Bateriile auto funcționează. Principalul lucru despre principalul lucru - bateria mașinii
Cunoașterea înseamnă putere, mai ales când vine vorba de bateria și sistemul electric al mașinii tale. De fapt, dacă motorul este inima mașinii noastre, atunci este sistemul său nervos central (și poate chiar sufletul) - stochează și produce electricitate și controlează, de asemenea, puterea curentă a rețelei electrice. Ultimul lucru pe care ți-l dorești este să fii lăsat pe o autostradă pustie, cu bateria descărcată. Cu cât știi mai multe despre baterie și despre sistemul electric în general, cu atât este mai puțin probabil să ajungi în această situație.
Cum funcționează o baterie de mașină?
Bateria auto asigură întregului sistem electric al mașinii cantitatea necesară de energie electrică pentru a alimenta toate componentele electrice din mașina dumneavoastră. Și aici vorbim despre o responsabilitate destul de mare. Fără baterie, o mașină, așa cum probabil ați înțeles deja, nu va merge nicăieri. Să aruncăm o privire la modul în care funcționează această mică cutie puternică!
O reacție chimică este principalul principiu de funcționare al unei baterii: pur și simplu transformă energia chimică în energie electrică necesară pentru a vă alimenta mașina, pentru a furniza tensiune demarorului și multor alte componente electrice ale mașinii și, de asemenea, energia electrică înapoi în energie chimică. O altă funcție importantă a bateriei este aceea că oferă un curent constant - de asemenea, stabilizează tensiunea astfel încât motorul să funcționeze.
Mai simplu spus, principiul funcționării bateriei poate fi descris după cum urmează: procese chimiceîn ea duc să apară curent electric, care alimentează mașina - un astfel de curent este deosebit de util, iar cea mai mare parte este consumat atunci când învârti motorul cu demarorul, pornindu-l; când mașina este pornită, motorul pornește generatorul - și aici vedem procesul de transformare a energiei mecanice (torsiunea generatorului) în energie electrică - la rândul său, generatorul transferă curentul pe care îl produce bateriei și transformă electricitate în energie chimică - o acumulează, o stochează, astfel încât mai târziu să o „hrănească” din nou acel starter sau orice alt sisteme electrice mașină când generatorul nu funcționează sau când energia electrică produsă de generator nu este suficientă pentru a alimenta toate sistemele vehiculului.
O baterie de mașină are doi poli: unul pozitiv și celălalt negativ și probabil că știi deja asta dacă ai văzut măcar o dată sau ai deconectat/atașat bornele bateriei. Acești stâlpi sunt conectați la mașină și sunt responsabili pentru alimentarea unui număr de foarte mecanisme importante masina, inclusiv:
- Pornirea motorului
- Redare sistem audio
- Toate mecanismele de iluminare (faruri, luminile din spate, diverse tipuri de iluminat etc.)
- Ștergătoarele de parbriz
- Mult, mult mai mult.
În marea majoritate a cazurilor, bateria este formată din șase celule. Fiecare celulă conține doi electrozi, care sunt fabricați din opt plăci metalice suprapuse. Aceste opt plăci metalice suprapuse formează ceea ce este cunoscut sub numele de „celulă voltaică”. Astfel, în total, fiecare celulă include 2 electrozi și 16 plăci. Prin aceste plăci mașina este alimentată de electricitate. Dar cum funcționează?
De fapt, totul este destul de simplu - să rezumam cele de mai sus:
- Bateria este formată din șase celule
- Fiecare celulă este formată din două seturi de plăci
- Fiecare set de plăci include opt plăci metalice suprapuse
Și acum puțină chimie...
Primul set de plăci din celulă este pozitiv, iar al doilea este negativ. Grila pozitivă este acoperită cu oxid de plumb și aduce electroni în celulă. Setul negativ este acoperit direct cu plumb și, dimpotrivă, eliberează electroni. Plăcile metalice - amintiți-vă, opt dintre ele în fiecare grilă, 16 în fiecare celulă - sunt într-un amestec de apă și acid sulfuric (de fapt, această concentrație este de doar aproximativ 35 la sută acid sulfuric, dar aceasta este mai mult decât suficientă pentru a arde haine, de exemplu, și arde grav pielea Acest amestec acționează ca un electrolit - o substanță care conduce bine electricitatea.
Când bateria este încărcată (de la un generator sau alte mijloace), are loc o reacție chimică de oxidare a plumbului pe o sarcină pozitivă, în urma căreia electrolitul este saturat cu acid sulfuric și greutatea specifică a electrolitului crește. Când bateria, dimpotrivă, este descărcată, alimentând orice sisteme electrice ale mașinii (ne amintim că consumatorul principal este demarorul), apoi din cauza restabilirii plumbului pe un alt - set negativ de plăci, în urma căruia se formează mai multă apă și, în consecință, greutatea specifică a electrolitului scade. În același timp, procesul chimic din fiecare dintre plăci este atât de nesemnificativ încât se eliberează foarte puțină energie, dar la ieșirea din baterie autoturism, când toate aceste reacții au loc în toate cele 6 celule, primim deja secretul 12 Volți.
Posibile probleme ale bateriei
Bateria devine inutilizabilă în timp - aceasta este uzura sa naturală și, în plus, diferitele tipuri de procese dăunătoare din ea și impactul asupra acesteia îi pot scurta semnificativ durata de viață. Și primele simptome că există o problemă cu bateria sunt incapacitatea de a porni mașina (mai ales pe vreme geroasă).
Deci, ce probleme pot exista cu bateria?
- Nivel scăzut de lichid în baterie: bateriile de mașină au de obicei o mică parte a carcasei sub forma unei benzi translucide - astfel încât să puteți monitoriza întotdeauna nivelul de lichid al bateriei. Dacă nivelul lichidului este sub plăcile de plumb (conductorul electricității) din interiorul bateriei, atunci acesta este momentul fie să-l completați, fie să înlocuiți bateria.
- Umflarea bateriei este atunci când carcasa bateriei pare că a mâncat mult și este umflată. Acest lucru poate indica o schimbare urgentă a bateriei. Căldura excesivă poate fi acuzată pentru umflarea bateriei și, în consecință, reducerea duratei de viață a bateriei.
- Miros de ou stricat de la baterie: Este posibil să observați un miros puternic de ou stricat (de fapt, un miros de sulf) în jurul bateriei. Motiv: scurgerea bateriei. Această scurgere, pe lângă miros, provoacă și coroziune în jurul terminalelor.
Bateria reîncărcabilă (ACB) a unei mașini este un element deosebit de important al mașinii. Este o sursa de curent care are capacitatea de a stoca energia necesara functionarii elementelor electrice ale vehiculului.
Funcțiile sale sunt responsabile pentru:
- Pornire - furnizarea de energie la demaror, care este responsabil pentru rotirea motorului la pornire.
- Generarea curentului pentru funcționare sisteme electroniceîn caz de putere insuficientă a generatorului.
- Alimentarea dispozitivelor atunci când mașina nu este pornită.
Caracteristicile unei baterii fără întreținere
Marcarea bateriei
Nivelul actual dezvoltare tehnică a făcut posibil ca producătorii de automobile să utilizeze cele mai avansate și de înaltă calitate baterii - fără întreținere baterii.
Dispozitivul unei baterii auto fără întreținere are trăsături caracteristice, oferind consumatorilor o oportunitate plăcută de a acorda o atenție minimă acestei baterii.
Merită subliniat că baterie fara intretinere- aceasta este o sursă de energie modernă, care în designul său nu necesită sau are orificii speciale pentru adăugarea de apă sau electrolit, carcasa acestor baterii este complet etanșată;
Au trecut peste 150 de ani de la dezvoltarea bateriei auto și structura sa de bază rămâne neschimbată pentru orice tip de baterie până în prezent. Elementele principale ale bateriei sunt: plăci de acid și plumb.
Design baterie
Bateriile moderne constau din următoarele elemente principale:
- Plăci (celule voltaice)
- Separatoare - interstraturi
- Borne de stâlp
- Carcasă etanșă (monobloc)
- Capacul carcasei
Celulele bateriei
Plăci baterie
ÎN dispozitiv tehnic Bateriile includ celule galvanice (plăci) - surse chimice de energie electrică. Sunt 6 dintre ele, sunt conectate între ele în serie folosind jumperi. Un terminal încărcat negativ al blocului este atașat la terminalul pozitiv al celuilalt.
Celulele galvanice sunt amplasate într-o carcasă separată și sunt separate prin pereți despărțitori. Împreună, bateriile formează o baterie.
Celula galvanică a bateriei unei mașini este o sursă reversibilă. curent chimic- asta înseamnă că ciclul încărcare-descărcare poate fi repetat de mai multe ori. Este alcătuit din doi electrozi (semi-blocuri) de polarități diferite - plăci de rețea de plumb. Electrozii sunt plasați într-o soluție de acid sulfuric (38%) și apă distilată. Amestecul lor este un electrolit - o substanță capabilă să conducă curentul.
Separatoare - interstraturi
Între electrozi, pentru a evita scurt-circuit, există un separator - un strat dielectric. Separatorul acționează ca un izolator și nu permite electrozilor cu polarități diferite să intre în contact, dar nu perturbă conductivitatea electrolitică a bateriei.
Separatorul este realizat din plastic cu structura microporoasa, sub forma unui plic, asezat pe elemente galvanice cu sarcina pozitiva. Această tehnică ajută ca masa activă din plăcile încărcate pozitiv să nu se așeze în partea de jos a monoblocului și să nu intre în contact cu plăcile încărcate negativ.
Dezvoltarea unui dispozitiv separator în formă de plic a permis companiilor producătoare de baterii să vină cu baterii cu întreținere redusă și fără întreținere.
Borne de stâlp
Bornele bateriei sunt realizate din plumb. Dimensiunea lor variaza in functie de polaritatea terminalului, deci cel pozitiv este mai mare in raport cu cel negativ. Această caracteristică nu este accidentală și servește drept protecție împotriva conectării incorecte a celulelor bateriei, ceea ce la rândul său elimină pierderea maselor active și ajută la evitarea reducerii performanței bateriei.
Carcasă sigilată pentru baterii
Carcasa bateriei (monobloc) a suferit evoluția din lemn, acoperit la interior cu tablă plumb, apoi - ebonită.
În anii 40 Primele carcase din materiale sintetice au apărut în secolul al XX-lea. Bateriile moderne sunt fabricate din polipropilenă sintetică. Materialele monoblocurilor se impun în ceea ce privește durabilitatea și siguranța acestora. Carcasa este proiectată pentru a rezista la contactul constant al componentelor chimice, vibrații și schimbări de temperatură.
Capacul carcasei
Scopul capacului carcasei este de a închide ermetic conexiunile între elemente ale bateriei. În bateriile anterioare, celulele aveau dopuri filetate concepute pentru a adăuga electrolit și pentru a elimina gazul în timpul funcționării bateriei. În proiectarea unei baterii fără întreținere, ștecherele nu sunt instalate deloc sau sunt bine închise. Gazele sunt îndepărtate folosind un sistem central de ventilație.
Este format din două părți și este echipat cu un labirint. Cu ajutorul unui labirint, vaporii de apă generați în timpul încărcării bateriei sunt condensați și curg înapoi în baterie. Capacul integreaza o priza centrala de gaz si un sistem de protectie la aprindere cu gaz. Protecția la aprindere se realizează la ieșirea de la ieșirea de gaz din baterie sub formă de disc rotund, se numește frită. Principiul de funcționare al fritei este trecerea liberă a gazului în atmosferă, dar atunci când gazul se aprinde, împiedicând spargerea focului pentru a preveni explozia bateriei.
Tipuri de baterii
Toate bateriile de mașină, așa cum am menționat mai devreme, sunt identice ca design și umplute cu electrolit, diferând doar puțin unele de altele. Fiecare modificare este concepută pentru a atinge un obiectiv specific în detrimentul altor caracteristici.
Baterie cu electrolit lichid
Sunt sisteme deschise, adică. gazul eliberat în timpul încărcării poate fi eliberat în atmosferă. Are excelent caracteristici de performanta, termen de valabilitate lung de până la 15 luni, dar nu există protecție împotriva scurgerilor de electroliți.
Economia bateriei
Acest tip de baterie este optim în ceea ce privește costul și durata de viață, consumă mai puțin plumb. Are o putere redusă de pornire la rece a motorului și o durată de viață ușor redusă (4 ani sau 80.000 km). În același timp, mai mult pret favorabil, greutate mai mică și curent de autodescărcare scăzut, care nu crește pe măsură ce bateria îmbătrânește. Poate fi folosit la mașini cu sistem start-stop.
Baterie îmbunătățită
Au o abreviere EFB(Enhanced Flooded Battery) – baterie îmbunătățită cu electrolit lichid. Din punct de vedere structural, ele se disting printr-o rețea mai groasă a electrodului negativ, care oferă o rezistență ridicată la coroziune atunci când sunt încărcate cu un curent ridicat, precum și adăugarea de carbon la masa activă a electrodului negativ, ceea ce duce la o capacitate de încărcare îmbunătățită.
Are protectie impotriva descărcare profundăși caracteristici de performanță excelente, dar nu există protecție împotriva scurgerilor de electroliți.
Designul său folosește un element de amestecare pasiv, reduce stratificarea electroliților, de exemplu. formarea de straturi cu diferite concentrații de acid sulfuric, care se concentrează în partea inferioară a celulelor galvanice, ceea ce duce la o densitate insuficientă a electroliților în partea superioară. Acest lucru se întâmplă atunci când procesele de încărcare și descărcare sunt repetate frecvent.
AGM baterie
Covoraș de sticlă absorbantă– fibra de sticla cu absorbanta foarte mare. Se mai numesc și recombinare și sunt folosite la mașinile cu sistem start-stop și funcție de recuperare a energiei. În astfel de baterii, electrolitul este adsorbit de un covor din fibră de sticlă. Sunt un sistem închis, adică. toate elementele galvanice sunt izolate de atmosferă prin supape.
Este protejat împotriva scurgerilor, chiar dacă carcasa bateriei este deteriorată, probabilitatea este nesemnificativă și se ridică la cel mult câțiva mililitri. Au o durată lungă de viață, caracteristici excelente de performanță și fiabilitate ridicată. Dar, pe de altă parte, are un cost ridicat și o sensibilitate mai mare la temperaturi ridicate.
Baterii cu gel
Există, de asemenea, baterii cu un electrolit asemănător gelului, care se formează prin adăugarea de acid silicic. Ele reprezintă obișnuit baterii cu plumb. Au o probabilitate foarte scăzută de pierdere a electroliților, rezistență ciclică mare și formare redusă de gaz. Distribuția lor în masă este limitată de o serie de dezavantaje serioase, precum: proprietăți de pornire deteriorate când temperaturi scăzute, cost ridicat, intoleranță la temperaturi ridicate și neadecvare asociată pentru instalare în compartimentul motor.
Dispozitive de deconectare a bateriei
Circuitul de conectare a bateriei poate folosi squibs sau relee de oprire pentru siguranță, mai ales dacă este situat în habitaclu sau portbagaj. Sarcina acestor elemente este de a deconecta firele de pornire și generatoare de la baterie în momentul unui accident, deoarece Scurtificarea acestor fire poate provoca un incendiu. Dar sursa de alimentare a rețelei de bord este păstrată pentru a asigura funcțiile de siguranță ( alarma, iluminat etc.)
Procese de încărcare și descărcare
Procesul de încărcare a bateriei înseamnă că acumulatorul acumulează energie electrică. Ca rezultat al acestui proces, energia electrică este transformată în energie chimică.
Bateria este alimentată de generator când motorul mașinii este pornit. Tensiunea pe care o produce o baterie încărcată standard în timpul funcționării este de 12,65 V.
Procesul de încărcare poate fi descris ca tranziția sulfatului de plumb și a apei formate în timpul descărcării bateriei în plumb, dioxid de plumb și acid sulfuric. În același timp, cantitatea de acid sulfuric devine mai mare, densitatea substanței electrolitice crește.
Ca urmare, se acumulează și se restabilește energia chimică, care este ulterior necesară pentru generarea de energie electrică.
Procesul de descărcare a bateriei este caracterizat prin eliberarea de energie electrică către consumatorii bateriei. Are loc un proces chimic invers - energia chimică este transformată în energie electrică.
Bateria este supusă unei proceduri de descărcare în prezența unui consumator de curent electric conectat la aceasta. În acest caz, acidul sulfuric se dezintegrează și, în consecință, conținutul său în substanța electrolitică scade.
Reacțiile chimice în curs contribuie la formarea apei (H2O). La nivel ridicat apă, densitatea electrolitului scade.
Descărcarea bateriei duce la formarea de sulfat de plumb. Acest efect este același pentru electrozii pozitivi și negativi.
Principalele caracteristici ale bateriei
Raportul de conversie a energiei
Energia furnizată bateriei atunci când bateria se încarcă este mai mare decât energia pe care o eliberează în timpul descărcării. Excesul de energie de „încărcare” față de energia de „descărcare” se bazează pe necesitatea acoperirii costurilor proceselor electrice și chimice.
Pentru încărcare completă ai nevoie de 105–110% din energia consumată anterior. Astfel, factorul de conversie va fi cuprins între 1,05 și 1,10.
Capacitate
Capacitatea bateriei este proporțională cu cantitatea de curent electric furnizată acesteia. Unitatea de măsură a capacității este amperi oră (Ah).
Indicatorii de capacitate sunt afectați de curentul de descărcare și de temperatură. Tinde să scadă odată cu creșterea curentului de descărcare și scăderea temperaturii, în special la valori mai mici de 0 grade.
Tensiune nominală
Tensiunea standard a fiecărui element de baterie corespunde cu 2 V, iar tensiunea întregului lanț de baterie este egală cu numărul de celule galvanice. Bateria mașinii este formată din 6 baterii, ceea ce corespunde unei capacități nominale de 12 V.
Curent de manivelă rece
Acest indicator caracterizează capacitățile de pornire ale bateriei atunci când funcționează în condiții de temperatură scăzută. Acest parametru este măsurat la –18 °C. Tensiunea unei baterii complet încărcate nu scade sub valoarea specificată pentru o anumită perioadă de timp. Nivelul de curent afectează pornirea motorului mașinii, deoarece cu cât valoarea curentului este mai mare la pornirea la rece, cu atât motorul va porni mai ușor în condiții de frig. ora de iarna an.
Voltaj
Tensiunea, a cărei valoare se măsoară între cei doi poli bornei bateriei - tensiunea la bornele.
Tensiunea de degajare– parametrul, la depășire, se formează apă în carcasa bateriei. Acest lucru se întâmplă atunci când tensiunea întregii baterii depășește valoarea maximă valoare valabilăîn timp ce 14,4 V.
Descompunerea apei produce hidrogen și oxigen, care se combină pentru a forma un gaz. Atenție - este exploziv!
Tensiune sau tensiune de repaus viteza de mers în gol – o stare când nu există nicio sarcină pe ieșirile bateriei. Ciclurile de încărcare și descărcare modifică tensiunea în circuit deschis. La reducerea cantităţii de acid sulfuric între celule galvanice Tensiunea în circuit deschis atinge valoarea sa finală - tensiunea de repaus.
AutoleekÎntrebarea 43: Baterii reîncărcabile (AB). Scop, conditii de munca. Cerințe de bază pentru baterii. Tipuri (tipuri) de baterii. Marcare. Amplasarea bateriilor pe vehiculele de transport.
O baterie este o sursă chimică de curent în care energia unei reacții chimice este convertită în mod repetat în energie electrică și invers. Astfel, bateria, având capacitatea de a converti energia chimică în energie electrică, este capabilă să o stocheze și să o stocheze pentru o perioadă lungă de timp. La încărcare, bateria acumulează energie electrică, iar atunci când este descărcată, o transferă consumatorului. O baterie de mașină modernă standard de 12 volți este formată din șase blocuri de plăci încărcate diferit conectate în serie, fiecare dintre acestea reprezentând cea mai simpla baterie cu o tensiune de ieșire de aproximativ 2 volți. Placa încărcată pozitiv (electrodul) este o rețea de plumb cu o masă activă de dioxid de plumb (PbO 2), iar electrodul cu semnul minus este o rețea cu o masă activă de plumb burete (Pb). Semiblocuri de plăci încărcate opus sunt introduse unele în altele. Pentru a evita scurtcircuitele între plăci, acestea sunt separate prin separatoare poroase din material izolator. Blocurile asamblate sunt plasate într-o carcasă și umplute cu electrolit (soluție de acid sulfuric cu o densitate de 1,27-1,29 g/cm3). Stâlpii (console) elementelor exterioare sunt conectați la pini de contact situati în afara carcasei - borns. Dacă o sarcină este conectată la baterie, atunci plăcile de plumb cu masa activă, electrolitul și sarcina formează un circuit închis. În interiorul bateriei începe o reacție chimică, în urma căreia masa activă a ambilor electrozi începe să schimbe compoziția inițială, transformându-se din plumb spongios și dioxidul acestuia în sulfat de plumb (sulfat de plumb PbSO 4), iar densitatea electrolitului începe. a cădea. Ca rezultat, în circuit se formează o mișcare direcționată a ionilor și curge un curent electric. Acest proces este o descărcare a bateriei. Când o sursă de curent externă este conectată la baterie, începe procesul invers - încărcarea. Când sunt încărcate, masa activă a plăcilor își restabilește compoziția inițială, iar densitatea electrolitului crește. Aceste procese chimice pot fi descrise prin următoarele ecuaţii: - pe placa pozitivă: PbO 2 + H 2 SO 4 = PbSO 4 + H 2 O + 2e; - pe placa negativă: Pb + H 2 SO 4 = PbSO 4 + H 2 - 2e. Din toate cele de mai sus rezultă că cantitatea de energie stocată de baterie (capacitate) este determinată de volumul de masă activă și electrolit. Întrucât o baterie de mașină de 12 volți este formată din șase celule de baterie conectate în serie pentru a forma o baterie, dispozitivul care se numește pur și simplu „baterie” în utilizarea de zi cu zi este de fapt o baterie cu mai multe baterii. Pentru prima dată, bateriile produse în serie au început să fie instalate pe mașinile Cadillac în 1912. La primele mașini, bateriile erau detașabile, deoarece din cauza lipsei unui generator la bord, după descărcare acestea trebuiau reîncărcate de la o sursă de curent externă. Într-o mașină, bateria îndeplinește trei funcții: în primul rând, pornește motorul, în al doilea rând, alimentează dispozitivele electrice de bord când motorul nu este pornit și, în sfârșit, când motorul este pornit, ajută generatorul atunci când nu poate face față. cu sarcina din rețeaua electrică de bord.
Design baterie
O baterie modernă constă din următoarele părți principale:
farfurii;
separatoare;
bornele de conectare.
monobloc (carcasă) care servește drept rezervor pentru electrolit;
Principalele tipuri de modele de baterii
În funcție de caracteristicile de proiectare, bateriile reîncărcabile pot fi împărțite în trei tipuri:
deservit;
întreținere redusă;
complet fără întreținere.
Baterii reparabile
Bateriile întreținute necesită monitorizarea constantă a nivelului electrolitului și a densității acestuia. Acest lucru se datorează faptului că în timpul fabricării plăcilor, se adaugă antimoniu (peste 4,5%) pentru a duce la creșterea rezistenței materialului lor și la îmbunătățirea proprietăților sale de turnare. Aceasta duce la faptul că descompunerea electrolitului (cu pierderea simultană de apă) are loc la tensiuni joase (14,3-14,4 V). Pentru a compensa consumul de apă, aceasta trebuie completată periodic prin orificiile închise cu dopuri. Dacă se pierde momentul unei scăderi accentuate a nivelului de electroliți, atunci va începe sulfatarea ireversibilă a plumbului și, în consecință, distrugerea masei active a plăcilor. Baterii cu întreținere redusă
Bateriile cu întreținere redusă au atât avantaje, cât și dezavantaje distincte. Avantajele includ consum redus de apă, rezistență ridicată la coroziune a plăcilor și autodescărcare scăzută. Dezavantajul este formarea ireversibilă a sulfatului de calciu în timpul supraîncărcărilor (implicate cu fierberea electrolitului) și a descărcărilor profunde. Pentru a reduce acest din urmă fenomen, unii producători fabrică baterii cu un design combinat: plăcile negative sunt realizate dintr-un aliaj de plumb de calciu, plăcile pozitive sunt realizate dintr-un aliaj cu conținut scăzut de antimoniu (cum ar fi bateriile vechi, funcționale). Marea majoritate a bateriilor fabricate de fabricile autohtone necesită întreținere redusă. În Europa, ca și în întreaga lume, bateriile care necesită întreținere redusă sunt înlocuite cu altele fără întreținere.
Baterii fără întreținere
Conform standardelor DIN, bateriile „fără întreținere” implică un consum de apă mai mic de 6 g/Ah. În practică, bateriile fără întreținere sunt acelea al căror design folosește un set de soluții menite să obțină o rată extrem de scăzută de consum de apă. Ca rezultat, se presupune că timpul de fierbere al volumului de electrolit critic pentru performanța bateriei depășește durata de viață a bateriei înainte de defectarea sa naturală din cauza distrugerii prin coroziune naturală a rețelelor. Proporția de antimoniu din plăcile de plumb ale bateriilor fără întreținere este mai mică de 2,5%.
Parametrii bateriei
Bateria este eficientă 100% la 27 o C. La minus 18 o C, eficiența bateriei scade cu 40%. Prin urmare, în climatele reci, valorilor parametrilor de funcționare li se acordă o importanță deosebită.
Marcajele bateriei
Bateriile reîncărcabile sunt marcate cu denumiri care fac posibilă determinarea fără ambiguitate a parametrilor lor principali: capacitate, curent de pornire la rece, tip de carcasă. Denumirile datei și/sau ale locului producției sunt opționale și, prin urmare, nu sunt standardizate. Marcarea poate fi împărțită (în raport cu condițiile noastre) în două grupuri mari:
marcare conform GOST;
Marcare conform DIN.
De exemplu, conform standardului GOST, marcarea bateriei 6ST-55PMA transportă următoarele informații: 6 - numărul de elemente (tensiune 2V) în baterie; ST - scopul bateriei (starter); 55 - capacitate nominală în amperi oră; P - material monobloc (copolimer de polietilenă cu polipropilenă); M - material separator (miplast); A - capac comun; Z - este disponibil sub formă completată și taxată. Conform marcajului standard DIN 5 74 012 068 poartă următoarele informații: 5 - un număr care arată „ordinea” valorii capacității; (5 - până la 100 A*oră, 6 - de la 100 la 200 A*oră, 7 - peste 200 A*oră); 74 - capacitate 74 A*ora; 012 - desemnarea din fabrică a tipului de carcasă, din care urmează dimensiunile carcasei, tipul de fixare și amplasarea știfturilor; 068 - curent de pornire 680 A conform standardului EN. O serie de producători străini de baterii își marchează bateriile într-un mod specific, indicând în marcaj nu capacitatea, ci valoarea curentului de pornire la rece, care, conform catalogului, poate fi comparată cu valoarea capacității nominale. Bateriile produse în SUA sau fabricate pentru vânzare pe piața din SUA sunt, de asemenea, marcate diferit. Un cod suplimentar, unic pentru fiecare producător, vă permite să aflați locul și data producției bateriei.
Funcționare cu baterie
Funcționarea bateriei în vehicule este permisă numai dacă releul-regulator este în stare de funcționare (la o tensiune de 13,8 V până la 14,2 V), curentul de scurgere nu este mai mare de 25 mA, densitatea electrolitului este în conformitate cu Tabelul 1 și nivelul electrolitului nu este mai mic decât marginea superioară a plăcilor.
La pornirea motorului, durata de funcționare a demarorului nu trebuie să depășească 10 secunde pentru mașinile cu carburator, 15 secunde pentru mașinile diesel. Dacă încercarea de pornire eșuează, trebuie să luați o pauză de 1 minut.
Când utilizați o baterie cel puțin o dată pe lună, trebuie să:
verificați și, dacă este necesar, curățați bateria de praf și murdărie. Electrolitul care ajunge pe suprafața bateriei trebuie îndepărtat cu o cârpă înmuiată într-o soluție 10% de amoniac sau sifon;
verificați și, dacă este necesar, curățați orificiile de ventilație de pe carcasa bateriei;
verificați nivelul electrolitului și, dacă este necesar, adăugați apă distilată la nivelul normal (pentru bateriile cu mufe); Este posibil să adăugați electrolit la baterie numai în cazurile în care se știe cu siguranță că scăderea nivelului de electrolit a avut loc din cauza stropirii acestuia (în bateriile deservite);
verificați fiabilitatea fixării bateriei în priza de instalare și etanșeitatea bornelor de conectare pe bornele polilor bateriei; Lubrifiați bornele de conectare cu vaselină tehnică.
Iarna, verificați mai des starea bateriei.
Verificați nivelul de încărcare a bateriei cel puțin o dată pe trimestru. Dacă este necesar, încărcați bateria conform secțiunii „Încărcarea bateriei”.
Descărcarea profundă a bateriei la temperaturi sub zero este inacceptabilă! Acest lucru duce la înghețarea electrolitului și distrugerea carcasei bateriei.
Bateriile reîncărcabile (AB) sunt folosite peste tot ca surse de energie mobile și staționare: în echipamentele de ridicare și transport, ca elemente de alimentare de urgență și de rezervă, ele stau la baza autonomiei. mare varietate dispozitive portabile. Înțelegerea modului în care funcționează o baterie vă va ajuta să vă încărcați corect smartphone-ul și să prelungiți durata de viață a bateriei mașinii.
Recenzie istorică
Dezvoltarea primei celule galvanice este creditată de fizicianul italian Alessandro Volta. El a efectuat o serie de experimente cu fenomene electrochimice în anii 1790 și, în jurul anului 1800, a creat prima baterie, pe care contemporanii săi o numeau „coloană voltaică”. Dispozitivul consta din discuri alternative de zinc și argint separate prin straturi de hârtie sau pânză care erau înmuiate într-o soluție de hidroxid de sodiu.
Aceste experimente au devenit baza lucrării lui Michael Faraday privind legile cantitative ale electrochimiei. El a descris principiul de funcționare al bateriei și, pe baza muncii omului de știință, au fost create primele elemente electrice comerciale. . Evoluția ulterioară a arătat astfel:
Proiectare și principiu de funcționare
O baterie este un dispozitiv care transformă energia reacțiilor chimice în energie electrică. Deși termenul "baterie" desemnează un ansamblu de două sau mai multe celule voltaice capabile de o astfel de conversie, el este aplicat în linii mari unei singure celule de acest tip.
Fiecare astfel de celulă are un catod (electrod pozitiv) și un anod (negativ). Acești electrozi sunt separați de un electrolit, permițând schimbul de ioni între ei. Materialele electrozilor și compoziția electroliților sunt selectate astfel încât să asigure suficient forta electromotoareîntre bornele bateriei.
Deoarece electrozii conțin un potențial limitat de energie chimică, bateria se va epuiza în timpul funcționării. Un tip de celulă voltaică care este concepută pentru a fi reîncărcată după ce a fost descărcată parțial sau complet se numește baterie. Un ansamblu de astfel de celule interconectate este o baterie reîncărcabilă. Funcționarea bateriei implică o schimbare ciclică a două stări:
- Încărcare - bateria funcționează ca un receptor de electricitate în interiorul celulelor, energia electrică este transformată în modificări chimice.
- Descărcare - dispozitivul funcționează ca sursă de curent electric prin transformarea energiei reacțiilor chimice în energie electrică.
Caracteristici de încărcare și descărcare
Energia folosită pentru a restabili capacitatea bateriei provine din încărcătoare conectat la rețeaua electrică. Pentru a forța curentul să curgă în interiorul celulelor, tensiunea sursei trebuie să fie mai mare decât cea a bateriei. Exces semnificativ din calculat tensiune de încărcare poate duce la defectarea bateriei.
Algoritmii de încărcare depind direct de modul în care este proiectată bateria și de tipul acesteia. De exemplu, unele baterii își pot umple în siguranță capacitatea din surse tensiune DC. Altele funcționează doar cu o sursă de curent reglabilă, capabilă să modifice parametrii în funcție de nivelul de încărcare.
Un proces de încărcare organizat incorect poate deteriora bateria. În cazuri extreme, bateria poate lua foc sau conținutul său poate exploda. Există baterii inteligente echipate cu dispozitive de monitorizare a tensiunii. Principalii parametri care ar trebui luați în considerare atunci când funcționează bateriile voltaice reversibile:
Tipuri de baterii
Din punct de vedere structural, bateriile variază în funcție de scopul lor și de tipul de reacții electrochimice care au loc în ele. În funcție de metoda de utilizare, bateriile pot fi împărțite în două categorii principale:
Pe lângă reîncărcarea lor, bateriile reîncărcabile, în comparație cu celulele galvanice convenționale, se caracterizează prin densitate mare de putere și performanțe bune chiar și la temperaturi scăzute. În funcție de compoziția electrolitului, materialele electrozilor și caracteristicile de proiectare, pot fi distinse trei tipuri comune de baterii.
plumb-acid
Aceste baterii au cea mai lungă istorie de popularitate ca surse de alimentare autonome. Majoritatea acestor baterii sunt fabricate din plăci sau grile de plumb, unde una dintre grile (electrodul pozitiv) este acoperită cu dioxid de plumb sub formă cristalină. Un electrolit format din acid sulfuric reacţionează între plumb şi dioxid de plumb pentru a forma sulfat de plumb. Mișcarea ionilor acestuia din urmă formează un curent de descărcare. Încărcarea are loc prin restabilirea sarcinii de dioxid de plumb la catod prin curent.
Acest tip de baterie a fost solicitat de mai bine de o sută de ani datorită următoarelor caracteristici:
- o gamă largă de posibilități atât pentru producerea de curenți puternici, cât și pentru cei slabi;
- fiabilitate pe sute de cicluri în prezența controlului încărcării;
- cost relativ scăzut (plumbul este mai ieftin pe capacitate decât nichelul, cadmiul, litiul sau argintul);
- durată lungă de valabilitate pentru un dispozitiv reîncărcabil;
- tensiune înaltă a unei singure celule;
- ușurință de fabricație (turnare, sudură, laminare).
Bateria auto este cea mai cunoscută sursă de energie reîncărcabilă cu plumb-acid. Sunt utilizate pe scară largă ca tracțiune în camionete, încărcătoare și altele vehicule. În timp ce majoritatea sunt portabile, unele pot cântări câteva tone.
Baterii alcaline
În acest tip de baterie, energia electrică este generată prin reacții chimice într-o soluție alcalină folosind diferite materiale pentru electrozi. Cele mai faimoase dintre ele:
Dispozitive reîncărcabile cu litiu
Acestea includ bateriile cu anod de litiu sau utilizarea ionilor de litiu în reacția electrochimică. Când au fost introduse, bateriile cu litiu metal s-au arătat promițătoare datorită potențialului lor impresionant de miniaturizare, dar s-au dovedit extrem de instabile din cauza riscului de reacții chimice violente la anod. Prin urmare, principalul succes comercial al acestui tip de baterie a avut loc odată cu utilizarea tehnologiilor litiu-ion, a căror esență a fost că, odată cu abandonarea anodului metalic, rolul electrolitului a fost preluat de săruri complexe de litiu. .
Datorită densității mari a energiei stocate și a auto-descărcării neglijabile, acest tip de baterie este popular ca sursă de energie pentru electronicele de larg consum. Principalul dezavantaj baterii cu litiu- risc de incendiu neașteptat din cauza supraîncălzirii. Chiar și cele mai moderne dintre ele sunt echipate cu suplimentare control electronic procesele de încărcare și descărcare din motive de siguranță. Bateriile cu litiu polimer sunt mai avansate în clasa lor. În loc de un electrolit lichid, folosesc unul polimer solid. Aceste baterii sunt mai ușoare decât bateriile convenționale cu ioni de litiu, dar din cauza prețului mare nu le-au putut înlocui complet.
Progresul nu stă pe loc. Acum inginerii și tehnologii dezvoltă modele structura fundamentala bateriile viitorului care vor înlocui bateriile litiu-ion.
Apariția nanomaterialelor poate da impuls unei noi runde de evoluție a bateriilor cu proprietăți atât de surprinzătoare pentru dispozitivele moderne precum încărcarea instantanee, elasticitatea, ultra-compactitatea și siguranța mediului.
O baterie este un dispozitiv care stochează energie sub formă chimică atunci când este conectată la o sursă DC, și apoi îl dă, transformându-l în electricitate. Este utilizat în mod repetat datorită capacității sale de recuperare și reversibilității reacțiilor chimice. Descărcat - încărcat din nou. Bateriile sunt folosite ca surse de alimentare autonome și de rezervă pentru echipamentele electrice și diverse dispozitive.
Dispozitiv cu baterie
Folosit de obicei la mașini. Să ne uităm la dispozitivul lor. 
Toate elementele sunt amplasate într-o carcasă din polipropilenă. Corpul este format dintr-un recipient împărțit în șase celule și un capac dotat cu sistem de drenaj pentru eliberarea presiunii și evacuarea gazului. Doi poli (borne) sunt ieșiți pe capac - pozitiv și negativ.
Conținutul fiecărei celule este un teanc de 16 plăci de plumb, a căror polaritate este alternativă. Opt plăci pozitive, unite printr-un suport, sunt electrodul pozitiv (catodul), opt plăci negative sunt electrodul negativ (anodul). Fiecare electrod este conectat la borna corespunzătoare a bateriei.
Pachetele de plăci din celule sunt scufundate într-un electrolit - o soluție de acid sulfuric și apă cu o densitate de 1,28 g/cm3.
Pentru a preveni scurtcircuitele, între plăcile electrozilor sunt introduse separatoare - plăci poroase care nu interferează cu circulația electrolitului și nu interacționează cu acesta.
O placă de electrod separată este o rețea realizată din plumb metalic în care este presat (uns) reactivul. Masa activă a catodului este dioxidul de plumb (PbO2), anodul este plumb-burete.
Principiul de funcționare al bateriilor
Principiul de funcționare al bateriei se bazează pe formarea unei diferențe de potențial între doi electrozi scufundați în electrolit. Când o sarcină (dispozitive electrice) este conectată la bornele bateriei, electrolitul și elementele active ale electrozilor reacționează. Are loc procesul de mișcare a electronilor, care, în esență, este un curent electric.
Când bateria este descărcată (sarcina este conectată), plumbul burete al anodului eliberează ioni de plumb divalenți pozitivi în electrolit. Electronii în exces se deplasează printr-un circuit electric extern închis către catod, unde ionii de plumb tetravalent sunt reduși la cei divalenți.
Când se combină cu ionii negativi ai reziduului de sulf al electrolitului, pe ambii electrozi se formează sulfat de plumb.
Ionii de oxigen din catodul de dioxid de plumb și ionii de hidrogen din electrolit se combină pentru a forma molecule de apă. Prin urmare, densitatea electrolitului scade. 
La încărcare, apar reacții inverse. Sub influența ionilor externi, ionii de plumb divalenți ai electrodului pozitiv cedează doi electroni și sunt oxidați în cei tetravalenți. Acești electroni se deplasează la anod și neutralizează ionii de plumb divalent, reducând plumbul din burete. La catod, prin reacții intermediare, se formează din nou dioxid de plumb.
Reacții chimice o celulă produce 2 V, așa că la bornele unei baterii cu 6 celule obțineți 12 V.
Din videoclip puteți afla mai detaliat cum funcționează bateria:
