Что такое сурьма в аккумуляторах

Виды современных аккумуляторов для автомобилей и перспективы развития

Сегодня существует множество различных аккумуляторов. Они используются в самых разных сферах жизни человека. В качестве примера можно привести аккумуляторы в различной портативной электронике, ИБП и так далее. Но самым распространённым видом аккумуляторов на сегодняшний день являются АКБ для автомобилей. Любой автовладелец знает, что такое автомобильный стартерный аккумулятор. Эти устройства работают под капотом миллионов автомобилей по всему миру. Но не все эти аккумуляторные батареи одинаковы. Сегодня мы поговорим о видах аккумуляторов для автомобиля.

Что такое аккумулятор и для чего он нужен в автомобиле?

Аккумулятор представляет собой химический источник тока, который включает в свой состав нескольких элементов питания. Поэтому он также носит название аккумуляторной батареи. Объединение сразу нескольких элементов даёт больший результирующий ток и напряжение. В автомобилях наиболее распространён вид аккумуляторов с 6 элементами (ещё их называют банками), которых выдают напряжение примерно 2.1 вольт. В результате АКБ выдаёт напряжение примерно 12.6 вольт.

Первый аккумулятор этого типа разработал французский учёный Гастон Планте, который жил более 150 лет назад. Аккумуляторы с тех пор усовершенствовались, но конструкция и принцип работы АКБ дошли до нас в неизменном виде. Сегодня можно встретить различные виды аккумуляторов, которые отличаются составом электролита и материалами электродов. Наверняка все слышали о никель─кадмиевых батареях, Ni-MH, Li-ion и ряда других.

Но в качестве стартерных автомобильных аккумуляторов на сегодняшний день применяются лишь свинцово-кислотные. Объясняется это тем, что этот вид аккумуляторов имеет высокую энергетическую ёмкость. Свинцово-кислотные АКБ могут в течение короткого интервала времени выдавать большой электрический ток. Именно это и требуется для стартера, который прокручивает коленчатый вал при запуске двигателя. И замены этих аккумуляторным батареям пока нет, несмотря на то, свинец и серная кислота (в составе электролита) являются вредными и опасными веществами.

Корпус свинцовой аккумуляторной батареи выполняется из пластика, устойчивого к воздействию кислоты. Какая кислота в аккумуляторе автомобиля вы сможете узнать из статьи по ссылке. Для изготовления электродов, как и раньше, применяется свинец. Но со времён Гастона Планте производители научились легировать свинец всевозможными добавками для достижения определённых характеристик аккумулятора. На сегодняшний день существует несколько видов аккумуляторов для автомобиля, которые рассмотрены ниже.
Вернуться к содержанию

Основные виды автомобильных аккумуляторных батарей

Сурьмянистые АКБ

Это устаревший тип автомобильных аккумуляторов, в свинцовых пластинах которых содержится более 5 процентов сурьмы. Модели современных АКБ содержат в составе пластин значительно меньше сурьмы (Sb). Роль сурьмы в аккумуляторных пластина – это увеличение их прочности. Чистый свинец очень мягкий и не в чистом виде не подходит для использования в АКБ. Сурьма вызывает резкую активизацию процесса электролиза, который начинается в батарее при напряжении 12 вольт. При этом выделяются водород с кислородом. Это выглядит как закипание электролита.

В сурьмянистых аккумуляторах присутствует большой расход воды из электролита. В результате понижения уровня электролита оголяются пластины электродов. Чтобы этого не происходило нужно периодически доливать в банки дистиллированную воду. В результате сурьмянистый вид автомобильных аккумуляторов часто называют обслуживаемыми. Хотя современные разновидности автомобильных аккумуляторов также имеют элементы конструкции, необходимые для обслуживания.

Сейчас сурьмянистые батареи уже не используются в качестве стартерных. Их сменили другие, более прогрессивные модификации АКБ. Этот тип аккумуляторов ещё сохранился в разных стационарных источниках тока, где требуется неприхотливость батареи. А современные автомобильные аккумуляторы выпускаются со значительно меньшим содержанием сурьмы.
Вернуться к содержанию

Малосурьмянистые АКБ

Пластины с уменьшенным содержанием сурьмы стали использоваться для того, чтобы снизить интенсивность испарения воды из электролита. К малосурьмянистым видам аккумуляторов относятся те, что имеют в составе пластин менее 5 процентов сурьмы. В результате их применения удалось уйти от проблемы частой доливки дистиллированной воды. Но это не значит, что такие аккумуляторы совсем не нуждаются в обслуживании.

Ещё одним преимуществом этого типа автомобильных аккумуляторов является меньшая степень саморазряда батареи при хранении, чем у старых сурьмянистых моделей. Эти АКБ часто называют необслуживаемыми, но правильнее будет называть их малообслуживаемыми. Ведь заявление о том, что они не нуждаются в обслуживании, это рекламный лозунг. Потери воды из электролита все равно присутствуют. Поэтому проверять уровень и доливать дистиллированную воду все равно нужно.

К преимуществам малосурьмянистых аккумуляторов можно отнести их терпимость к электрическим параметрам бортовой сети автомобиля. Если в сети возникают перепады напряжения, то параметры батареи не сильно страдают от этого. Этого нельзя сказать о более современных видах автомобильных аккумуляторов: кальциевых, AGM, гелевых. Специалисты считают, что малосурьмянистый вид аккумуляторов лучше всего годиться для эксплуатации на легковых автомобилях отечественного производства. Это вызвано тем, что пока ещё не на всех российских авто обеспечивается стабильность напряжения в бортовой сети. При этом этот вид АКБ имеет доступную цену.
Вернуться к содержанию

Кальциевые АКБ

Добавление кальция в свинцовые решётки вместо сурьмы стало решением по уменьшению испарения воды в АКБ. Часто на аккумуляторах этого вида можно встретить маркировку типа Ca/Ca. Такое обозначение говорит о том, что кальций содержится в решётках положительных и отрицательных электродов. Некоторые производители ещё добавляют в небольшом количестве серебро. Это позволяет снизить внутреннее сопротивление батареи, увеличить КПД и ёмкость. Но главной особенностью кальциевых АКБ стало снижение интенсивности электролиза и, соответственно, падение уровня электролита.

Сейчас выпускаются модели кальциевых аккумуляторов, в которых за весь срок эксплуатации испарение воды практически отсутствует. В результате владельцу автомобиля не нужно проверять уровень электролита и его плотность. И в этом случае название необслуживаемые батареи будет справедливо. Помимо незначительного расхода воды, аккумуляторы кальциевого типа имеют низкую степень саморазряда. По сравнению с сурьмянистыми аккумуляторами саморазряд меньше примерно на 70 процентов. В результате батареи вида Ca/Ca могут значительно дольше сохранять свои эксплуатационные характеристики при хранении. По сути, замена сурьмы кальцием увеличило напряжение, необходимое для старта процесса электролиза, с 12 до 16 вольт. Поэтому и перезаряд стал не столь критичен.

Но любое устройство имеет как преимущества, так и недостатки. Кальциевые АКБ гораздо более чувствительны к сильному разряду, чем другие виды аккумуляторов для автомобилей. Хватает 3─4 сильных разрядов и ёмкость аккумулятора необратимо падает. Это означает, что сильно уменьшается количество накапливаемого батареей тока. В этом случае АКБ придётся менять.

Также стоит отметить, что кальциевый вид аккумуляторов чувствителен к стабильности электрических характеристик бортовой сети авто. Они не любят сильные перепады напряжения. Поэтому перед установкой такой батареи удостоверьтесь в исправности генератора, регулятора напряжения и других устройств в сети авто.

Кроме того, цена аккумуляторов кальциевого типа несколько выше, чем малосурьмянистых АКБ. Обычно аккумуляторные батареи Ca/Ca ставят на иномарки со стандартным набором опций. На таких авто стоит качественное электрооборудование и гарантируется стабильность электрических характеристик. При выборе этого вида аккумуляторов, не забывайте, что при их эксплуатации нельзя допускать глубокого разряда батареи.
Вернуться к содержанию

Гибридные АКБ

На корпусе таких аккумуляторов можно встретить обозначение Ca+ или Ca/Sb. Решётки электродов в таких АКБ производятся по различным технологиям. Положительные изготавливаются с добавлением сурьмы, отрицательные по кальциевой технологии. Гибридные автомобильные аккумуляторы являются попыткой объединить плюсы этих типов батарей. В результате и характеристики получились средние.

Расход воды в гибридных АКБ меньше, чем у малосурьмянистых, но больше Ca/Ca. Зато этот вид аккумуляторов более устойчив к глубокому разряду и перепадам напряжения в электрической подсистеме автомобиля. Подробнее о гибридных автомобильных аккумуляторах в отдельной статье.
Вернуться к содержанию

AGM и гелевые батареи

Аккумуляторы, выпускаемые по технологии AMG и GEL (обычно именуемые гелевыми), имеют электролит в связанном виде. Этот вид батарей стал попыткой решить проблему безопасной эксплуатации батарей. Ведь в классических батареях электролит может вытечь при переворачивании или повреждении корпуса. Серная кислота является агрессивным веществом и представляет опасность для организма человека. Поэтому проблему решили за счёт помещения электролита в связанное состояние и снижения его текучести. Кроме повышения безопасности в гелевых аккумуляторах, удалось уменьшить осыпание активной массы пластин.

Отличия между технологиями AMG и GEL заключается в способе связывания электролита. В АКБ вида AGM электролитом пропитывается пористое стекловолокно, которое находится между пластинами. AGM расшифровывается как Absorbent Glass Mat или в переводе на русский «абсорбирующий стекломатериал». По технологии GEL электролит переводят в гелеобразное состояние с помощью добавок соединений кремния. Часто аккумуляторы, выполненные по этим технологиям, обобщенно называют гелевыми. Цены на гелевые аккумуляторы можете посмотреть в обзоре по ссылке.

Поскольку этот тип аккумуляторов не содержит жидкого электролита, они не боятся установки в наклонном положении. Но, несмотря на заявления маркетологов, эксплуатировать эти АКБ в перевёрнутом положении не следует. К преимуществам гелевых аккумуляторов обоих видов следует отнести низкий саморазряд и высокую устойчивость к вибрации. К преимуществам гелевых аккумуляторных батарей следует отнести ещё одно их свойство. Они могут выдавать высокий пусковой ток вне зависимости от заряда батареи и практически до полного разряда АКБ. После глубокого разряда они полностью восстанавливают свою ёмкость и могут выдержать большое количество циклов заряд-разряд (около 200).

А вот к процессу зарядки батареи гелевые АКБ очень чувствительны. Заряд этого вида аккумуляторов проводится меньшими значениями тока, чем в случае с классическими свинцово-кислотными моделями. Они требуют использования зарядного устройства со специальными возможностями.

Продавцы сегодня предлагают универсальные модели зарядных устройств, но относится к их выбору нужно внимательно. Вот статья о требованиях к зарядному устройству для гелевых аккумуляторов. Также советуем прочитать материал о том, как заряжать гелевый аккумулятор. Кроме того, АКБ гелевого типа требовательны к стабильности электрических параметров в бортовой сети авто.

На морозе гелевые аккумуляторы, также как и АКБ с жидким электролитом, могут капризничать. При отрицательных температурах падает проводимость гелеобразного электролита. Срок эксплуатации этого вида батарей в идеале составляет десять лет. Но на практике стоит рассчитывать на 6─7 лет. В некоторых случаях такие АКБ можно восстановить. О том, как восстановить гелевый аккумулятор, читайте в статье по ссылке. В автомобилях они используются меньше, чем остальные виды батарей. Их распространение ограничивает высокая стоимость. Гораздо чаще их можно встретить в ИБП (источники бесперебойного питания), в мотоциклетной технике, водных транспортных средствах. Гелевые батареи в автомобилях можно встретить на дорогих иномарках класса премиум и внедорожниках, где присутствует большое количество потребителей электрического тока. Читайте подробнее о гелевых аккумуляторах.
Вернуться к содержанию

Щелочные АКБ

Этот тип батарей использует в качестве электролита щёлочь, а не кислоту. Щелочных аккумуляторов существует достаточно много, но лишь два типа предназначены для применения в роли стартерных АКБ на авто. Стоит отметить, что щелочные аккумуляторы встречаются в автомобилях очень редко. Гораздо чаще они применяются в складской технике в роли тяговых АКБ.

Ni─Cd аккумуляторы имеют положительные электроды с покрытием NiO(OH) (гидроксооксид Ni или метагидроксид Ni или гидрат окиси Ni III). Минусовые электроды покрытие смесью железа с кадмием.

Положительные электроды в батарее никель-железо аналогично покрыты гидроксооксидом Ni. А вот отрицательный электрод выполнен из железа. В качестве электролита в этих видах АКБ используется едкий калий (КОН). Пластины здесь, как и в свинцово-кислотных батареях, находятся в «конвертах». Но выполнены они из перфорированных металлических пластин. Активная масса запрессована в эти конверты, что значительно повышает устойчивость аккумулятора к вибрации.

Стоит отметить, что в АКБ щелочного типа различается число положительных и отрицательных электродов. В никель─кадмиевом типе на 1 плюсовую пластину больше, чем минусовых. Сами пластины расположены по краям и соединены с корпусом аккумулятора. В типе никель-железо на одну отрицательную пластину больше, чем плюсовых. В батареях щелочного типа требуется значительно меньше электролита, чем в кислотных, поскольку при прохождении реакции он не расходуется.

• Легко переносят переразряд. Хранение этого вида батарей осуществляется практически без потери эксплуатационных характеристик;
• Аккумуляторы щелочного типа значительно лучше работают при отрицательных температурах;
• Щелочные имеют саморазряд ниже кислотных АКБ;
• Отсутствуют вредные испарения;
• Накапливать большую ёмкость на единицу своей массы. В результате при эксплуатации в роли тяговых могут отдавать ток большее количество времени.

Недостатки щелочных аккумуляторов:

• Щелочные аккумуляторы имеют меньшее напряжение, чем у свинцово-кислотных. В результате для достижения нужного напряжения требуется объединять большее число банок, а, значит, увеличиваются габариты;
• Цена щелочных батарей значительно выше кислотных.

В данный момент стартерные щелочные батареи выпускаются лишь для некоторых грузовых автомобилей. Основная область применения щелочных батарей – это тяговые аккумуляторы (например, для складской техники). Что касается использования их на легковых авто, то пока это выглядит нецелесообразно.
Вернуться к содержанию

Литий-ионные АКБ

Литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы на данный момент являются очень перспективными в плане дополнительных источников электрического тока. В этом случае носителями тока выступают ионы лития. При этом материал электродов очень часто изменяется вместе с совершенствованием этой технологии. На начальном этапе разработок в качестве отрицательного электрода использовался металлический литий. Из-за высокой взрывоопасности его заменили графитом. В роли положительного электрода использовались различные оксиды лития, которые добавляли марганец или кобальт. В современных образцах литий─ионных АКБ их заменяют литий─ферро─фосфатными сплавами, поскольку они меньше стоят, имеют меньшую токсичность и проще перерабатываются.

• Большая удельная электрическая ёмкость (то есть, ёмкость на единицу массы АКБ);
• Напряжение отдельного элемента больше, чем у стандартных свинцово-кислотных. 4 вольта против 2 вольт у классического элемента.
• Низкий степень саморазряда.

У Li─ion типа есть и недостатки. Причём они достаточно серьёзные и не дают массово использовать такие аккумуляторы в автомобилях.

Минусы литий─ионных аккумуляторов:

• Чувствительны к отрицательным температурам. При снижении температуры падает ток, отдаваемый Li─ion батареей;
• Число циклов заряд-разряд на данный момент небольшое (примерно 500);
• Старение литий─ионных АКБ. То есть, во время хранения снижается их ёмкость. За два года ёмкость уменьшается примерно на 20 процентов;
• Чувствительность к глубокому разряду;
• Мощность Li-ion аккумуляторов недостаточная для применения их в качестве стартерных аккумуляторов.

В основном литий─ионные батареи используются для обеспечения питанием различной мобильной электроники. Если разработчики избавятся от недостатков литий─ионных аккумуляторов, то они могут заменить кислотные батареи.
Вернуться к содержанию

Что в будущем?

Работы по совершенствованию видов аккумуляторных батарей ведутся постоянно. Направления разные: увеличение энергоёмкости, повышение морозоустойчивости, подбор экологичных и безопасных материалов. Все это диктуют требования к аккумуляторным батареям:

• Уменьшение габаритов;
• Использование АКБ в любых климатических зонах;
• Повышение безопасности эксплуатации и упрощение утилизации автомобильных аккумуляторов.

Как считают специалисты, свинцово-кислотные аккумуляторы постепенно будут уходить в прошлое. Современные гелевые аккумуляторы являются промежуточным звеном в эволюции батарей. В будущем автомобильные аккумуляторные батареи не будут иметь жидкости в целях безопасности. Кроме того, они смогут принимать различную форму для удобства установки. Конечно, со временем будут уменьшаться габариты при увеличении электрических характеристик.
Вернуться к содержанию

Опрос

Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Это поможет развитию сайта. Исправления и дополнения к материалу, а также ваше мнение по видам автомобильных аккумуляторов, оставляйте в комментариях ниже. Голосуйте в опросе и оценивайте статью.
Вернуться к содержанию

Аккумуляторы. Виды химии и конструкции. Sb/Sb, Sb/Ca, Ca/Ca, Silver, GEL, AGM, VRLA, EFB.

Итак, по химии:
малосурьмянистые (Sb/Sb) – это обычная старая-дедовская свинцовая батарея с добавками в пластины сурьмы.
+ не боятся глубоких разрядов
+ легко зарядить даже при плотности электролита практически «до воды».
— подвержены наибольшему саморазряду,
— выкипанию воды из раствора электролита.

Технология Ca/Ca – пришла на смену классической малосурьмянистой (Sb/Sb).
Использования кальция в качестве легирующей добавки позволяет избегать выкипания. При достижении заряда, батарея «перестает брать ток». Это дает возможность делать необслуживаемые аккумуляторы. Благодаря технологии Ca/Ca аккумулятор становится также более устойчив к саморазряду в состоянии бездействия и характеризуется высокими стартовыми токами
+ высокие стартовые токи при любых погодных условиях (лично мне устойчивость к разряду гораздо важнее).
+ снижение саморазряда на 30 % и расхода воды на 80% по сравнению с малосурьмянистыми.
— неустойчивость к глубоким разрядам. Разряжать Сa/Сa ниже границы чем 70% заряда не рекомендуется. Кальциевые батареи, пережившие хотя бы 1 полный разряд (ниже 10,8 В), теряют до 50% своей емкости!
Сульфат кальция не растворяется в воде, а в электролите он растворяется с большим трудом. Поэтому, при глубоких разрядах сульфат кальция заклеивает поры (закупорка пластин) и затрудняет последующий заряд:
При КТЦ, если разряжать, то не ниже 11,8В (при этом с риском не вернуть назад прежнюю ёмкость АКБ) или 12В (неглубокий КТЦ), т.к. 11,8В НРЦ (Напряжение Разомкнутой Цепи) на кальциевом АКБ говорит о 0% его SOC (State_of_Charge), напряжение 100% заряженного АКБ составляет 12,8В.
Если плотность электролита аккумуляторной батареи составляет менее 1,17 г/см3 (SOC составляет менее 25%, что соответствует напряжению менее 12В), то такая батарея подлежит замене новой, так как в этом случае восстановить нормальное функционирование аккумуляторной батареи с помощью ее заряда уже невозможно (!).
Заряжать кальциевый АКБ нужно не выше 14,4В и зарядным током не более 10% от номинальной ёмкости АКБ (справедливо при +20С внешней температуры).

Технология Sb/Ca или Гибридная — в отрицательные электроды добавляется кальций, а в положительные – сурьма
+ Наличие кальция в пластинах снижает выкипание воды из электролита, что приводит к увеличению срока службы аккумуляторной батареи.
+ устойчивы к глубокому саморазряду (? т.е. сами глубоко не разряжаются или глубокий разряд не несет фатальных последствий?)
+ высокий цикл разрядов-зарядов по сравнению с сурьмянистой технологией;
+ Свинцовые пластины становятся крепкими, и батарея приобретает очень важное свойство – виброустойчивость. (? не видел чтобы пластины гнулись при штатной эксплуатации)
Гибридные батареи являются золотой серединой. Они довольно стойки к глубоким разрядам, при этом значительно меньше подвержены выкипанию и саморазряду по сравнению с малосурьмянистыми.

Кальциевые и гибридные аккумуляторы в гораздо меньшей степени подвержены выкипаемости еще и потому, что состав их свинца обеспечивает свойства своеобразной «самовыключаемости» — они перестают принимать ток, когда заряжены на 95-97 %
Позволяет пластины делать более тонкими, благодаря чему количество их увеличивается.
Расчетный срок службы до 5 лет (до 5 лет — МАЛОВАТО!)

Технология Ca/Ca + Silver – дороже, но лишена недостатков батарей предыдущих типов.
+ являются полностью необслуживаемыми,
+ характеризуются высокими стартовыми токами,
+ высокими показателями тока холодной прокрутки,
+ низким уровнем саморазряда,
+ устойчивостью пластин к коррозии,
+ длительным сроком эксплуатации (более 5 лет),
+ увеличенным сроком хранения без подзарядки.
— дороже.

Теперь по конструкции:

VRLA — Valve Regulated Lead Acid — Свинцово-кислотная с клапаном или «обычные» — Один аккумулятор состоит из блока положительных и отрицательных пластин, которые вместе создают напряжение 12 В. Пластины состоят из свинцовых решеток, которые заполнены активным электролитом. Положительные пластины изготовлены из двуокиси свинца, отрицательные — из чистого свинца. Между ними установлен сепаратор. Он разделяет пластины, предотвращая замыкание, но электролит может проходить через его мельчайшие поры. Электролит — это токопроводящая жидкость, которая примерно состоит из 37% концентрированной серной кислоты и 63% дистиллированной воды.

Разрушение свинцовых пластин является неизбежным результатом при реакции электролиза. А если это так, то замедлить этот процесс и предотвратить внутреннее замыкание цепи — главная задача.

AGM (Absorbent Glass Mat) — электроды представляют из себя сетку в обмазке, скрученную в рулон, между электродами — стекломат, конструкция схожа с конденсаторами. Такая конструкция позволяет уменьшить толщину электродов без потери общей прочности и риска осыпания обмазки, соотв., увеличить площадь электродов и уменьшить расстояние между ними. Следствие — уменьшение внутреннего сопротивления — увеличение пускового тока. Электролит ЖИДКИЙ, но не вытекает поскольку находится в адсорбированном состоянии в особых стекловолоконных матах, облегающих пластины. Блоки пластин в таких АКБ плотно прижаты друг к другу, что помогает гораздо лучше удерживать активную массу на их решетках, чем в обычных стартерных батареях. обеспечивают в три раза больше циклов разряда-заряда, а их пусковая мощность процентов на 30 выше, чем у традиционных батарей.
+ обеспечивают в три раза больше циклов разряда-заряда,
+ пусковая мощность процентов на 30 выше, чем у традиционных батарей.
+ Не боится глубокого разряда. Даже среднестатистический аккумулятор AGM должен выдержать, как минимум, две сотни полных разрядок (на ноль), не менее пятисот разрядов до 50% и тысячу на 20-30%.
+ Не боятся механического повреждения
+ Разрешена транспортировка и эксплуатация практически в любом положении.
+ Срок службы AGM составляет от 5 до 12 лет (при обязательном соблюдении правил зарядки).
+ Нейтральны к высокой температуре окружающей среды (например, в подкапотном пространстве автомобиля).
— Данный тип батарей весьма чувствителен к перезарядке. Это значит, что, если автомобиль не оснащен устройством, исключающим избыток заряда, — от покупки таких аккумуляторов стоит воздержаться.
— Урон им могут нанести чрезмерные значения тока и напряжения. Оптимальным током для зарядки считается ток в 10% от номинала. Макс. напряжение — 14.4В, напряжение буферного режима (хранения) — 13,8В.
— стоит почти вдвое дороже обычного
* У меня есть подозрение, что выпускаются они по «серебряной» технологии. А нет! Нашел упоминание про Ca/
Sb.
* Также мне непонятно, что там такого, что стОят они в 2, а то и более раза дороже. АААааа! Вот оно что! «эксклюзивные права на «спираль» в аккумуляторах запатентованы.»

Типы аккумуляторов

Введение

Аккумуляторная батарея (АКБ) – это источник электроэнергии и один из самых важных элементов внутреннего устройства автомобиля. При неправильной эксплуатации она может «сдать» довольно быстро или даже полностью выйти из строя. Но даже в самых идеальных условиях мало какая батарея сможет продержаться дольше 7-8 лет, и ее придется менять в любом случае. «Но какую выбрать?» – спросит удивленный автовладелец, наблюдая разницу в ценах и типах. В статье мы разберем, какие виды аккумуляторов для автомобилей вообще существуют и дадим пару советов, какой из них лучше поставить под капот.

Какие типы аккумуляторов бывают

Несмотря на то, что внешне аккумуляторы кажутся очень разными, внутри они устроены примерено одинаково. Типичный АКБ для автомобиля представляет собой короб с шестью банками и электродами в виде собранных в пакеты пластин (с разной полярностью – положительной или отрицательной), которые омывает специальная жидкость или гель (электролит). Самыми распространенными являются кислотные батареи, названные так, потому что внутрь заливается серная кислота. Если сравнивать их с аналогами, то такие изделия обладают выдающейся энергоемкостью и могут за короткий момент отдавать больший ток, который намного эффективнее прокрутит коленчатый вал в момент пуска. Кроме электричества они также является источником вредных испарений, которые производит серная кислота и свинец, из которого сделаны пластины. Чтобы как-то снизить негативное воздействие на здоровье человека и не допустить протекания, стенки коробов изготавливаются из прочной пластмассы, способной держать серную кислоту.

Классификация аккумуляторных батарей происходит большей частью по составу электродов, а также по видам электролита. Свинцовые пластины могут быть покрыты разными химическими веществами и соединениями: кальцием, сурьмой и др. Всего существует восемь видов автомобильных аккумуляторов:

Кажется, что вариантов очень много, но это не совсем так. О каждом мы поговорим в подробностях.

Сурьмянистые

Это классический вид аккумуляторов, который появился под капотом у автомобилей раньше всех остальных. Названы они так из-за содержания сурьмы в составе свинцовых пластин (5% и более). Поэтому они обычно маркируются знаком Sb.

В чистом виде свинец – это очень мягкий металл, который быстро разрушается под внешним воздействием. Сурьму стали добавлять в его состав, чтобы укрепить материал и сделать его более пригодным для удержания и выработки электрозаряда. Существенным недостатком сурьмянистого покрытия является тот факт, что он сильно ускоряет процесс электролиза, и вода начинает быстро выкипать, приводя к оголению электродов и их последующему осыпанию. Порча электродов в конце концов приведет к замыканию и выходу аккумуляторной батареи из строя. Чтобы не допустить этого, владельцам сурьмянистых АКБ приходится ежемесячно проверять уровень электролита, замерять плотность и доливать дистиллированную воду, когда жидкость выкипит слишком сильно. Из-за этого сурьмянистые аккумуляторы причислили к числу обслуживаемых моделей, которые быстро приходят в негодность, если забыть вовремя восполнить долить воду.

Если говорить о безусловных достоинствах сурьмянистых батарей, то это их невысокая стоимость, неприхотливость и противостояние глубоким разрядам. Недостатки: большой саморазряд, слабый пусковой ток, небольшой период службы (3-4 года активного использования) боязнь качки и переворачивания вверх дном.

По-настоящему задумываться о достоинствах и недостатках сурьмянистых моделей не слишком актуально, так как более продвинутые виды автомобильных АКБ уже полностью вытеснили их с полок автомагазинов. Сейчас сильно устаревшие сурьмянистые аккумуляторные батареи можно встретить разве что на очень старых авто.

Малосурьмянистые

Подвид сурьмянистых аккумуляторов со сниженным количеством сурьмы (ее там 2-4%), что существенно снижает потери от быстрого выкипания. Регулярно проверять уровень жидкости все еще нужно, но не так часто, как в сурьмянистой версии. Так что их можно назвать малообслуживаемыми.

Неоспоримое достоинство малосурьмянистых аккумуляторов – это небольшая цена и низкий уровень саморазряда при хранении, если сравнивать их с сурьмянистыми аналогами. Еще они крайне неприхотливы к электрическим параметром автомобиля, так что их можно использовать на абсолютном большинстве вариантов бортовых сетей – перепады напряжения им совершенно не вредны, в отличие от самых передовых аккумуляторных батарей: AGM, кальциевых и гелевых, которые могут быть очень чувствительны к параметрам авто (о чем ниже).

Кальциевые

Из-за того, что сурьма постоянно приводила к ускоренному выкипанию жидкости, от нее скоро отказались и стали покрывать решетки электродов обоих полюсов другим металлом – кальцием (отсюда маркировка Ca/Ca). В ряде случаев к кальцию добавляют и небольшую долю серебра, чтобы уменьшить внутреннее сопротивление, а также увеличить КПД.

На кальциевых аккумуляторных батареях напряжение начала электролиза воды повысилось с 2 до 3,6 В, и поэтому никакой перезаряд и выкипание такому изделию не грозит. Из-за этого кальциевые аккумуляторы причислены к необслуживаемым типам. Потери жидкости в процессе их работы настолько малы, что очень многие модели вообще не предполагают возможности открыть корпус и восполнить недостаток воды. Они обладают большей энергоемкостью и более мощными пусковыми токами. Еще одно их достоинство – это уровень саморазряда, который на 70% ниже, чем на малосурьмянистых батареях. Так что кальциевые АКБ можно хранить без использования по прямому назначению намного дольше. При активной эксплуатации на борту авто живет такое изделие не более 5-6 лет.

Однако в бочке меда присутствует и пара ложечек дегтя. Кальциевые аккумуляторы продаются по повышенным ценам (в сравнении с малосурьмянистыми и сурьмянистыми), боятся переворачивания и очень плохо переносят глубокие разряды. Если 3-4 раза они полностью лишатся энергии, то энергоемкость снизится на 80% и вернуть ее будет уже невозможно. Несколько таких циклов полного разряда отправят автомобильную АКБ в утиль. Еще одна проблема – это высокая чувствительность к перепадам напряжения, что часто случается на отечественных марках, у которых бортовая сеть очень нестабильна. Скачок напряжения и кальциевый аккумулятор рискует прийти в негодность или серьезно поступиться своими эксплуатационными качествами.

Гибридные

Гибридные модели (Hybrid battery) совмещают достоинства сурьмянистых и кальциевых батарей. Названы они так потому, что электроды разных полюсов обогащаются разным металлом: сурьмой покрывают «плюс», а кальцием «минус». Иногда также, как и у кальция, добавляют немного серебра. Маркируются знаками Ca+ или Sb/Ca.

Они являются промежуточным вариантом, так как имеют усредненные характеристики пускового тока и энергоемкости – поменьше, чем у кальциевого, но больше сурьмянистого типа. Они предполагают обслуживание (доливать дистиллированную воду требуется раз в полгода), но не требуют такого щепетильного ухода, как изделия с сурьмой. Хорошо сопротивляются глубоким разрядам и перезарядам. Перепады напряжения также для них не столь губительны, как для кальциевых АКБ. Продаются они по наиболее сбалансированной стоимости к своим полезным свойствам и служат 5 лет.

Гелевые

Основное отличие гелевых аккумуляторов (маркируются знаком GEL) от кислотных в том, что их электролит находится не в жидком, а в гелеобразном состоянии. Такое решение практически исключило протекание жидкости из-за небрежного отношения.

Гель практически не выкипает, а это значит внутренности надежно защищены от перенагрева и осыпания. Благодаря электролиту с более твердой консистенцией аккумуляторы гелевого типа не боятся наклонов и тряски. Также они очень медленно разряжаются, так что хранить их можно до двух лет без критического напряжения между электродами. Они отдают ток одинаковой силы, пока полностью не разрядятся, быстро заряжаются, не боятся глубокого разряда, могут выдержать несколько циклов заряд-разряд и не испортится. Служат такие аккумуляторные батареи до 15 лет.

Однако и у них есть свои недостатки. В первую очередь – это цена, которая вдвое выше, чем у кислотных моделей, что зачастую выступает определяющим фактором. Жители крайнего севера могут столкнуться с проблемой, что гелевые АКБ очень плохо переносят сильные морозы: гель при -50 о С начнет кристаллизироваться, теряя качественные свойства и энергоемкость. Такие аккумуляторные батареи очень чувствительны к величине напряжения и заряжать их нужно, используя специальные зарядные устройства с напряжением 14,4-15 В. Если превысить это значение, то есть риск нанести аккумулятору непоправимый урон. Использовать их на автомобилях, бортовая сеть которых имеет напряжение более 13 В, крайне не рекомендуется. Не стоит ставить их на автомобили с нестабильными электросетями. Гелевые аккумуляторы очень плохо переносят перепады напряжения и короткие замыкания. Батарею может привести в полную негодность даже кратковременное замыкание. Защитить гелевый аккумулятор от скачков напряжения могут дополнительные клеммы с реле-регуляторами.

Хоть гелевая технология и обеспечивает выдающиеся показатели емкости и пускового тока, но позволить себе такую дорогостоящую технологию могут лишь водители автомобилей премиум-класса или транспорта, которому постоянно приходится передвигаться по бездорожью и в условиях сильной тряски (мотоциклам, катерам, самолетам и т.д.) Как правило, там гелевая батарея стоит штатно, и использовать более слабую кальциевую на них не выйдет.

Эта разновидность является улучшенной версией аккумуляторной батареи с гелем, которую создали под автомобили с функцией «Старт-стоп». Разница в том, что между свинцовыми электродами у AGM закладывают особое пористое стекловолокно, которое обеспечивает электродам дополнительную защиту от осыпания. Отсюда и его название Absorbent Glass Mat – «абсорбирующий стекломатериал». По сравнению с кислотными АКБ у них есть ровно один недостаток – цена. Как и гелевые модели, AGM стоит существенно дороже кальциевых и гибридных моделей. Обслуживать их не нужно.

Если сравнить их с гелевыми, то AGM немного дешевле, они не так сильно зависят от напряжения заряда, не столь чувствительны к коротким замыканиям и лучше переносят холода. Однако они двое слабее по переносимости циклов заряд-разряд, хуже справляются с глубокими разрядами и быстрее разряжаются при хранении вне сети.

Они штатно устанавливаются на автомобили премиум-класса, которые крайне требовательны к уровню электроотдачи. Загвоздка в том, что их владельцам нельзя установить на свой борт другой вид аккумулятора. Если под капотом изначально стоит AGM-батарея, то менять ее на кальциевую или гелевую не рекомендуется. С другой стороны, срок использования у типа AGM в 10-15 лет частично компенсирует этот недостаток.

EFB-технология (Enhanced Flooded Battery или «Усиленная батарея с жидким электролитом») занимает промежуточное положение между простыми кислотными аккумуляторами и продвинутой автомобильной AGM. Если у последней гелем пропитаны стекловолоконные маты, то у EFB электролит все еще жидкий и он вместе с утолщенными пластинами заключен в конверт из микроволокна, который защищает их поверхность от образования сульфатов и от коротких замыканий в результате осыпания активной массы. В отличие от AGM-технологии батарея типа EFB заряжается намного быстрее. Но есть у них обоих и схожие моменты: они разрабатывались авто системы «Старт-стоп» с большим энергопотреблением.

Такие автомобильные аккумуляторы хорошо показали себя в поездках в крупных городах, где приходится часто останавливаться на светофорах и стоять в пробках. Обычная кальциевая АКБ с трудом выдерживает огромное количество стартов и остановок за короткий период, а вот у EFB с этим существенно лучше. Емкость и скорость заряда у таких моделей тоже выше, чем у аналогов классической сборки. Они неплохо сопротивляются глубоким разрядам, практически не теряя полезных свойств в результате потери заряда. Благодаря большой энергоемкости и хорошим пусковым токам в мороз и в жару они стабильно работают и не ржавеют. EFB-батарею не нужно обслуживать в процессе использования. Она способна без труда и ухудшения свойств переносить несколько циклов заряд-разряд.

У нее также есть пара слабых мест (в сравнении с AGM). Она чуть слабее по мощности и не поддерживает рекуперацию энергии при торможении.

Щелочные

Если вместо серной кислоты в батарее использует раствор щелочи, то такие аккумуляторы считаются щелочными. По химическому составу и количеству пластин они подразделяются на два вида: никель-кадмиевые и никель-железные. Оба имеют электроды с тончайшим гофрированным покрытием, которые помещаются в герметичные конверты, защищающие аккумулятор от тряски и вибраций.

Если сравнить с кислотными АКБ, то у автомобильных аккумуляторов щелочного типа сравнительно высокая энергоемкость, что имеет решающее значение при тяговом и стартерном режиме использования. Они хорошо переносят глубокие разряды и медленно саморазряжаются, так что щелочные батареи можно долго хранить полностью разряженными. Они более экологичны, так как в процессе работы или при протечках выделяют меньше вредных веществ в атмосферу. В сравнении с гелевыми щелочные АКБ обладают повышенной стойкостью к перезарядам, хорошо справляются с морозами.

Их слабым местом является низкий уровень напряжения даже в сравнении с кислотными аккумуляторами, так что по своим габаритам они куда крупнее кальциевых аналогов. Но самой большой проблемой щелочных батарей является так называемый «эффект памяти», когда при сильном разряде аккумулятор может запомнить предел разряда и в следующий раз он будет отдавать энергию только до этого порога. Их цена по сравнению с кислотными АКБ также намного выше, однако встретить такую технологию на авторынке – та еще задачка, так как применяется она в грузовиках, электропогрузчиках, электрокарах и другой спецтехнике.

Какой аккумулятор лучше поставить на легковой автомобиль?

Если при выборе исходить из принципа типов АКБ, то тут все очень сильно зависит от множества факторов. Щелочные мы упоминать не будем, так как они стоят в основном на спецтехнике, в продаже их найти очень сложно, да и по габаритам они просто не подойдут легковому авто.

Главный критерий выбора – это стоимость и ее связь с качеством эксплуатации. Самыми дешевыми – и при этом наиболее слабыми вариантами – являются сурьмянистые аккумуляторы. Если их еще и можно найти в свободной продаже, то за них попросят в среднем 2-3 тыс. рублей. Стоит ли игра свеч, если не каждый рядовой водитель готов ежемесячно следить за уровнем и плотностью электролита, а эксплуатационные качества сурьмянистых АКБ далеки от запросов очень многих автомобилей? Для старой отечественной машины, которая крайне нетребовательна к электропитанию, сурьмянистая батарея может подойти и прослужить пару годков, после чего прикажет долго жить. Чисто из соображений экономии сурьму не спасет даже низкая стоимость, так как список их чисто технических недостатков в большинстве своем перевешивает любую экономию. Лучше взять малосурьмянистую версию, которая будет немного дороже, но зато и в продаже ее найти легче, и вода в ней выкипает не так быстро, и срок эксплуатации намного больше.

Кальциевые модели вдвое дороже сурьмянистых – ценник начинается с 4 000 руб. и в среднем составляет 5-7 тыс. За эти деньги владелец может забыть про обслуживание аккумулятора и получит улучшенные пусковые токи и большую энергоемкость. Но также ему придется следить, чтобы батарея полностью не разряжалась и остерегаться резких перепадов напряжения, которыми иной раз грешат отечественные автомобили. Тем не менее, такой вариант подойдет абсолютному большинству современных марок, исключая совсем «прожорливые» по части электроники автомобили премиум-класса.

Гибридные модели по цене находятся посередине между сурьмянистыми и кальциевыми – 4-5 тыс. рублей. По своим полезным свойствам они также занимают промежуточное положение: не такие мощные, как кальциевые, но при этом по всем параметрам превосходят сурьмянистые, в том числе и по периоду обслуживания – доливать дистиллированную воду нужно раз в 5-6 месяцев. Для нетребовательного автомобиля и технически грамотного владельца такой вариант подойдет как нельзя лучше.

EFB, AGM и гелевые аккумуляторы созданы для дорогих машин с функцией «Старт-стоп» и многими другими электронными фишками. Главное препятствие для покупки продвинутых АКБ для рядового водителя – это цена. Каждая последующая технология дороже предыдущей. Если стоимость EFB еще может потянуть человек со средними доходами, то гелевые, которые в среднем продаются по 10-15 тыс. рублей и выше – это развлечение только для состоятельных водителей или же для тех, кто просто из технических особенностей нуждается в аккумуляторах большой энергоемкости и мощности. Владельцам премиум-каров, которые не оснащены целой плеядой электрических штучек, надобности в мощности современных гелевых и AGM аккумуляторов нет. Им подойдет хороший кальциевый или гибридный аккумулятор, а гель будет для них лишь источником лишних трат. Прельстить автолюбителя может разве что огромный срок службы, ведь даже при активном использовании гелевые модели легко будут прослужить 10 лет и дольше.

Заключение

Выбирайте аккумулятор для автомобиля исходя сугубо из своих надобностей и не гонитесь за мощностями. Стартеру в среднем требуется 350-400 А, чтобы запустить двигатель даже на холоде, поэтому стандартных пусковых токов в 500 А ему хватит с лихвой. На такую мощность рассчитано большинство кальциевых и гибридных аккумуляторов емкостью 60 А/ч. Покупать гелевые изделия с пусковым током в 1 000 А для большинства водителей с авто из среднеценового сегмента – лишь тратить деньги впустую.

Чтобы узнать еще больше о том, как правильно выбирать АКБ, читайте нашу прошлую статью по этой теме – там много ценной информации о том, как с умом подобрать хороший аккумулятор по характеристикам. Недорогую и качественную батарею вы можете приобрести прямо в каталоге BlackTyres.

Чем кальциевые аккумуляторы отличаются от гибридных?

Они отличаются тем, что у гибридных (Ca+, Ca/Sb) свинцовый сплав положительных решёток легирован сурьмой, а отрицательных кальцием, тогда как у кальциевых (Ca/Ca) те и другие кальцием. В результате, выделение газов происходит при разных напряжениях заряда, и токи окончания заряда при этих напряжениях тоже разные.

Однако, современные автомобильные аккумуляторы отличаются не только составом металлов, но и плотностью установки пластин в банках, а также сепараторами между пластинами, которые влияют на распределение ионов — носителей заряда в электролите, а значит, и потенциалы, и токи при том или ином напряжении на клеммах. Потому случаются казусы, когда «кальций ведёт себя как гибрид» или «гибрид как кальций».

Обманывают ли нас производители, или мы не всегда учитываем влияния конструкции на электрохимические процессы? Проведём серию испытаний пары аккумуляторных батарей (АКБ), изображённых на фото.

В сегодняшнем эксперименте участвует батарея 6СТ-64L Тюмень PREMIUM СаСа 64 А*ч . Кальциевая технология освоена Тюменским аккумуляторным заводом (с лосем на логотипе) в 2019 году.

Аккумулятор полностью разряжен, плотность электролита 1.07 граммов на кубический сантиметр. Ареометр утонул ниже шкалы. (Выводим тюменского лося на чистую воду, шутка для тех, кто знает: электролит полностью разряженного свинцово-кислотного аккумулятора — вода, потому что вся кислота в намазках, — в виде сульфатов свинца).

Тестер показывает уровень заряженности (state of charge, SoC) 0%, внутреннее сопротивление 9.77 мОм, ток холодной прокрутки (ТХП) 283 из 620 А по стандарту EN, напряжение разомкнутой цепи (НРЦ, оно же электродвижущая сила ЭДС без нагрузки) 11.53 В, и предписывает зарядить аккумулятор.

Заряжать будем зарядным устройством (ЗУ) Кулон-720. Настроим следующие параметры заряда: предзаряд до 12 В 2 А, основной заряд 14.7 В 6.4 А 24 часа, дозаряд 15.6 В 3.2 А, хранение 13.2 В 0.5 А.

Дозаряд у Кулона-720 реализован «качелями», так принято называть управление двухпороговым компаратором или компаратором с гистерезисом по напряжению. Когда напряжение на клеммах достигает верхней планки, ЗУ отключает зарядный ток. Когда поляризация релаксирует, напряжение на клеммах снижается, и при касании нижней планки ЗУ возобновляет подачу тока. Продолжаются эти циклы до превышения максимального времени. Установим пороги 15.6 и 14.7 В, ток 3.2 А, продолжительность 16 часов.

Прерывистый дозаряд «качелями» или «моргалкой» служит затем, чтобы минимизировать потерю воды на электролиз, и при этом по возможности полнее зарядить АКБ и перемешать электролит. Исторически этот способ сложился применительно к зарядным устройствам (источникам питания), у которых было невозможно оперативно регулировать зарядный ток, и вместо снижения силы тока, его прерывали по таймеру с помощью реле указателей поворота, либо по напряжению с помощью компаратора. Чтобы компаратор не возобновлял заряд моментально после его отключения, а делал паузу, понадобился гистерезис.

Некоторые энтузиасты считают электролиз воды при заряде аккумулятора вообще недопустимым, и устанавливают низкий верхний порог «качелей». Дозаряд с такими настройками затягивается надолго, и часто не устраняет расслоения электролита и сульфатации глубинных слоёв намазок. Поверхность пластин при этом может выглядеть идеально: коричневая у положительных и серебристая у отрицательных, но при изгибе материала активных масс (АМ) он хрустит, выдавая присутствие сульфатов в глубине. Разумеется, для проверки пластин на хруст АКБ следует вскрыть и разобрать, потому эти факты не общеизвестные.

Крайне не рекомендуем разбирать любые химические источники тока без адекватной всесторонней подготовки: техники безопасности, оборудованного рабочего места (не на кухне и не в жилом помещении), средств индивидуальной защиты, знания дела и навыков работы, а прежде всего, понимания, зачем это делается. Компоненты химических накопителей энергии по своей природе токсичные, едкие, а часто ещё и пожаровзрывоопасные.

Другие энтузиасты пошли дальше и стали регулировать интегральный ток с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ, PWM) более высокой частоты, чем доли герца — единицы герц, реализовав подачи зарядного тока одной и той же амплитуды пачками импульсов ШИМ. В любом случае, для эффективного заряда свинцово-кислотного аккумулятора, необходимо обеспечить присутствие воды в зоне реакции, т.е. перемешивать электролит, так как при заряде АМ затрачивается вода и выделяется кислота, и потенциал заряжаемого участка АМ должен быть достаточным для преодоления термодинамической ЭДС и осуществления реакции Гладстона-Трайба.

Вскоре ЗУ перешло к этапу основного заряда.

За три с половиной часа залито 22.4 А*ч, напряжение на клеммах 13.3 В. Оставим ЗУ работать на ночь.

На следующий день время заряда составило 19 часов 42 минуты, аккумулятору сообщено 75.3 А*ч. Напряжение дозаряда доходит до установленных 15.6, ток при этом напряжении снизился до 1.2 А.

Алгоритм ЗУ не просто включает и отключает ток, а продолжает заряд некоторое время при максимальном напряжении, отключает, после падения включает сначала заряд постоянным напряжением по нижней уставке, затем по верхней, с ограничением тока не выше установленного.

Плотность электролита уже чуть выше 1.25.

С момента начала заряда прошло 23 часа, залито 77.4 А*ч. Ток при 15.6 В снизился до 1 А.
АКБ продолжает заряжаться, плотность электролита поднялась чуть выше 1.26.

Заряд продолжался 26 с четвертью часов, батарее передано 79.2 А*ч. Ток при 15.6 В не снижается.

29 с половиной часов от начала заряда, залито 80.9 А*ч. Ток при 15.6 В снизился до 0.9 А. Оставим ещё на ночь.

На утро аккумулятору сообщено 82.6 ампер*часа, ЗУ в режиме хранения. С начала заряда прошло 45 с половиной часов.

Плотность во всех банках 1.28. Нам удалось зарядить эту АКБ после глубокого разряда за один подход.

Однако возникают сомнения в том, что эта АКБ полностью кальциевая. При заряде она повела себя как гибридная. Ca/Ca аккумулятору 16 часов дозаряда, а именно такое максимальное значение можно установить на Кулоне-720, и его мы как раз установили, бывает недостаточно. Приходится перезапускать заряд.

Разряжать будем электронной нагрузкой ZKE EBD-A20H, по ГОСТ током 5% номинальной ёмкости 3.2 А до касания под нагрузкой 10.5 В.

Прибор подключается к ПК по USB и позволяет строить графики напряжения и тока. После начала разряда стабилизированным током напряжение растёт вследствие зависимости сопротивления электролита от концентрации кислоты, затем вскоре начинает плавно снижаться по мере разряда аккумулятора.

Через 8 часов разряда напряжение на клеммах 12.22 В. Слито 26.78 А*ч, 332.45 Вт*ч.

Через 20 с половиной часов разряд продолжается, на клеммах 11.07 В, АКБ отдала 66.86 А*ч, что уже превышает паспортную ёмкость. Как видно из графика, в конце разряда напряжение снижается быстрее, модуль первой производной выше.

На последней минуте график резко пошёл вниз.

Разряд завершён, напряжение после снятия нагрузки начало расти. Время разряда составило 20 часов 44 минуты, отданная ёмкость 67.39 А*ч.

Через 3 минуты после снятия нагрузки напряжение на клеммах выросло до 11.42 В. Подождём ещё час.

Прошёл час с момента завершения разряда, НРЦ 11.63 В.

Плотность электролита ниже 1.10. Ставим на заряд.

Заряд продолжается 26 часов 19 минут, залито 79.2 А*ч. Ток при 15.6 В 1 А.

Плотность уже 1.27. Аккумулятор заряжается очень легко при дозаряде «качелями» с максимальным напряжением 15.6. Так обычно ведут себя гибридные Ca/Sb, а не кальциевые Ca/Ca аккумуляторы.

Смотрим интенсивность газовыделения в «качелях» до 15.6. Это также признак гибридной АКБ. В силу более низкого напряжения начала газовыделения, расход воды при эксплуатации у этой АКБ выше, чем у других современных Ca/Ca. Это следует обязательно помнить, не забывать проверять уровень электролита, и своевременно доливать дистиллированную воду.

А так «кипит» при дозаряде с перенапряжениям вторая участница тестов — оригинальная запасная часть LADA 6СТ-62VL производства жигулёвского завода АКОМ, типичная полностью кальциевая Ca/Ca батарея. Для такого газовыделения понадобилось 16.2 вольта при постоянном токе 2% ёмкости, то есть, 1.2 ампера, безо всякого прерывания «качелями».

Тесты АКБ Лада объёмны и заслуживают как минимум отдельной статьи, потому здесь приведём только их конечные результаты, нужные для сравнения двух испытуемых образцов.

Показания тестера у Тюмени: здоровье 100%, ТХП 687 из 620 А по EN, внутреннее сопротивление 4.02 мОм, НРЦ 12.96 В. У Лады: EN 722 из 600 A, 3.82 мОм.

Просадка под нагрузочной вилкой 200 А до 10.64 В.

Для сравнения, Лада проседает до 10.90.

Масса тюменского аккумулятора 16.4 кг.

Фактическая удельная ёмкость на килограмм массы батареи у АКБ Лада на 11.57% выше, чем у Тюмень Премиум, удельный ток холодной прокрутки — на 13.69%. Оба этих параметра зависят не от кальция и сурьмы в свинцовом сплаве, а от собственно массы активных масс и их рабочей площади, а также конструкции решёток и тоководов. Получается, действующих активных масс у тюменского аккумулятора меньше, а несуще-токоведущих конструкций больше. Это признаки классической «докальциевой» технологии, по которой часто производились гибридные Ca/Sb батареи.

Итак, по итогам испытаний двух АКБ — типичной современной Ca/Ca Лада производства АКОМ (завод, использующей технологию Exide), и тюменской Premium с маркировкой Ca/Ca и лосем на логотипе, можно сделать следующие выводы:

1. Оба аккумулятора проявили прекрасные характеристики: ёмкость по ГОСТ и пусковой ток по цифровому тестеру и нагрузочной вилке выше паспортных, однако Лада показывает заметно лучшие параметры, чем Тюмень Premium.
2. Жигулёвская АКБ АКОМ при заряде ведёт себя как полагается Ca/Ca, тогда как тюменская заряжается как гибридная: рано начинается газовыделение, электролит перемешивается без затруднений, выравнивающий заряд проходит легко и быстро.
3. Тюменская Премиум изготовлена по более старой технологии, чем жигулёвская Лада. Именно поэтому, несмотря на современный кальциевый сплав и отрицательных, и положительных решёток, тюменская АКБ имеет меньшую плотность упаковки пластин и проявляет свойства, характерные для гибридной, а не Ca/Ca АКБ.

В модерновых Ca/Ca батареях кальциевый сплав и компактная конструкция с плотными сепараторами действуют синергично, усугубляя как снижение потери воды, что очень хорошо, так и затруднение перемешивания электролита и дозаряда, и это не то, чтобы плохо, но необходимо учитывать при выборе профиля заряда.

В традиционных батареях, даже если изготовить все решётки по технологии Ca/Ca, внутренняя конструкция более массивная и просторная, заряжать и перемешивать электролит легче и быстрее, но и воды «выкипает» больше. Это одна из причин, приведших разработчиков свинцовых аккумуляторов к модерновым конструкциям. Экономия свинца, с соответствующим экологическим аспектом, и при этом повышение долговечности, стойкости к вибрации, предотвращение оплывания активных масс и короткого замыкания, — другие цели, которые также преследуют модерновые конструкции АКБ.

Следует ли трактовать результаты опытов так, что тюменский аккумуляторный завод «лось» вводит покупателей в заблуждение, и АКБ Тюмень Премиум — плохая АКБ? — Категорически нет. Для автомобилей с низким бортовым напряжением Тюмень Премиум — прекрасный выбор.

Тюмень Премиум — хорошая АКБ, достойно проявившая себя на испытаниях. Она не гибридная, а действительно кальциевая, в плане современного материала решёток пластин. Но конструкция батареи не модерновая плотно упакованная, а традиционная, вследствие чего, при изготовлении затрачивается больше свинца, и газовыделение наступает при меньшем напряжении. И именно поэтому АКБ маркирована не VL, как Лада, что означает очень низкий расход воды, а L — низкий расход. Всё честно.

Это необходимо учитывать при эксплуатации: тюменская Ca/Ca под капотом автомобиля теряет воду не как типичная Ca/Ca, а как гибридная Ca+. Нужно своевременно проверять уровень электролита и доливать дистиллированную воду, и пробки для этого завод-изготовитель предусмотрел.

Почти три десятилетия прожиты недаром, и сегодняшний технологический уровень Тюменского аккумуляторного завода позволяет производить батареи с удельной эффективностью по ёмкости на треть, а по пусковому току на две трети более высокой, чем старые сурьмянистые батареи. Потому слова «классическая» и «модерновая» применительно к конструкции АКБ не следует понимать превратно. Современные аккумуляторы разных отечественных производителей и марок показывают достойные характеристики и имеют свои области для успешного применения.

Статья написана в сотрудничестве с автором экспериментов и видео — Аккумуляторщиком Виктором VECTOR.

Кальциевая, сурьмянистая, гибридная — разбираемся в технологиях производства АКБ

Существует несколько технологий, по которым производят аккумуляторные батареи, но зачем нам, рядовым пользователям, знать об этом? Чтобы не сесть в лужу, забыв вовремя зарядить аккумулятор или намертво разрядив кальциевый.

классика. Название метода ненавязчиво намекает на то, что в батарее используется сурьма в составе свинца. Вроде бы это помогло укрепить аккумуляторы в автомобилях: теперь свинец хотя бы не вываливается из электродов при малейшей вибрации. Но, как водится, вместе с плюсами пришли и минусы.

• Первое и главное — с сурьмянистыми аккумуляторами придется носиться, как с писаной торбой: вода испаряется, нужно постоянно контролировать уровень электролита и доливать дистиллят по необходимости. Как бонус — батарея вечно невовремя разряжается.
• Из предыдущего минуса плавно вытекает еще один: сурьмянистые АКБ нельзя хранить без подзарядки больше месяца.
• Соединение сурьмы и свинца заставляет воду распадаться на водород и кислород (процесс называется электролизом) при низком напряжении и электродвижущей силе. Ежу понятно, что когда выделяется кислород, положительные пластины окисляются. Окислившиеся пластины — прямой путь батареи на свалку. Поскольку окисление у сурьмянистых батарей происходит в разы быстрее, чем у других, итог немного предсказуем.

Поняв, что сурьмянистая технология получилась с небольшой оказией, специалисты в области производства аккумуляторов принялись за разработку нового метода. Решением стала технология с меньшим количеством сурьмы в свинце — всего 2 процента. Это помогло: аккумуляторы стали дольше храниться и держать заряд.

Этот метод производства АКБ стал настоящим прорывом: мало того, что он удешевил сам продукт, так еще и убрал необходимость доливать в батарею дистиллят. Дело в том, что кальций вместо сурьмы в составе свинца не допускает электролиза и всех вытекающих процессов. Что характерно, изготовленную по этой технологии аккумуляторную батарею можно смело на год оставить в гараже, и по истечении этого срока она не станет хуже — дополнительного обслуживания не требуется, а все свойства сохраняются.

А теперь к минусам. , глубокий разряд для кальциевой АКБ подобен смерти. , того, что в батарее меньше свинца, она недолговечна, а ее пластины быстро изнашиваются. Производители обещают, что батарея прослужит 4–5 лет, но обычно по факту срок ее работы не больше 3 лет.

После всех проблем с сурьмянистыми и кальциевыми батареями немецкие инженеры напряглись и разработали гибридную технологию. В чем ее суть: положительные пластины — малосурьмянистые, решетка пластины отливается, поэтому она вдвое толще кальциевой, а значит, «подушка» свинца в них тоже толще. Как следствие — увеличенный срок службы батареи. Ей нипочем разряды, в нее не нужно доливать дистиллированную воду, в общем, сплошные плюсы.

Технология AGM — детище инженеров Gates Rubber Company. В отличие от обычных батарей, в изготовленных по этой технологии электролит абсорбированный, а не жидкий. Конструкция такой АКБ не требует обслуживания, защищена от коррозии клемм и утечки кислоты, а также позволяет установить батарею в любом положении. Аккумулятор стойко переносит невзгоды в виде низких температур и повышенной вибрации.

Благодаря этому методу аккумуляторные батареи получили толстые пластины в пленке из микроволокна, повышенную зарядную емкость и большее количество циклов . Вибраций и наклонов они не боятся, равно как и низкой температуры. Еще одно весомое преимущество — более низкая цена по сравнению с теми же .

Мы не отдаем предпочтение конкретной технологии, поэтому в нашем каталоге представлены аккумуляторы, произведенные по разным методам. Выбирайте понравившийся и приезжайте за ним! Кстати, если у вас есть старая ненужная АКБ, захватите ее с собой: дадим скидку на новую, вот здесь можно ознакомиться с ценами на отработавшие аккумуляторные батареи.

Типы аккумуляторных батарей

Рассматривая типы и разновидности начнем с этого варианта. В основе данного типа АКБ лежит химическое вещество 15 группы – сурьма. Это вещество добавляют в пластины для улучшения электролиза. Представленные аккумуляторы получили широкое распространение, однако, на данный момент они считаются устаревшими, так как из-за выпаривания воды, требуют регулярного добавления электролита. Поэтому она считается обслуживаемой.

Малосурьмянистые

Описание

Пластины в данном АКБ состоят из свинца с примесью сурьмы. Весьма распространённый тип батареи, отличается дешевизной и простотой изготовления. Как и сурьмянистые АКБ, их тоже нужно обслуживать, однако, из-за меньшего процентного соотношения сурьмы в пластинах вода выкипает медленнее.

Кальциевые

Описание

В данных аккумуляторах пластины изготавливают с добавлением некоторого процента кальция. АКБ данного типа маркируются CaCa. Примесь кальция в пластине заметно снижает процесс испарения жидкости и повышает устойчивость к коррозии. Данный аккумуляторы считаются более долговечными. Однако следует помнить, что АКБ такого типа чувствительны к разряду. Снижения заряда даже до 50% существенно понижает эффективность батареи. Кальциевые аккумуляторы более дорогие и надёжные, но при этом чувствительны к перепадам напряжения.

Гибридные

Описание

Данный тип отличается тем, что одна пластина изготовлена с примесью сурьмы, а другая с примесью кальция. Аккумулятор сочетает в себе все положительные качества и кальциевых и сурьмянистых АКБ. Данный тип устойчив к глубокому разряду, обладают виброустойчивостью и длительным сроком эксплуатации. Гибридные АКБ обладают большей стоимостью и маркируются как Ca/Sb.

Гелевые

Описание

Наиболее современный вид аккумулятора. Ключевой особенностью является замена электролита на специальный гель. Это избавляет от необходимости обслуживать аккумулятор. Однако гель может оставить химические повреждения кожи при неаккуратной эксплуатации. Гелевые АКБ не приспособлены к низким температурам, но срок их эксплуатации при правильной эксплуатации достигает 10 лет.

Описание

Улучшенный аккумулятор, пластины в котором толще, чем у других батарей. Они отлично выдерживают глубокий разряд. Сохраняют работоспособность при -50 и +60 градусах. Возможность многократного заряда и низкий процент выпаривания электролита увеличивают срок эксплуатации данной АКБ.

Описание

Особенностью данного аккумулятора является наличие стекловолоконных пластин в электролите. Они предназначены для защиты электродов от осыпания.

По характеристикам АКБ схожи с гелевыми, однако, имеют меньший срок эксплуатации и более чувствительны к разряду.

Щелочные

Описание

Щелочные аккумуляторы имеют ряд преимуществ перед кислотными. В первую очередь они устойчивые к перегрузкам и коротким замыканиям. Также щелочные батареи работают при сильных перепадах температур.

Литий-ионные

Описание

Один из самых первых типов аккумуляторов. Обозначаются подобные батареи как Li—ion и имеют большой диапазон рабочих температур, а также длительный срок эксплуатации. Также несомненным плюсом данного аккумулятора является то, что он не теряет свои качества при разряде. Возможность заряжать и разряжать батарею неограниченное количество раз и сделали данную АКБ одной из самых популярных типов аккумулятора.

Никель — солевые

Описание

Данный тип батареи используется в промышленности и в энергетике. Они отлично накапливают большие объёмы энергии и способны работать при больших перепадах температур. Обозначаются Ni/NiCl.

Никель — кадмиевые

Описание

Эти батареи используются в авиации и в морских транспортных средствах. Обозначаются No-Cd, отличаются высокой надёжностью, вибростойкостью и широким диапазоном температур.

Железо-никелевые

Описание

АКБ обозначаются Ni-Fe и используются в электротранспорте.

Никель — водородные

Описание

Этот тип батареи отличается поразительными характеристиками. Высокая надёжность и возможность работы практически при любых температурах делают эту батарею актуальной для использования в космической промышленности. Обозначаются Ni-H2

Никель-метал-гибридные

Описание

Батарея применяется в радиотехнике, электромобилях и в космической промышленности. Обозначаются как Ni-MH.

Никель — цинковые

Описание

Преимущественно применяются в цифровой технике, а в частности в фотоаппаратуре. Обозначается Ni-Zn

Свинцово-кислотные

Описание

Дешёвые в производстве, данные АКБ получили широкое распространение в бытовой технике, транспорте, промышленности. Обозначение Pb

Серебряно-цинковые

Описание

Одни из самых дорогих аккумуляторных батарей, применяются в военной технике на армейских радиостанциях, в носимых и возимых системах связи. Обозначаются Ag-Zn.

Серебряно-кадмиевые

Описание

Так же как и серебряно-цинковые АКБ применяются в военной промышленности. Ag-Cd

Цинк — бромные

Описание

Довольно редкие аккумуляторные батареи, обозначаются Zn-Br.

Цинк — хлоридные

Описание

Цинк — хлоридные АКБ чрезвычайно вредны для окружающей среды и в случае неправильной эксплуатации вредны для человека. Их применяются в промышленности. Обозначение Zb-Cl.

Присадки к электролиту и пластинам: идеал или подвох?

Что главное в устройстве аккумулятора? От какой части напрямую зависит срок его жизни? Правильно! От пластин и электролита!

Что нужно знать о пластинах? Конечно, технология, по которой изготовлена решетка – знание важное. Но куда важнее знать, из чего состоит активная масса пластин. От нее зависят не только срок жизни аккума, но и электрические показатели, режим обслуживания и особенности эксплуатации. Разберем достоинства и недостатки существующих технологий производства пластин АКБ.

Pb+Sb (Свинец/сурьма)

Эта технология стара как мир: рыхлый и непрочный свинец легируется сурьмой. Есть у такого способа изготовления достоинства: производство недорого, а батарею, выполненную по технологии Pb+Sb, можно заряжать и разряжать, пока с пластин не обвалится вся активная масса. Ну, или до короткого замыкания. Или взрыва. Словом, на этом достоинства заканчиваются. Почему мы обмолвились о взрыве? Смесь свинца и сурьмы при напряжении в 12 В вызывает электролиз воды – ее распад на кислород и водород. Уже при нормальном рабочем напряжении АКБ в 14 В выработка этой горючей смеси идет с такой скоростью, что батарея может закипеть и даже взорваться – достаточно хорошей искры. Кроме того, во время электролиза кислород буквально разъедает положительные пластины, что сокращает срок службы батареи. Также свинцово-сурьмянистые аккумы тяжело переносят перезаряды и крайне токсичны – их можно только утилизовывать в специализированных центрах, а хранить в жилых помещениях нельзя ни в коем случае. Да их вообще хранить проблематично: полный саморазряд происходит примерно за 6 месяцев.

Зато Pb+Sb-аккумуляторы дают простор для творчества любого начинающего химика. Тут и работа с замером плотности жидкости, и добыча/доливка дистиллированной воды. Словом, если вы решите приобрести такой АКБ, соскучиться вам точно не удастся.

Ca-Ca (Кальций-кальций)

Эти аккумуляторы очень боятся глубоких разрядов. Новая кальциевая батарея, испытавшая один глубокий разряд (~10,8 В) теряет около половины своей емкости! Поэтому живут Ca-Ca батареи, как правило, недолго. Зато, в обслуживании они совершенно не нуждаются: электролиз воды начинается лишь при 16 В, поэтому от взрыва и «обезвоживания» эти АКБ защищены. Кроме того, Ca-Ca аккумуляторы стойки к перезаряду и весят меньше сурьмянистых. Наконец, простоя они не боятся: саморазряд кальциевых АКБ крайне низок, что позволяет заряжать аккумуляторы прямо на заводе и транспортировать в готовом к установке виде. Кстати, по поводу транспортировки: легированные кальцием пластины прочнее сурьмянистых, потому они гораздо более виброустойчивы.

Словом, такие батареи рекомендуются тем, кто ездит на дальние расстояния и внимательно следит за состоянием своего аккумулятора. Не стоит эксплуатировать кальциевые батареи в городском режиме пробок, на автомобилях с системой «старт-стоп», а так же при редкой и недолгой езде. Аккумулятор, при таком пользовании, просто будет разряжаться быстрее, чем заряжаться, поэтому скоро и бесповоротно придет в негодность.

Sb+Ca (Гибридная малосурьмянистая)

Положительные пластины такого аккума сделаны из свинца с незначительной присадкой сурьмы (2%), а отрицательные – из свинцово-кальциевого сплава. Поэтому, такие батареи являются золотой серединой между сурьмянистой и кальциевой технологией. Именно по этому рецепту выпускается большинство нынешних аккумуляторных батарей. Сурьмянистые батареи показали себя слишком опасными и ненадежными в эксплуатации, а кальциевые плохо «переваривали» городской режим движения. А ведь именно в городах сосредоточено большинство пользователей АКБ. Поэтому, обе технологии объединили под одной крышкой. Гибридные батареи имеют слабый саморазряд, устойчивы как к перезарядке, так и к глубоким разрядам. За счет этого, Sb+Ca батареи выдерживают большее количество цикличных разрядов, чем сурьмянистые, не говоря уж о кальциевых. Единственный минус этих батарей – им требуется регулярное техническое обслуживание. Не такое долгое и вдумчивое, как для сурьмянистых, но включить голову и руки придется.

Ca-Ca+Silver (Кальций легированные серебром)

Минус данной батареи на поверхности: даже незначительное содержание серебра в пластинах стоит больших денег. Поэтому, аккумуляторы, пластины которых изготовлены по этой технологии, стоят гораздо дороже предыдущих, иногда – в разы. Однако, для обеспеченных автомобилистов этот вид АКБ является предпочтительным. Такая батарея по всем параметрам затыкает кальциевую за пояс. Судите сами: низкий саморазряд, устойчивость к циклическим разрядам, необслуживаемость (для начала электролиза в свинцово-серебряном сплаве требуется больший вольтаж), к тому же еще и меньший вес. В общем, загвоздка только в цене.

Не только пластины

Оптимизировать аккумуляторы путем присадок к пластинам – идея старая. В последние годы на рынке появляется все больше батарей, в которых характеристики аккумуляторов повышаются за счет присадок к электролиту. Существует две таких технологии VRLA (valve-regulated lead–acid — «сковывание электролита»), расскажем и о них.

AGM VRLA (Адсорбированный электролит)

Эту технологию изобрели еще в начале 70-х, однако, долгое время из-за дороговизны применяли ее только в аккумуляторах военной техники. В последние годы AGM все активнее попадает в массы, а для большинства автолюбителей остается загадкой: где взять на это денег и как это работает? Если первый вопрос риторический, то на второй ответить несложно. В батареях AGM нет электролита в жидком виде. Им пропитаны пористые вкладки из стекловолокна, «втиснутые» между пластинами. Пропитываются вкладки не полностью: в пустых порах и будет происходить реакция рекомбинации газов.

Рекламируется данная технология чуть ли не в качестве панацеи. Действительно, AGM батареи рассчитаны на наибольшее число циклов заряда-разряда. Они герметичны, вибростойки и не нуждаются в дополнительном обслуживании. Но есть нюансы. При температурах ниже 30 С возможна кристаллизация электролита, что приведет к снижению срока службы аккума. Батареи AGM вообще заметно снижают напряжение на морозе при нагрузке, вопреки распространенному мифу.

Кстати, AGM-аккумулятор требует особой зарядки, так что попытка зарядить его дома обычным устройством приведет к безвременной кончине дорогого источника тока.

Gel (Гелевая)

Принцип действия GEL-аккумуляторов мало отличается от AGM. Отличие в том, что в данной конструкции статичность электролита достигается не стекловолоконной «губкой», а специальными присадками. Электролит становится желеобразным. Набор преимуществ и недостатков у этих АКБ практически одинаков, цена находится в одном диапазоне. Гелевые батареи работают чуть дольше, но их можно использовать только на авто, генератор которых выдает на аккумулятор напряжение не более 14,4 В. Чуть больше – и вязкость электролита разрушится, а батарея придет в негодность. Так же, гелевым батареям противопоказаны короткие замыкания и холода. В морозы вязкий электролит становится еще гуще, а производительность батареи падает чуть ли не вдвое. Впрочем, речь по-прежнему идет о температурах в районе -30 градусов.