Работа свинцовой аккумуляторной батареи.

Аккумуляторная батарея. Все об аккумуляторах для автомобилей.

Свинцовые аккумуляторы (аккумуляторные батареи) имеют более чем 100-летнюю историю и являются наиболее массовым и дешевым из химических источников тока.
Первая свинцовая аккумуляторная батарея, которую ученый из Франции Гасгон Планте (1834-1889 г.) изготовил и подарил в 1860 году Французской Академии наук, имела общую активную площадь электродов 10 м2. Электроды поверхностного типа имели очень большую массу и требовали длительных формировочных циклов с периодическим изменением полярности электродов. Этот процесс продолжался несколько месяцев, а иногда до двух лет.

Создание 1881 году Фолькмаром (1847-1884) пластин решетчатой конструкции стало той основой, на  которой бурно начал развиваться наиболее эффективный вид аккумуляторов.

Лучшие образцы  аккумуляторных батарей того времени имели удельную энергию по массе равную 7-8 Вт на ч/кг, и долговечность около 100 зарядо-разрядных циклов.

Свинцовые стартерные аккумуляторные батареи выпускаются согласно техническим условиям на каждый тип батареи. В соответствии с требованиями единого стандарта условное обозначение аккумуляторной батареи емкостью свыше 30 А/часов состоит из цифр и букв и строится по следующей структуре:

1) цифра, указывающая число последовательно соединенных аккумуляторов в батарее (3 или 6), характеризующее ее номинальное напряжение (соответственно 6 или 12 В);
2) буква, обозначающая тип электрохимической системы (С  –  свинцовая аккумуляторная батарея);
3) буква, характеризующая назначение батареи по функциональному признаку (Т – стартерная аккумуляторная батарея);
4) число, указывающее номинальную емкость аккумуляторной батареи в ампер-часах при 20-часовом режиме разряда, которое отделяется от предыдущей части обозначения дефисом черточкой;
5) буквы или цифры, которые содержат дополнительные сведения об использовании аккумуляторной батареи.
(А – в пластмассовом корпусе (моноблоке) с общей крышкой, 3 – залитая электролитом и заряженная, А – необслуживаемая аккумуляторная батарея) и применяемых для ее изготовления материалах (3 – корпус-моноблок из эбонита; Т – моноблок из наполненного полиэтилена, М – сепаратор из поливинилхлорила типа “мипласт”
Р – сепаратор из мипора, Ф – хладостойкая мастика).
В основу работы аккумуляторной батареи положена электрохимическая реакция.

Вещества положительного и отрицательного электродов получают из свинцового порошка, состоящего в основном из окиси свинца (РЬО), смешанного с раствором серной кислоты (Н2СО4 + Н2О), путем электрохимического формирования в растворе серной кислоты. Они представляют собой относительно жесткий электронопроводящий каркас, пронизанный большим количеством пор, диаметр которых составляет 1-5 мкм для губки двуокиси свинца (положительной активной массы) и 510 мкм для губчатого свинца (отрицательной активной массы) при объемной пористости около 50% в заряженном состоянии.

Активными веществами заряженной свинцовой аккумуляторной батареи, принимающими участие в токообразующем процессе, являются: на положительном электроде – двуокись свинца РЬО2 (темно-коричневого цвета), на отрицательном губчатый металлический свинец РЬ (серого цвета) и электролит водный раствор серной кислоты (Н25СО4 + Н2О).

Основными условиями работы, определяющими характер эксплуатации аккумуляторных батарей и их сроки службы, являются: температура электролита, сила тока заряда и разряда, продолжительность работы аккумуляторной батареи и перерывов в эксплуатации, уровень вибрации (тряски), которой подвергается аккумуляторная батарея, периодичность и обьем обслуживания батарей в процесс эксплуатации.

На работу аккумуляторных батарей наибольшее влияние оказывают:
- место и способ размещения аккумуляторной батареи на автомобилях;
- регулярность и интенсивность эксплуатации автомобиля (среднесуточный пробег);
- дорожные и температурные условия эксплуатации (климатический район, время года и суток, назначение автомобиля);
- электрические характеристики генератоа автомобиля.

В зависимости от этих условий в эксплуатации приходится проводить некоторые изменения как по объему и периодичности обслуживания свинцовой аккумуляторной батареи, так и по их установке на иномарках с учетом условий, которые практически не могут быть полностью учтены автозаводами.
Практически при каждом ТО (техническом одслуживании) проводится очистка аккумуляторной батареи, внешний осмотр, проверка креплений и иногда измерение уровня электролита.
При ТО-2 должны производиться все перечисленные операции. Однако методы и объем выполнения перечисленных выше операций весьма сильно отличаются в зависимости от конструкции  и типа аккумуляторных батарей и способа их установки на иномарке.

Так, очистка поверхности от загрязнения при размещении аккумуляторной батареи в контейнере (специальном отсеке иномарки), может производиться только при ТО-2, так как внутрь контейнера возможность попадания грязи  ограничена и на поверхность в небольших количествах попадает только пыль. Визуальный осмотр аккумуляторной батареи для выявления  механических неисправностей должен учитывать характер возможных неисправностей. Так, например, при эбонитовых моноблоках возможно образование трещин в стенках моноблоков батареи.

При раздельных крышках в аккумуляторных батарей часто имеют место вспучивания и отставание от стенок заливочной мастики, трешины крышек выводных клемм и заливочных горловин. Все эти дефекты могут быть выявлены визуальным осмотром. У аккумуляторных батарей иномарки, имеющих полипропиленовые полупрозрачные моноблоки, практически могут быть трещины только при эксплуатации в условиях очень низких температур (-50…-60 °С). Обязательно должны быть очищены вентиляционные отверстия в пробках, если они забиты грязью. Должны быть опробованы крепления наконечников к выводным клеммам генератора, стартера.

При ослаблении крепления на клеммах аккумуляторной батареи необходимо их подтянуть, так как при неплотных соединениях проводов будут иметь место большие падения напряжения. Это ухудшает заряд аккумуляторных батарей и вызывает отказы в работе стартера при пуске двигателя автомобиля. При каждом осмотре необходимо контролировать крепление аккумуляторной батареи на месте ее установки на иномарке. Дело в том, что пластмассовые моноблоки имеют при колебаниях температуры заметное изменение своих геометрических размеров. В результате, например, при креплении батарей за выступы в нижней части моноблоков крепление ослабляется, и аккумуляторная батарея начинает перемешаться в месте установки в автомобиле, что недопустимо.

Контроль и корректировка уровня электролита в настоящее время для различных типов аккумуляторных батарей имеют принципиальные различия. Батареи, в  том  числе  необслуживаемые, собранные в   прозрачных моноблоках, имеют на боковых поверхностях две отметки, – соответствующие минимально и максимально допустимым уровням электролита. Поскольку моноблоки прозрачны, то уровень электролита практически виден через боковые стенки. Если уровень электролита выше верхней черты, то количество электролита должно быть уменьшено. Если уровень электролита ниже или совпадает с нижней отметкой, то следует долить дистиллированной воды до уровня, соответствующего верхней отметке. В условиях низких температур окружавшего воздуха температура электролита свинцовой аккумуляторной батареи может достигать таких значений, при которых батареи не могут обеспечить стартерный пуск двигателя автомобиля. Кроме того, при температурах электролита свинцовой аккумуляторной батареи ниже -20…-25  °С, резко снижается интенсивность заряда от генератора двигателя при допустимых значениях регулируемого напряжения.

Поэтому необходимым условием обеспечения надежности работы электронно-пусковой системы автомобиля является обеспечение высокой степени заряженности  и температуры электролита свинцовой аккумуляторной батареи, достаточных для обеспечения пуска двигателя и последующего подзаряда её.

Летом в условиях жаркого климата периодичность доливки дистиллированной воды для поддержания нормального уровня электролита в свинцовой аккумуляторной батареи составляет 5-7 суток, против 12-15 суток, в условиях средней полосы.