКБ. В картонных коробках поставляются некоторые автомобильные и мотоциклетные аккумуляторные батареи.

Второй вид упаковки — термоусадочная пленка. В термоусадочной пленке поставляются некоторые автомобильные аккумуляторные батареи.

Третий вид упаковки — полиэтиленовая пленка. В ней поставляются некоторые аккумуляторные батареи для источников бесперебойного питания.

Четвертый вид упаковки — термоусадочная пленка с крышкой из пластика. Крышка необходима для защиты клемм аккумулятора в азиатском корпусе, где клеммы выступают над корпусом АКБ.

Пятый вид упаковки — термоусадочная пленка с крышкой из пенопласта. Необходима она по той же причине, что и пластиковая крышка, т.е. для защиты клемм аккумулятора в азиатском корпусе.

Главный вопрос: почему большинство аккумуляторных брендов поставляют свои батареи в магазины без упаковки? Причины просты и их несколько:

• Первая причина — экономия. Производство упаковки для АКБ требует дополнительных затрат, плюс, как показывает практика, доставить партию аккумуляторов из точки А в точку Б без повреждений возможно.

• Вторая причина — экология. Производители заботятся об окружающей среде и стараются сокращать количество отходов, к которым относится одноразовая упаковка.

Не будем забывать, что аккумулятор – это элемент электросистемы автомобиля, который находится под капотом (в багажнике или под сиденьем), поэтому его внешний вид – последнее, что имеет значение. Человек видит аккумулятор 2 раза – когда покупает и когда сдает отработавшую батарею на утилизацию.

Также смотрите видео про виды упаковки АКБ.

 

 

Виды упаковки аккумуляторов (список брендов)

Картонная коробка
AlphaLINE
American
BOST
CENE
DELKOR
FURUKAWA BATTERY
HANKOOK
SOLITE
DELTA (Мото)
Red Energy
Термоусадочная пленка
FORSE
GENTRY
INCI AKU
АКОМ
FURUKAWA BATTERY
MEDALIST
Moratti
MUTLU
OPTIMA
АКТЕХ
TAB (Euro)
Topla (Euro)
UNO
Атака
ЗВЕРЬ
РУСБАТ
Термоусадочная пленка с крышкой из пластика
GENTRY (Asia)
INCI AKU (Asia)
BLIZZARO (Asia)
Термоусадочная пленка с крышкой из пенопласта
MUTLU (Asia)
Полиэтиленовая упаковка
DELTA (ИБП)
Без упаковки
AFA
AKBMAX
AutoPart
BANNER
Black Horse
BOSCH
DEKA
ECOSTART
EXIDE
FORD
GIVER
GM
MAZDA
MERCEDES-BENZ
MOLL
RENAULT
STORM
THOMAS
TOYOTA
VAG
VARTA
ZUBR
АвтоФан
ВОЖАК
Русская Звезда
Тюмень
FORSE
TAB (Asia)
Topla (Asia)
DELTA (ИБП)

Аккумуляторы TAB в России – официальный сайт

Аккумуляторы TAB — одни из самых известных и востребованных импортных источников питания, поставляемых сегодня на российский рынок. Эти высокотехнологичные батареи, отличающиеся своей энергоемкостью и надежностью, производятся на двух крупнейших аккумуляторных заводах Европы, один из которых расположен в Словении, другой – в Македонии. Оба предприятия принадлежат компании TAB Tovarna akumulatorskih baterij d.d., головной офис которой находится в Межице (Словения).

В настоящее время на двух заводах под маркой TAB производится большой ассортимент свинцово-кислотных аккумуляторов различных типов и спецификаций. Этот ассортимент включает в себя промышленные (тяговые и стационарные) батареи, а также широкую гамму стартерных аккумуляторов различных модификаций, выпускаемых для автомобилей, а также водного транспорта, мото- и спецтехники. В частности, на нашем рынке автомобильные батареи TAB представлены популярными линейками TAB Polar, TAB Polar Truck, TAB Magic, TAB EFB Stop&Go, TAB AGM Stop&Go и т.д.

Российским автомобилистам аккумуляторный бренд TAB хорошо известен, так как в нашу страну батареи TAB поставляются уже почти 20 лет. За это время словенские батареи не просто стали популярными – они стали востребованными, что обеспечило им стабильный спрос на российском рынке. Успешному продвижению бренда в России способствуют неизменно высокое качество сборки аккумуляторов TAB, их привлекательная цена, а также большой ассортимент спецификаций (от 35 до 225 Ач), что позволяет подобрать нужный источник питания практически для любого автомобиля.

В числе главных достоинств автомобильных аккумуляторов TAB эксперты отмечают их высокую эксплуатационную надежность, а также высокие пусковые токи, на 20-30% превышающие показатели обычных батарей той же емкости. Этот неоспоримый факт неоднократно был подтвержден результатами экспертиз, проведенных такими авторитетными автомобильными журналами, как «Автовзгляд», «Движок», «За рулем» и др.

Отмеченные показатели, в частности, повышенные пусковые токи, выгодно отличают аккумуляторы марки TAB от большинства отечественных и зарубежных аналогов. Действительно, чем больше пусковой ток, тем легче осуществляется холодный запуск двигателя, особенно на морозе. А сильные морозы всегда были характерны для многих регионов России, отличающихся суровыми зимними условиями эксплуатации. Однако, как показала многолетняя практика, даже в этих непростых условиях все фирменные батареи TAB способны долгое время сохранять свою работоспособность и отменные пусковые характеристики. Неудивительно, что словенские аккумуляторы сегодня можно увидеть на прилавках специализированных магазинов в большинстве регионов страны.

Какую кислоту заливают в аккумулятор

Большинство водителей никогда в жизни не задумывались, какую кислоту добавляют в аккумулятор авто и зачастую высказывают неправильные догадки. Одни скажут, что там вода, другие назовут соляную кислоту, поэтому мы расставим все точки над «и». В аккумуляторах применяется смесь серной кислоты и дист. воды. Знакомьтесь, это электролит.

На практике встречаются устройства, где в роли электролита выступает щелочь (никель-кадмиевые аккумуляторы). Также есть несколько гелевых устройств, но по факту гель – это та же самая кислота, находящаяся в другом состоянии или пропитывающий стекловолоконные частицы.

Она применяется в промышленном изготовлении АКБ для авто. Обычно, электролит — это 35% серной кислоты и 65% дист. воды. Заливать любую другую воду категорически запрещается, поскольку она содержит соли, которые существенно сократят срок работы АКБ.

Концентрированная серная кислота производится в 2 стадии. В первой её концентрацию доводят до 65-70%, а во второй – до 98%. Это необходимо для того, чтобы увеличить срок хранения кислоты. Вероятно даже повышение концентрации до 99%, но из-за потерь SO3 значение все равно будет снижено до 98 процентов.

Как сделать электролит в домашних условиях?

Рекомендуем купить его в магазине, но его можно сделать и своими руками.

Нам потребуются:                                                      

• Дистиллированная вода;
• Серная кислота;
• Емкость из стекла, керамики или свинца, устойчивая к кислотам;
• Эбонитовая палочка.

Чтобы сделать электролит надо залить воду в специальную емкость и добавить туда серную кислоту в пропорции 3:1. Тщательно перемешать смесь эбонитовой палочкой. Вещество плотно накрыть и оставить на 1 день до выпадения осадка.

Таблица  для расчета приготовляемого электролита

Необходимо сказать, что превышения в допустимой концентрации электролита может привести к самым неприятным последствиям. От чрезмерно концентрированного вещества пластины аккумулятора очень быстро «разъест», что в кратчайшие сроки вызовет выход аккумулятора из рабочего состояния.

В дист вода добавляем кислоту, а не наоборот

А вот слишком низкий уровень плотности вещества может очень быстро вызывать сульфатацию. Наверняка вы знаете, что это такое. Нет? Это процесс оседания кристаллических осадков на пластинах, в результате чего аккумулятор теряет свои свойства и просто оказывается неспособным держать заряд долгое время.

Зачем нужен электролит?

Суть работы АКБ базируется на реакциях, проходящих только при помощи этого вещества. Батарея состоит из плюсовых и минусовых пластинок, погружаемых в кислотный раствор. Эти пластины оснащены токоотводными решетками, сделанными из свинца.

Как проконтролировать состояние электролита?

Держать под контролем состояние электролита нужно. Для контроля сгодится пластмассовый корпус от обычной пластиковой ручки. Открываем пробки и погружаем его к пластинам, после чего зажимаем сверху и вынуть. Идеальный уровень – 10-12 мм. Если надо, дольем электролит.

Измерение уровня электролита в АКБ

Очень важно следить за временем года и параметрами раствора в соответствии с ним. Можно существенно продлить жизнь батареи, если использовать растворы с разными параметрами в разное время. К примеру, слишком концентрированное вещество в летнее время деструктивно воздействует на АКБ. Высокая плотность увеличивает энергопотери, а серный ангидрид может полностью разрушить электроды устройства.

Срок эксплуатации электролита

У такого электролита нет срока эксплуатации. Данный критерий может быть определен только по способности выполнения своих функций на 100%. Среди факторов, которые могут повлиять на жизненный цикл электролита, важнейшими являются:

• Плотность;
• Температуру работы аккумулятора;
• Заряд.

Если все показатели в норме, то и электролит не будет тревожить Вас годами.

Как увеличить плотность вещества?

Увеличить плотность можно при повышении температуры и гидролиза. Также важно постоянно добавлять дистиллят для поддержания показателей на нормальном уровне. Если же концентрация кислоты ниже 1,275 грамм на сантиметр кубический, её нужно поднять.

Корректировка плотности электролита в АКБ

Повысить такой уровень можно 2-мя способами: сменой содержимого или доливом концентрированной кислоты.

Если разбавлять жидкость, то необходимо совершить определенные действия для всех банок:

• Откачать максимум электролита при помощи шприца;
• Внести в банку половину от его объема;
• Подать нагрузку с низкой мощностью для смешивания жидкости.
• Если изменений в уровне нет, добавляем во вторую половину электролит и получаем идеальную плотность.

Кислота – вредная субстанция для кожи. Использование резиновых перчаток, фартука и защитных очков при работе с этим веществом категорически обязательно!

Как заливать и доливать кислоту?

Электролит заливается при помощи трубки до 15 мм над пластинками батареи. Затем оставляем аккумулятор на 2 часа для остывания и заряжаем током в 10 раз меньшим от объема АКБ.

Ключевые характеристики надо проверять пару раз в году с помощью особого прибора и не пропускать проверки.

При смешивании дистводы с кислотой, важно добавлять именно кислоту в воду, так как в обратном случае есть вероятность активации бурной реакции вещества с тепловыделением, доведением её до состояния кипения.

Внимательно соблюдайте все вышеперечисленные рекомендации и АКБ будет служить очень долгое время!

Сдать старый АКБ за деньги вы сможете в нашей фирме, тарифы на приём акумуляторов на этой странице.

Какая кислота в аккумуляторе автомобиля: состав, характеристики

Длительный срок службы АКБ во многом зависит от состояния залитого электролита. Последний представляет собой кислотно-водный раствор. Чтобы контролировать его качество надо знать и какая кислота в аккумуляторе автомобиля, и её свойства. Это может пригодиться при покупке сухозаряженных источников питания, когда надо самостоятельно определяться с заливаемой жидкостью. Но особенно этот вопрос актуален для районов с экстремальными климатическими условиями.

Название и роль кислоты электролита

Источник энергии фактически является стандартной батареей. Внутри её находятся анод и катод, а также аккумуляторная жидкость или электролит. Последний представлен раствором кислоты с дистиллированной водой в процентном соотношении 30 к 70, соответственно. Такая пропорция компонентов обеспечивает наиболее эффективное взаимодействие жидкости со свинцовыми пластинами.

Обычная вода содержит примеси, уменьшающие срок службы батареи. А какая кислота в аккумуляторе автомобиля обеспечит появление тока? Та, что вступает в реакции обмена с разными металлами и оксидами, которые необходимы для функционирования батареи. Самым активным из подобных веществ является триоксид серы или ангидрид с химической формулой h3SO4. Более известное и распространённое среди обывателей название — серная кислота.

Когда подключается внешняя нагрузка, тогда взаимодействие жидкости со свинцом и оксидами приводит к необходимым окислительно-восстановительным реакциям. Они противоположны при заряде и разряде батареи. Ток возникает за счёт выделения электронов из свинца положительного элемента, которые принимает оксид отрицательной пластины. А передача заряженных частиц осуществляется благодаря действию раствора, который заливается в батарею.

Основные процессы, протекающие при разряде

На контактах АКБ происходят следующие химические процессы:

• на катоде восстанавливается оксид свинца;
• тратится триоксид серы;
• появляется вода;
• на аноде образуется окись металла.

Получается, что во время реакции кислоту заменяет более лёгкая вода. В результате плотность аккумуляторной жидкости падает. При заряде процессы идут в обратном направлении. После этого под действием возникающего тока начинается электролиз, то есть распад на водород и кислород. Происходит их выделение в газообразной форме. Из-за этого раствор начинает кипеть, так как активно выходят распавшиеся компоненты. Вещества покидают состав смеси, не возвращаясь обратно. Плотность электролита повышается, так как оставшаяся кислота более тяжёлая. Чтобы восстановить первоначальные свойства приходится доливать дистиллированную воду.

Электролит и его характеристики

Параметры растворов определяют потери энергии и даже условия эксплуатации машин, то есть рабочую температуру. Нормативно характеристики регулируются стандартом ГОСТ 667-73. В большей степени физико-химические свойства зависят от пропорций содержащихся компонентов. Плотность раствора определяется соотношением кислоты и воды. Именно она является самым важным свойством электролитов для аккумуляторов. Эта величина должна укладываться в пределы от 1,07 до 1,3 г/мл. Изменение концентрации кислоты поднимает или снижает порог замерзания. От неё же зависит электрическая проводимость, которая обратно пропорциональна сопротивлению АКБ. Обледенение ведёт к повреждению и полному разрыву банок в автомобильных аккумуляторах. При низких температурах плотность рабочей смеси рекомендуется повышать до 1,31 г/см³. С точки зрения электропроводности, это не самый лучший показатель. Но уменьшение может вызвать замерзание жидкости. Оптимальная величина с минимальным сопротивлением соответствует комнатной температуре и составляет 1,23 г/см³. Какую кислотность выбирать для идеального баланса между потерями энергии и соответствия конкретным климатическим условиям описано в таблице.

Температура и рекомендуемая плотность

Среднемесячная температура, 0С	Время года	Плотность электролита, г/см³
от -50 до -30	зима	1,28
от -50 до -30	лето	1,24
от -30 до -15	круглый год	1,27
от -15 до -8	круглый год	1,24
от -8 до +4	круглый год	1,20
от -15 до +4	круглый год	1,22

Таблица 1. Зависимость плотности электролита от температуры зимой и летом.

Важно! Когда используется раствор с оптимальными для определённого времени года параметрами, тогда срок эксплуатации источника питания будет значительно продлён. Дело в том, что чрезмерно концентрированная смесь, залитая в тёплое время года, негативно, даже разрушительно влияет на автомобильный аккумулятор. Высокая плотность не только увеличивает потери энергии. Серный ангидрид до такой степени активное и едкое вещество, что он способен полностью разрушить электроды.

Изменение плотности раствора

Если снизить кислотность можно добавлением воды, то с увеличением так не получится. Плотность жидкости, залитой в аккумулятор, регулируется степенью заряженности батареи. Чем вторая величина выше, тем больше первая. Это объясняется тем, что по окончании окислительных и восстановительных реакций нередко происходит распад воды на составляющие в газообразном состоянии. То есть она теряется, а повышается концентрация кислоты в электролите. С помощью заряда избавляются от недостатка плотности. Если же и это не помогает — используют корректирующий электролит.

Соотношение заряда и плотности электролита

Плотность при 25°С, г/см. куб.	Степень заряженности, %
1,27	100
1,23	75
1,21	62,5
1,19	50
1,15	25
1,13	12,56
1,12	6
1,11	0

Таблица 2. Зависимость плотности электролита от величины заряда аккумуляторной батареи.

Присадки

Рынок предлагает огромное количество различных добавок, которые заливают в батарею для повышения качества электролита. Производители обещают улучшение запуска в морозы, увеличение срока службы, восстановление работоспособности АКБ и повышение энергоёмкости. Основное их действие — это десульфатация, но не настолько сильная, как заверяет реклама. Остальное не имеет достаточного подтверждения. Состав присадок редко раскрывают. Чаще всего это сульфаты или фосфаты металлов. Встречаются и средства из органических соединений. Причём вторые добавляют к аккумуляторной жидкости вместе с первыми. Для поддержания наилучшего состояния АКБ достаточно убирать его в период сильного похолодания в тёплое помещение или подзаряжать. Но это подойдёт, если говорить о регионах с умеренным климатом. Когда речь идёт о работе в экстремальных температурах, выгоднее может оказаться приобретение сухозаряженной батареи. Владелец сможет самостоятельно заливать электролит, максимально подходящий к условиям эксплуатации. На видео ниже показано, как из электролита получить серную и соляную кислоты. https://youtu.be/DTUom2xCh7M

Simple English Wikipedia, бесплатная энциклопедия

Схематический символ батареи Эта статья про электрические батареи. О преступлении, связанном с нанесением побоев, см. Побои (правонарушение).

Батарея преобразует химическую энергию в электрическую с помощью химической реакции. Обычно химические вещества хранятся внутри батареи. Он используется в цепи для питания других компонентов. Батарея вырабатывает электричество постоянного тока (электричество, которое течет в одном направлении и не переключается туда и обратно).

Использование электричества из розетки в здании дешевле и эффективнее, но аккумулятор может обеспечивать электричеством в районах, где нет распределения электроэнергии. Это также полезно для движущихся вещей, например электромобилей и мобильных телефонов.

Батареи могут быть первичными или вторичными. Первичный блок выбрасывается, когда он больше не может обеспечивать электричество. Вторичный аккумулятор можно заряжать и использовать повторно.

Батарея может состоять из одной ячейки или нескольких элементов .Каждая ячейка имеет анод, катод и электролит. Электролит — это основной материал внутри батареи. Часто это кислота, к которой прикасаться опасно. Анод реагирует с электролитом с образованием электронов (это отрицательный конец или конец —). Катод реагирует с электролитом и забирает электроны (это положительный конец или + ). ^[1] Электрический ток возникает, когда провод соединяет анод с катодом, а электроны перемещаются от одного конца к другому.(Но аккумулятор может быть поврежден просто проводом, соединяющим два конца, поэтому между двумя концами также необходима нагрузка . Нагрузка — это то, что замедляет электроны и обычно делает что-то полезное, например, лампочку в фонарик, или электроника в калькуляторе). ^[2]

Батареи, подключенные параллельно — показаны на схеме и на чертеже

Электролит может быть жидким или твердым. Батарея называется аккумуляторной батареей с влажным или сухим элементом, в зависимости от типа электролита.

Химические реакции, происходящие в батарее, являются экзотермическими реакциями. Этот тип реакции вызывает тепло. Например, если вы оставите свой ноутбук включенным на долгое время, а затем коснетесь аккумулятора, он будет теплым или горячим.

Аккумуляторная батарея заряжается путем обращения вспять химической реакции, происходящей внутри батареи. Но перезаряжаемый аккумулятор можно заряжать только определенное количество раз (время перезарядки). Даже встроенные батареи нельзя заряжать вечно. Более того, каждый раз, когда батарея заряжается, ее способность удерживать заряд немного снижается.Неперезаряжаемые батареи не следует заряжать, так как могут вытечь различные вредные вещества, например гидроксид калия.

Элементы могут быть подключены, чтобы сделать батарею большего размера. Соединение плюса одной ячейки с минусом следующей ячейки называется соединением их последовательно . Напряжение каждой батареи складывается. Две батареи по шесть вольт, соединенные последовательно, будут составлять 12 вольт. ^[3]

Соединение плюса одной ячейки с плюсом другой, а минус с минусом называется соединением их параллельно .Напряжение остается прежним, но ток складывается. Напряжение — это давление, проталкивающее электроны по проводам, оно измеряется в вольтах. Ток — это то, сколько электронов может пройти одновременно, он измеряется в амперах. Комбинация тока и напряжения — это мощность (ватты = вольт x ампер) батареи.

Батареи бывают разных форм, размеров и напряжений.

Ячейки AA, AAA, C и D, включая щелочные батареи, имеют стандартные размеры и форму и содержат около 1 элемента.5 вольт. Напряжение ячейки зависит от используемых химикатов. Электрический заряд, который он может подавать, зависит от размера ячейки, а также от того, какие химические вещества. Заряд аккумулятора обычно измеряется в ампер-часах. Поскольку напряжение остается неизменным, больший заряд означает, что более крупный элемент может подавать больше ампер или работать в течение более длительного времени.

Первая батарея была изобретена в 1800 году Алессандро Вольта. В наши дни его аккумулятор называют гальваническим. ^[4]

В современных небольших батареях жидкость иммобилизируется в виде пасты, и все это помещается в герметичный корпус.Из-за этого из аккумулятора ничего не может вылиться. В более крупных аккумуляторах, таких как автомобильные, все еще есть жидкость, и они не герметичны. Разновидность батареи, в которой в качестве электролита используются расплавленные соли, была изобретена во время Второй мировой войны.

• Сухие элементы, элементы, не содержащие жидкости (или содержащие иммобилизованную жидкость, такую ​​как паста или гель) в качестве электролита
  • Первичная ячейка, ячейки, которые нельзя перезарядить
    • Щелочная батарея, «щелочная», не перезаряжаемая
    • Батарея ртутная, неперезаряжаемая
    • Аккумулятор Leclanche, сверхмощный, не перезаряжаемый
    • Литиевая батарея неперезаряжаемая, «таблетка»
    • Батарея из оксида серебра, неперезаряжаемая, батарейка для часов
    • Гальваническая свая, первая батарея Аллесандро Вольтаса
  • Вторичный элемент, элементы, которые можно перезаряжать

• Влажные элементы, элементы, содержащие жидкость в качестве электролита
• Топливный элемент, перезаряжаемый за счет добавления топлива

Топливные элементы и солнечные элементы не являются батареями, потому что они не накапливают энергию внутри себя.

Конденсатор не является батареей, потому что он не накапливает энергию при химической реакции. Конденсатор может накапливать электричество и производить электричество намного быстрее, чем батарея, но обычно он стоит слишком дорого, чтобы сделать его настолько большим, насколько может быть батарея. Ученые и инженеры-химики работают над улучшением конденсаторов и аккумуляторов для электромобилей.

Небольшие электрические генераторы, приводимые в действие руками и ногами, могут обеспечивать питание небольших электрических устройств. Радиоприемники с часовым механизмом, факелы с часовым механизмом и подобные устройства также имеют заводную пружину для хранения механической энергии.

Из чего сделаны литиевые батареи и каковы их плюсы и минусы?

Литиевые батареи, впервые предложенные в 1970-х годах и производимые Sony в 1991 году, сейчас используются в мобильных телефонах, самолетах и ​​автомобилях. Несмотря на ряд преимуществ, которые привели их к все большему успеху в энергетической отрасли, литий-ионные аккумуляторы имеют некоторые недостатки и являются предметом многочисленных дискуссий.

А что такое литиевые батареи и как они работают?

Из чего сделаны литиевые батареи?

Литиевая батарея состоит из четырех основных компонентов. Он имеет катод, который определяет емкость и напряжение батареи и является источником ионов лития. Анод позволяет электрическому току проходить через внешнюю цепь, и когда батарея заряжена, ионы лития накапливаются в аноде.

Электролит состоит из солей, растворителей и добавок и служит проводником для ионов лития между катодом и анодом.Наконец, есть разделитель, физический барьер, разделяющий катод и анод.

Плюсы и минусы литиевых батарей Литиевые батареи

имеют гораздо более высокую плотность энергии, чем другие батареи. У них может быть до 150 ватт-часов (Втч) энергии на килограмм (кг), по сравнению с никель-металлогидридными батареями при 60-70Втч / кг и свинцово-кислотными батареями при 25Втч / кг.

У них также более низкая скорость разряда, чем у других, они теряют около 5% своего заряда за месяц по сравнению с никель-кадмиевыми (NiMH) батареями, которые теряют 20% за месяц.

Однако литиевые батареи также содержат горючий электролит, который может вызвать небольшое возгорание батареи. Именно это привело к печально известному возгоранию смартфонов Samsung Note 7, что вынудило Samsung свернуть производство и потерять 26 миллиардов долларов в рыночной стоимости. Следует отметить, что этого не произошло с крупномасштабными литиевыми батареями.

Литий-ионные батареи также дороже в производстве, поскольку их производство может стоить почти на 40% дороже, чем никель-кадмиевые батареи.

Конкуренты Литий-ионный аккумулятор

сталкивается с конкуренцией со стороны ряда альтернативных аккумуляторных технологий, большинство из которых находятся в стадии разработки.Одна из таких альтернатив — аккумуляторы, работающие на морской воде.

Разрабатываемые Aquion Energy, они состоят из соленой воды, оксида марганца и хлопка для создания чего-то, что производится с использованием «обильных, нетоксичных материалов и современных недорогих производственных технологий». По этой причине они являются единственными батареями в мире. сертифицированы по принципу «от колыбели до колыбели».

Подобно технологии Aquion, «Blue Battery» AquaBattery использует смесь соли и пресной воды, протекающей через мембраны для хранения энергии.Другие потенциальные типы батарей включают аккумуляторы Bristol Robotics Laboratory с питанием от мочи и литий-ионные аккумуляторы Калифорнийского университета в Риверсайде, в которых в качестве анода используется песок, а не графит, что приводит к созданию аккумулятора, который в три раза мощнее промышленного стандарта.

Связанные компании

Mecair

Компоненты фильтра пылесборника

28 августа 2020

Как работают батареи? | Живая наука

Батарейки везде.Современный мир зависит от этих портативных источников энергии, которые можно найти во всем: от мобильных устройств до слуховых аппаратов и автомобилей.

Но, несмотря на то, что они широко используются в повседневной жизни людей, батареям часто не уделяют должного внимания. Подумайте об этом: вы действительно знаете, как работает аккумулятор? Не могли бы вы объяснить это кому-нибудь другому?

Вот краткое изложение научных данных об источниках энергии для смартфонов, электромобилей, кардиостимуляторов и многого другого. [Тест: электрические и газовые автомобили]

Анатомия аккумулятора

Большинство аккумуляторов состоят из трех основных частей: электродов, электролита и сепаратора, по словам Энн Мари Састри, соучредителя и генерального директора Sakti3, базирующейся в Мичигане. запуск аккумуляторных технологий.

В каждой батарее по два электрода. Оба изготовлены из токопроводящих материалов, но выполняют разные функции. Один электрод, известный как катод, подключается к положительному концу батареи и является местом, где электрический ток выходит (или электроны входят) в батарею во время разряда, когда батарея используется для питания чего-либо. Другой электрод, известный как анод, подключается к отрицательному полюсу батареи и является местом, где электрический ток входит (или электроны покидают) батарею во время разряда.

Между этими электродами, а также внутри них находится электролит. Это жидкое или гелеобразное вещество, содержащее электрически заряженные частицы или ионы. Ионы соединяются с материалами, из которых состоят электроды, производя химические реакции, которые позволяют батарее генерировать электрический ток. [Взгляд изнутри на работу батарей (инфографика)]

Типичные батареи питаются за счет химической реакции. [См. Полную инфографику] (Изображение предоставлено Карлом Тейтом, художником по инфографике)

Последняя часть батареи, разделитель, довольно проста.Роль сепаратора состоит в том, чтобы удерживать анод и катод отдельно друг от друга внутри батареи. По словам Састри, без разделителя два электрода соприкоснутся, что приведет к короткому замыканию и нарушит нормальную работу батареи.

Как это работает

Чтобы представить себе, как работает батарейка, представьте, как вы вставляете щелочные батарейки, такие как двойные AA, в фонарик. Когда вы вставляете эти батарейки в фонарик, а затем включаете его, на самом деле вы замыкаете цепь.Сохраненная в батарее химическая энергия преобразуется в электрическую, которая выходит из батареи в основание лампы фонарика, заставляя ее загораться. Затем электрический ток снова входит в батарею, но на противоположном конце от того места, где он выходил изначально.

Все части батареи работают вместе, чтобы фонарик загорался. Электроды в батарее содержат атомы определенных проводящих материалов. Например, в щелочной батарее анод обычно изготавливается из цинка, а диоксид марганца действует как катод.Электролит между этими электродами и внутри них содержит ионы. Когда эти ионы встречаются с атомами электродов, между ионами и атомами электродов происходят определенные электрохимические реакции.

Серия химических реакций, протекающих в электродах, вместе известна как окислительно-восстановительные (окислительно-восстановительные) реакции. В батарее катод известен как окислитель, потому что он принимает электроны от анода. Анод известен как восстановитель, потому что он теряет электроны.

В конечном итоге эти реакции приводят к потоку ионов между анодом и катодом, а также к освобождению электронов от атомов электрода, сказал Састри.

Эти свободные электроны собираются внутри анода (нижняя плоская часть щелочной батареи). В результате оба электрода имеют разные заряды: анод становится отрицательно заряженным, когда высвобождаются электроны, а катод становится положительно заряженным, поскольку электроны (которые заряжены отрицательно) поглощаются.Эта разница в заряде заставляет электроны двигаться к положительно заряженному катоду. Однако у них нет возможности попасть внутрь батареи, потому что разделитель не позволяет им сделать это.

Когда вы щелкаете выключателем на фонарике, все меняется. У электронов теперь есть путь к катоду. Но сначала они должны пройти через основание лампы фонарика. Схема замыкается, когда электрический ток снова входит в батарею через верхнюю часть батареи у катода.

Перезаряжаемые и неперезаряжаемые

Для первичных батарей, например, в фонарике, реакции, питающие батарею, в конечном итоге прекратятся, а это означает, что электроны, обеспечивающие батарею ее зарядом, больше не будут создавать электрический ток. Когда это происходит, аккумулятор разряжен или «мертв», — сказал Састри.

Вы должны выбросить такие батареи, потому что электрохимические процессы, которые заставили батарею производить энергию, не могут быть обращены вспять, объяснил Састри.Однако электрохимические процессы, происходящие во вторичных или перезаряжаемых батареях, можно обратить вспять, подав в батарею электрическую энергию. Например, это происходит, когда вы подключаете аккумулятор мобильного телефона к зарядному устройству, подключенному к источнику питания.

Некоторые из наиболее распространенных используемых сегодня вторичных батарей — это литий-ионные (литий-ионные) батареи, от которых питается большинство бытовых электронных устройств. Эти батареи обычно содержат угольный анод, катод из диоксида лития-кобальта и электролит, содержащий соль лития в органическом растворителе.Другие перезаряжаемые батареи включают никель-кадмиевые (NiCd) и никель-металлогидридные (NiMH) батареи, которые можно использовать в таких вещах, как электромобили и беспроводные электроинструменты. Свинцово-кислотные (Pb-кислотные) батареи обычно используются в автомобилях и других транспортных средствах для запуска, освещения и зажигания.

По словам Састри, все эти аккумуляторные батареи работают по одному и тому же принципу: когда вы подключаете батарею к источнику питания, поток электронов меняет направление, и анод и катод возвращаются в исходное состояние.[10 лучших подрывных технологий]

Battery lingo

Хотя все батареи работают более или менее одинаково, разные типы батарей имеют разные характеристики. Вот несколько терминов, которые часто встречаются при любом обсуждении батарей:

Напряжение : Когда дело доходит до батарей, напряжение — также известное как номинальное напряжение ячейки — описывает величину электрической силы или давления, при которой свободные электроны — переходите от положительного полюса батареи к отрицательному, — пояснил Састри.В батареях с более низким напряжением ток выходит из батареи медленнее (с меньшей электрической силой), чем в батареях с более высоким напряжением (с большей электрической силой). Батареи в фонарике обычно имеют напряжение 1,5 В. Однако, если в фонарике используются две батареи последовательно, эти батареи или элементы имеют общее напряжение 3 вольта.

Свинцово-кислотные батареи, подобные тем, которые используются в большинстве неэлектрических автомобилей, обычно имеют напряжение 2,0 вольт. Но обычно в автомобильном аккумуляторе последовательно соединено шесть таких элементов, поэтому вы, вероятно, слышали, что такие аккумуляторы называются 12-вольтовыми батареями.

Литий-кобальто-оксидные батареи — наиболее распространенный тип литий-ионных аккумуляторов в бытовой электронике — имеют номинальное напряжение около 3,7 вольт, сказал Састри.

Ампер : Ампер или ампер — это мера электрического тока или количества электронов, которые проходят через цепь в течение определенного периода времени.

Емкость : Емкость, или емкость элемента, измеряется в ампер-часах, то есть количество часов, в течение которых батарея может подавать определенное количество электрического тока, прежде чем ее напряжение упадет ниже определенного порога, согласно сообщению Райса. Кафедра электротехники и вычислительной техники университета.

9-вольтовая щелочная батарея, используемая в портативных радиоприемниках, рассчитана на 1 ампер-час, что означает, что эта батарея может непрерывно обеспечивать один ампер тока в течение 1 часа, прежде чем она достигнет порогового значения напряжения и будет считаться разряженной.

Плотность мощности : Плотность мощности описывает количество энергии, которое батарея может выдать на единицу веса, сказал Састри. По словам Састри, для электромобилей важна плотность мощности, потому что она показывает, насколько быстро автомобиль может разогнаться от 0 до 60 миль в час (97 км / ч).Инженеры постоянно пытаются найти способы уменьшить размеры батарей без уменьшения их удельной мощности.

Плотность энергии : Плотность энергии описывает, сколько энергии способна отдавать батарея, деленное на объем или массу батареи, сказал Састри. Это число соответствует вещам, которые имеют большое влияние на пользователей, например, сколько времени вам нужно пройти, прежде чем зарядить свой мобильный телефон, или как далеко вы можете проехать на электромобиле, прежде чем остановиться, чтобы подключить его.

Follow Elizabeth Palermo @ techEpalermo .Подпишитесь на Live Science @livescience , Facebook и Google+ .

Дополнительные ресурсы

Как работают аккумуляторы?

Как работают батарейки?

Как работают батарейки?

Электричество, как вы, наверное, уже знаете, это поток электронов через токопроводящую дорожку, как провод. Этот путь называется цепью .

Батареи состоят из трех частей: анода (-), катода (+), и электролит .Катод и анод (положительный и отрицательный стороны на обоих концах традиционной батареи) подключены к электрическому схема.

Химические реакции в батарее вызывают накопление электронов. на аноде. Это приводит к электрической разнице между анодом и катод. Вы можете думать об этой разнице как о нестабильном накоплении электроны. Электроны хотят перестроиться, чтобы избавиться от этой разницы.Но они делают это определенным образом. Электроны отталкиваются друг от друга и пытаются уйти в место с меньшим количеством электронов.

В батарее единственное место, куда можно подойти, — это катод. Но электролит не позволяет электронам идти прямо от анода к катоду внутри батареи. Когда цепь замкнута (провод соединяет катод и анод) электроны смогут попасть на катод. На картинке выше электроны проходят по проводу, зажигая лампочку по способ.Это один из способов описания того, как электрический потенциал вызывает появление электронов. протекать по контуру.

Однако эти электрохимические процессы изменяют химические вещества. в аноде и катоде, чтобы они перестали подавать электроны. Итак, есть ограниченное количество энергии, доступной в батарее.

Когда вы перезаряжаете батарею, вы меняете направление потока электронов с помощью другого источника энергии, например солнечных батарей.В электрохимические процессы происходят в обратном порядке, и анод и катод восстанавливаются в исходное состояние и снова может обеспечить полную мощность.

---

Что есть батареи?
Что это энергия?

Что такое схема?
Что такое электрон?
Что такое поток электронов?
Что такое DS1 срок службы батареи?
Что значит электрически заряженный?
Как атомы заряжены?

Где энергия приходит и уходит?

---

Что такое аккумуляторный электролит и как он работает?

Будь то игрушка вашего ребенка, беспроводной электроинструмент или электромобиль, аккумуляторная батарея становится стандартной частью нашей повседневной жизни.Один из наиболее важных компонентов батареи — это внутренний электролит батареи.

Сегодня мы узнаем, что такое аккумуляторный электролит и как он продлевает срок службы аккумулятора. Давайте нырнем!

Что такое аккумуляторный электролит?

Аккумуляторный электролит — это раствор внутри аккумуляторов. В зависимости от типа аккумулятора он может быть жидким или пастообразным. Однако независимо от типа батареи электролит служит одной и той же цели: он переносит положительно заряженные ионы между катодными и анодными выводами.

Как работает электролит батареи?

Батарея состоит из трех основных компонентов — катода, анода и электролита, разделяющего эти две клеммы. Электролит — это химическое вещество, которое позволяет электрическому заряду проходить между двумя выводами. Электролит вводит химические вещества, необходимые для реакции, в контакт с анодом и катодом, тем самым преобразуя накопленную энергию в полезную электрическую энергию. Эта реакция обеспечивает питание подключенного устройства, будь то свет, вакуум или электромобиль.

Из чего сделан аккумуляторный электролит?

Различные типы батарей зависят от разных типов химических реакций и разных электролитов. Например, свинцово-кислотный аккумулятор обычно использует серную кислоту для создания предполагаемой реакции. Цинково-воздушные батареи используют для реакции окисление цинка кислородом. Гидроксид калия является электролитом в обычных бытовых щелочных батареях. Наиболее распространенным электролитом в литиевых батареях является раствор литиевой соли, такой как гексафторфосфат лития (LiPF6).

Если вы вспомните урок химии в старшей школе, вы, вероятно, вспомните, как носили защитные очки и другое защитное снаряжение при работе с химическими веществами. Химические вещества, которые вы используете для химических реакций в батареях, часто опасны, поэтому при работе с батареями и их электролитами соблюдайте соответствующие меры предосторожности.

Можно ли добавить электролит в батарею?

Да, вы можете добавить электролит в аккумулятор, но ТОЛЬКО если это негерметичный аккумулятор с жидкими элементами. Проверка уровня заряда батареи с жидкими элементами — это стандартное обслуживание, которое вы должны выполнять регулярно.

Хотя электролит содержит воду и серную кислоту, вам не следует добавлять в батарею ничего, кроме дистиллированной воды. При правильном функционировании влажная батарея будет потреблять только воду.

Если аккумулятор герметичен или не расходует электролит при отводе газов, вы не можете добавлять электролит. И в этом нет необходимости. Отсутствие отвода газов является одним из преимуществ выбора аккумуляторов AGM или литий-ионных аккумуляторов, так как они практически не требуют обслуживания после установки.

Это батареи с жидкими элементами.Когда нужно добавить новую кислоту. По мере использования в них требуется регулярное добавление воды.

Что входит в состав литиевых батарей?

Состав электролитов литиевой батареи зависит от химического состава, вызывающего реакцию, и типа литиевой батареи. В большинстве литиевых батарей используется жидкий электролит, такой как LiPF6, LiBF4 или LiClO4, в органическом растворителе.

Однако недавние достижения сделали твердые керамические электролиты, такие как оксиды металлического лития, вариантом для аккумуляторов.Основное преимущество твердых электролитов состоит в том, что они устраняют риск утечки и исключают воспламеняемость, что представляет собой угрозу безопасности в аккумуляторах с жидкими электролитами.

Гексафторфосфат лития (LiPF6) является наиболее распространенной литиевой солью в литий-ионных батареях. Это решение создает невероятно стабильную среду для ионов лития во время зарядки и разрядки.

Как работают литиевые батареи

Литий-ионные батареи

используют заряженные ионы лития для создания электрического потенциала между анодными и катодными выводами.Тонкий слой изоляционного материала, называемый «разделителем», находится в растворе электролита между двумя сторонами батареи. Сепаратор позволяет ионам лития проходить сквозь него, блокируя электроны и удерживая два электрода отдельно. Во время зарядки ионы лития перемещаются через сепаратор с положительной стороны на отрицательную. Во время разряда ионы движутся в обратном направлении.

Движение ионов лития создает разность электрических потенциалов, называемую «напряжением».«Когда вы подключаете свои электронные устройства к батарее, электроны (не литий-ионы) проходят через ваше устройство и питают его.

Безопасен ли электролит литиевой батареи?

Электролиты в литиевых батареях безопасны. Однако на заре литиевых батарей литиевые батареи иногда загорались, что также известно как тепловой разгон. Однако возгорание произошло в основном из-за перегрева, прокола, перезарядки растворителей в литиевых элементах.

По мере развития технологий становятся доступными новые возможности для повышения безопасности литиевых батарей.Например, запатентованная система управления батареями (BMS) Battle Born отключит элементы батареи, если обнаружит небезопасные условия. В результате получается один из самых безопасных аккумуляторов на рынке.

Узнайте о технологии Dragonfly Energy и о том, как мы революционизируем достижения в области электролитов для аккумуляторов, а также о производственном процессе.

Важный компонент вашей батареи

Аккумуляторный электролит является важным компонентом всех типов аккумуляторов, и в большинстве случаев вы, вероятно, даже не задумаетесь об этом.Однако, в зависимости от типа используемой батареи, понимание того, как электролит батареи работает в вашей батарее, может продлить срок ее службы.

К счастью, когда вы вкладываете средства в такие продукты, как литий-ионные батареи Battle Born, вам требуется гораздо меньше обслуживания, и вы можете вернуться к тому, чтобы вообще не заботиться об электролитах в батареях.

Три аккумуляторных технологии, которые могут стать источником энергии для будущего | Saft аккумуляторы

Миру нужно больше энергии, желательно в чистой и возобновляемой форме.Наши стратегии по хранению энергии в настоящее время формируются литий-ионными батареями — передовыми технологиями, — но что мы можем ожидать в ближайшие годы?

Начнем с основ аккумуляторной батареи. Батарея представляет собой блок из одной или нескольких ячеек, каждая из которых имеет положительный электрод (катод), отрицательный электрод (анод), сепаратор и электролит. Использование различных химикатов и материалов для них влияет на свойства батареи — сколько энергии она может хранить и выводить, сколько энергии она может обеспечить или сколько раз она может быть разряжена и перезаряжена (также называемая циклической емкостью).

Производители аккумуляторов постоянно экспериментируют, чтобы найти более дешевые, плотные, легкие и мощные химические продукты. Мы поговорили с директором Saft по исследованиям Патриком Бернардом, который рассказал о трех новых аккумуляторных технологиях с потенциалом преобразования.

ЛИТИЙ-ИОН НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ

ЧТО ЭТО?

В литий-ионных (Li-ion) батареях накопление и выделение энергии обеспечивается движением ионов лития от положительного к отрицательному электроду назад и вперед через электролит.В этой технологии положительный электрод действует как исходный источник лития, а отрицательный электрод — как хозяин для лития. Несколько химических элементов объединены под названием литий-ионные батареи в результате десятилетий выбора и оптимизации, близких к совершенству положительных и отрицательных активных материалов. Литированные оксиды металлов или фосфаты являются наиболее распространенным материалом, используемым в качестве настоящих положительных материалов. В качестве отрицательных материалов используются графит, а также оксиды графита / кремния или литированного титана.

Ожидается, что в ближайшие годы литий-ионная технология с учетом реальных материалов и конструкции элементов достигнет предела энергии. Тем не менее, недавние открытия новых семейств разрушающих активных материалов должны раскрыть существующие ограничения. Эти инновационные соединения могут хранить больше лития в положительных и отрицательных электродах и впервые позволят объединить энергию и мощность. Кроме того, с этими новыми соединениями также учитываются дефицит и критичность сырья.

В ЧЕМ ЕГО ПРЕИМУЩЕСТВА?

Сегодня среди всех современных технологий хранения литий-ионные аккумуляторы обеспечивают самый высокий уровень плотности энергии. Такие характеристики, как быстрая зарядка или диапазон рабочих температур (от -50 ° C до 125 ° C), можно точно настроить за счет большого выбора конструкции и химического состава элементов. Кроме того, литий-ионные аккумуляторы обладают дополнительными преимуществами, такими как очень низкий саморазряд и очень долгий срок службы, а также способность к циклическим нагрузкам, как правило, тысячи циклов зарядки / разрядки.

КОГДА МОЖНО ЭТОГО ОЖИДАТЬ?

Ожидается, что новое поколение передовых литий-ионных аккумуляторов будет развернуто раньше первого поколения твердотельных аккумуляторов. Они идеально подходят для использования в таких приложениях, как системы хранения энергии для возобновляемых источников энергии и транспорта (морской, железнодорожный, авиационный и внедорожный транспорт), где высокая энергия, высокая мощность и безопасность являются обязательными.

ЛИТИЙ-СЕРНЫЙ

ЧТО ЭТО?

В литий-ионных батареях ионы лития хранятся в активных материалах, действующих как стабильные структуры хозяина во время заряда и разряда.В литий-серных (Li-S) батареях нет никаких структур-хозяев. Во время разряда литиевый анод расходуется, а сера превращается в различные химические соединения; во время зарядки происходит обратный процесс.

В ЧЕМ ЕГО ПРЕИМУЩЕСТВА?

В Li-S батарее используются очень легкие активные материалы: сера в положительном электроде и металлический литий в качестве отрицательного электрода. Вот почему его теоретическая плотность энергии чрезвычайно высока: в четыре раза больше, чем у литий-ионных аккумуляторов.Это делает его подходящим для авиационной и космической промышленности.

Saft выбрала и отдает предпочтение наиболее перспективной технологии Li-S на основе твердотельного электролита. Этот технический путь обеспечивает очень высокую плотность энергии, длительный срок службы и преодолевает основные недостатки Li-S на жидкой основе (ограниченный срок службы, высокий саморазряд и т. Д.).

Кроме того, эта технология дополняет твердотельные литий-ионные аккумуляторы благодаря своей превосходной гравиметрической плотности энергии (+ 30% в Втч / кг).

КОГДА МОЖНО ЭТОГО ОЖИДАТЬ?

Основные технологические барьеры уже преодолены, и уровень зрелости очень быстро приближается к созданию полномасштабных прототипов.

Ожидается, что для приложений, требующих длительного времени автономной работы, эта технология выйдет на рынок сразу после твердотельных литий-ионных аккумуляторов.

ТВЕРДОГО СОСТОЯНИЯ

ЧТО ЭТО?

Твердотельные батареи представляют собой смену парадигмы с точки зрения технологий. В современных литий-ионных батареях ионы перемещаются от одного электрода к другому через жидкий электролит (также называемый ионной проводимостью). В полностью твердотельных батареях жидкий электролит заменен твердым соединением, которое, тем не менее, позволяет ионам лития перемещаться внутри него.Эта концепция далеко не нова, но за последние 10 лет — благодаря интенсивным исследованиям во всем мире — были обнаружены новые семейства твердых электролитов с очень высокой ионной проводимостью, подобные жидкому электролиту, что позволило преодолеть этот конкретный технологический барьер.

Сегодня усилия Saft R&D сосредоточены на 2 основных типах материалов: полимеры и неорганические соединения, стремясь к синергии физико-химических свойств, таких как технологичность, стабильность, проводимость…

В ЧЕМ ЕГО ПРЕИМУЩЕСТВА?

Первое огромное преимущество — заметное повышение безопасности на уровне элементов и батарей: твердые электролиты негорючие при нагревании, в отличие от их жидких аналогов.Во-вторых, он позволяет использовать инновационные высоковольтные материалы с большой емкостью, что позволяет создавать более плотные и легкие батареи с более длительным сроком хранения за счет снижения саморазряда. Более того, на системном уровне это принесет дополнительные преимущества, такие как упрощенная механика, а также управление температурой и безопасностью.

Поскольку батареи могут иметь высокое отношение мощности к весу, они могут быть идеальными для использования в электромобилях.

КОГДА МОЖНО ЭТОГО ОЖИДАТЬ?

По мере продолжения технического прогресса на рынке, вероятно, появятся несколько типов полностью твердотельных батарей.Первыми будут твердотельные батареи с анодами на основе графита, обеспечивающие улучшенные энергетические характеристики и безопасность. Со временем, более легкие технологии твердотельных батарей с использованием металлического литиевого анода должны стать коммерчески доступными.

В чем разница между элементом, батареей и аккумуляторным блоком? — База знаний BatteryGuy.com

Быстрый ответ

Батарейный блок состоит из двух или более батарей, соединенных вместе последовательно или параллельно (более подробную информацию об этих двух методах подключения см. В разделе «Построение батарейного блока с использованием батарей в ампер-часах»).

Батарея состоит из одной или нескольких ячеек. Батарею с одним элементом часто называют «одноячеечной батареей ». Когда имеется более одной ячейки, они соединены вместе внутри последовательно, но снаружи они обычно выглядят как единый элемент (одна положительная и одна отрицательная клемма).

Элемент в своей простейшей форме, когда мы говорим о батареях, представляет собой один металлический катод (положительный), один металлический анод (отрицательный) и электролит.Металлы, используемые в катоде и аноде, а также жидкость или материал, из которого состоит электролит, различаются, поскольку за последние два столетия были обнаружены различные комбинации, каждый из которых имеет разные сильные и слабые стороны.

Ячейка

В базовом элементе батареи используются два куска разных металлов — катод (положительный) и анод (отрицательный). Внутри они разделены, но оба находятся в контакте с одним и тем же электролитом, где происходят химические реакции, которые создают электрический заряд.

Используемые металлы различаются в зависимости от типа батареи. Ключ иногда кроется в названии — свинцово-кислотные батареи действительно используют пластины свинца с активной пастой губчатого свинца, нанесенной на отрицательные анодные пластины, и пластины из диоксида свинца на положительный катод. Электролит кислота . В других случаях название вводит в заблуждение. Лития нет, например, в литий-ионном аккумуляторе.

Электролит может сильно варьироваться от полностью жидкой кислоты до влажной пасты и сухого порошка, но именно здесь происходит химическая реакция, которая производит электричество, когда катод и анод соединяются друг с другом через внешнее устройство, такое как как лампочка.

Если бы катод и анод были соединены друг с другом напрямую, произошла бы такая же химическая реакция, но без какого-либо устройства для ее замедления выделяется огромное количество тепла, которое может привести к взрывам или пожарам.

На самом деле, необходимость делать батареи маленькими означает, что катод и анод часто находятся очень близко друг к другу, и поэтому большинство современных элементов включают сепаратор , пористый материал (обычно в форме листа), чтобы гарантировать, что катод и анод не прикасайтесь к ним, позволяя электролиту или его частям свободно перемещаться между ними..

Подробнее о том, как работает элемент, см. Как работает аккумулятор.

Одноэлементные батареи

Большинство бытовых батарей, таких как те, которые используются в пультах дистанционного управления и будильниках, на самом деле являются элементами, но эта ошибка в названии стала обыденным языком, хотя технически это неверно.

Некоторые люди называют их одноэлементными батареями, , но если задуматься, это противоречие. Батарея определяется как «набор одинаковых единиц», а отдельная ячейка — это не набор.

Но мы не собираемся менять словарный запас в ближайшее время, поэтому принято считать, что батарея может состоять из одной или нескольких ячеек. Оксфордский словарь определяет батарею как «контейнер, состоящий из одной или нескольких ячеек, в которых химическая энергия преобразуется в электричество и используется в качестве источника энергии»:

Эти обычные бытовые батареи на самом деле являются элементами, иногда называемыми «одноэлементными» батареями.

Аккумулятор

Ячейки сами по себе не обладают большой мощностью. Никель-металлогидридные ячейки — 1.2 вольта, в то время как даже самые последние литиевые элементы достигают всего 3,5 вольт. Для многих небольших приложений, таких как светодиодные фонарики, подойдет любая химия. Когда дело доходит до чего-то более сложного, например, запуска двигателя, ни одна ячейка не справится.

Таким образом, создание единого продукта, содержащего несколько соединенных вместе ячеек, было очевидным решением. Стартерная батарея для автомобильного двигателя обычно состоит из 6 свинцово-кислотных элементов, каждый с напряжением 2, соединенных последовательно, чтобы создать аккумулятор на 12 В.На самом деле каждая ячейка обычно имеет напряжение 2,1 В, а батарея — 12,7 В, но для коммерческой простоты они называются батареями на 12 В.

В этой ситуации мы имеем настоящую «батарею» элементов.

Аккумуляторная батарея

Две 12-вольтовые батареи, соединенные последовательно, чтобы создать батарею с перекрестным напряжением 24 вольт. Изображение: Кевин Паркер Horseboxes

Хотя создание отдельных продуктов с несколькими ячейками — лучшее решение, есть ограничения. Свинцово-кислотную батарею, содержащую десятки ячеек, было бы невозможно поднять, и поэтому она непрактична.Если бы одна ячейка вышла из строя, затраты на ремонт или замену также были бы чрезмерно высокими.

Поэтому, когда вам нужно еще больше энергии, лучшим решением будет соединить несколько батарей вместе. Это аккумуляторный блок.

То, как вы соединяете их вместе, влияет на конечную силу тока или напряжение аккумуляторной батареи (см. Создание аккумуляторной батареи с батареями в ампер-часах для примеров и объяснения того, как это работает).

Батарейный блок может состоять из одноэлементных батарей или многоэлементных батарей.Один повседневный пример подключения нескольких ячеек последовательно друг к другу часто можно встретить на больших грузовиках, где у нас есть:

• две батареи, каждая из которых содержит шесть элементов по 2 вольта для выработки напряжения 12 вольт
• , соединенные последовательно для создания батареи с напряжением перекрестной цепи 24 В

Такой подход обеспечивает достаточную мощность для запуска больших дизельных двигателей. Для выполнения той же работы может быть изготовлена ​​отдельная батарея, но она будет настолько тяжелой и большой, что ее подъем и перемещение могут быть выполнены с огромными трудностями.

Почему сбивает с толку

Основная причина путаницы на самом деле связана с нашим принятием называть одноэлементную батарею батареей. Давайте посмотрим на это в действии.

Если вы откроете аккумулятор ноутбука или электроинструмента, то вы обнаружите внутри то, что выглядит как множество небольших аккумуляторов, соединенных вместе, как показано на рисунке ниже:

Внутри аккумулятор ноутбука. Изображение от In2systems Technologies

Теперь, если вы прищурите глаза, вы увидите, что фиолетовые блоки внутри имеют маркировку Samsung ICR18650-26C.Посмотрите, и вы обнаружите, что большинство людей называют ICR18650-26C «батареей».

Так разве это не значит, что то, что у вас сзади ноутбука, — это аккумуляторный блок, а не аккумулятор? Нет. Ошибка заключается в том, что ICR18650-26C на самом деле является аккумулятором (технически его не следует называть аккумулятором, но все так и поступают), поэтому аккумулятор вашего ноутбука на самом деле представляет собой аккумулятор, состоящий из нескольких элементов. Каждый Samsung ICR18650-26C представляет собой ячейку, как показано на рисунке.

Этот щелочной блок A134 выглядит как одноячеечная батарея, но на самом деле состоит из нескольких элементов.

Однако внешность тоже может быть обманчива. Изображенная здесь батарея выглядит как одноячеечная, но на самом деле состоит из нескольких меньших ячеек, упакованных вместе в вакуумной упаковке.

Это «батарея» элементов в прямом смысле этого слова.

Скидка обычно заключается в напряжении. Изображенный пример представляет собой щелочную одноразовую (первичную) батарею A134 на 6 вольт, но щелочные первичные элементы имеют только напряжение перекрестной цепи 1,5 вольт, поэтому мы можем сказать, что эта батарея фактически должна состоять из четырех щелочных одноэлементных батарей, соединенных последовательно. .

.