HomeЭлектрооборудованиеВиды аккумуляторов

Виды аккумуляторов

Содержание

1 Что такое аккумулятор
2 Устройство и принцип работы
3 Основные характеристики АКБ
4 Виды аккумуляторов, преимущества и недостатки
5 Критерии выбора АКБ
6 Видео

Аккумулятор (аккумуляторная батарея или сокращённо АКБ) – источник питания многоразового использования. Отличающаяся разнообразием размеров и видов АКБ является неотъемлемой частью современного мира – различные ее разновидности применяют как в пультах для детских игрушек и телевизоров, так и в системах безопасности крупных банков, заводов, на производствах больших предприятий. В этой статье будет рассказано о том, что собой представляет аккумулятор, как он работает, а также, какие бывают аккумуляторы, какими преимуществами и недостатками они обладают.

Классический свинцовый автомобильный аккумулятор

Что такое аккумулятор

Аккумулятор – источник постоянного тока, в котором накопление электрического заряда происходит, благодаря протекающим внутри электрохимическим окислительно-восстановительным процессам. В отличие от одноразовых элементов питания (простых солевых или алкалиновых батарей), АКБ, в зависимости от вида, выдерживает от 200-300 до 1000 циклов зарядки-разрядки. Эта основная особенность АКБ делает аккумулятор более востребованным и популярным, в отличие от обычных батарей, – даже при высокой цене за такой элемент питания его рентабельность за весь срок службы будет в разы выше, чем у одноразовых аналогов.

Устройство и принцип работы

Беспроводная передача электроэнергии

Устройство свинцово-кислотной автомобильной АКБ

«Пионером» среди АКБ и одним из наиболее распространённых среди аккумуляторов является простой и надежный свинцово-кислотный аккумулятор. Состоит классическая аккумуляторная батарея данного вида из следующих частей:

Герметичный корпус из устойчивого к воздействию кислот и низких температур материала – плотного и прочного полипропилена, специального пластика;
Крышка, закрывающая корпус сверху, с отверстиями для клемм и заливных пробок (в обслуживаемых АКБ);
Отсеки (банки) – отделенные друг от друга перегородками и не сообщающиеся между собой секции, состоящие из положительных пластин оксида свинца и отрицательных пластин губчатого свинца;
Сепараторы – сетчатый кислотоустойчивый полимерный материал, размещенный в банках между положительными и отрицательными пластинами. Предотвращает короткое замыкание разноименно заряженных платин.
Электролит – раствор концентрированной серной кислоты в дистиллированной или озонированной чистой воде. Плотность электролита, в зависимости от погодных условий, колеблется от 1,3 до 1,24-1,25 г/см3.
Клеммы – выводы всех соединенных последовательно банок. Располагаются в противоположных концах батареи. При этом положительная клемма больше по диаметру, чем отрицательная. Рядом с клеммами имеется соответствующая их полярности маркировка в виде знаков «+» и «-».

В обслуживаемых моделях таких АКБ каждая банка имеет пробку для проверки уровня и плотности электролита. В необслуживаемых свинцовых аккумуляторах для проверки уровня электролита и оценки его плотности служит специальный индикатор – «волшебный глаз». По цвету данного индикатора, описанному в руководстве по эксплуатации каждой отдельной модели АКБ, определяют, нуждается ли аккумулятор в зарядке.

Несмотря на большой вес и использование в конструкции электродов вредного для окружающей среды свинца и его соединений, такой тип акб является основным источником питания для автомобилей с двигателями внутреннего сгорания. В таком новом виде транспорта, как электромобили, применяются более экологически чистые литиевые типы аккумуляторных батарей (литий-ионные, литий-полимерные).

Основные характеристики АКБ

Точечная сварка для аккумуляторов своими руками

Каждый аккумулятор, вне зависимости от того, к какому виду он относится, обладает следующими основными характеристиками:

Емкость – заряд батареи, измеряемый в Амперах в час (А/ч). Определяет продолжительность работы батареи с различными по энергопотреблению приборами и потребителями.
Напряжение – разность потенциалов между клеммами АКБ. Колеблется от 2 до 12-24 В (вольт);
Размеры – габариты батареи (длина, ширина и высота), измеряемые в сантиметрах;
Вес – в зависимости от конструкции и предназначения, вес современных аккумуляторов колеблется от 10-15 грамм до 100 и более килограмм;
Диапазон рабочих температур – температурный режим, в котором АКБ может нормально работать в течение всего срока службы;
Допустимая глубина (уровень) разряда – минимальное значение напряжения, при котором батарея должна быть поставлена на зарядку. Выражается в процентах относительно напряжения полностью заряженного аккумулятора.
Максимальные токи зарядки – значение силы тока, которое необходимо для нормальной и максимально быстрой зарядки АКБ. Значение данной характеристики выражается в процентах от емкости батареи.
Саморазряд – ежегодно снижающаяся часть емкости батареи, выражаемая в процентах от первоначальной;
Срок эксплуатации – длительность выполнения батареей своих прямых функций.

Также к косвенным характеристикам АКБ относятся ее стоимость и производитель.

Виды аккумуляторов, преимущества и недостатки

Графеновые аккумуляторы

На современном рынке наиболее распространены такие виды аккумуляторов, как:

Свинцово-кислотные – самые распространенные источники питания в автомобилестроении, промышленности, в системах резервного энергообеспечения. Представляют собой набор пластин свинца и оксида свинца, погруженных в водный раствор концентрированной серной кислоты. Обладают емкостью от 10-15 до 100-200 А/ч, напряжением 2-24 В. К основным преимуществам таких аккумуляторов относятся простота их обслуживания, относительно невысокая стоимость, способность за короткий временной интервал отдавать большой заряд. Среди недостатков свинцовых АКБ – большой вес, высокое содержание вредных для окружающей среды металлов (свинца и его соединений), риск при работе с концентрированной серной кислотой (электролитом).

Свинцово-кислотная АКБ

Никель-кадмиевые – долговечные и надежные батареи, в которых электроды, выполненные из гидратов закиси никеля (катод) и кадмия (анод), погружены в электролит, состоящий из гидроксида калия и лития. К основным плюсам таких батарей относятся длительный срок их эксплуатации (до 25 лет), широкий температурный режим использования (от -30 до +50+700С), большое количество циклов зарядки-разрядки (до 1000), невысокая цена. Основными недостатками АКБ на основе соединений никеля и кадмия являются их большие размеры, высокий уровень саморазряда, значительное содержание вредных для окружающей среды тяжелых металлов. Применяют такие батареи в современных шуруповертах и других аккумуляторных инструментах.

Никель-кадмиевый аккумулятор

Литий-ионные – такой тип аккумулятора является самым надежным и удобным в использовании. Основу литий-ионной батареи составляют отдельные элементы, состоящие из двух скрученных в трубочку и помещенных друг в друга электродов из тонкой алюминиевой и медной фольги с нанесенными на них соединениями лития. Катод и анод изолированы друг от друга находящимся между ними пористым сепаратором, который пропитан специальным электролитом. Применяют такие батареи в различных аккумуляторных инструментах, в качестве накопителей при использовании альтернативных источников электроэнергии. Основными плюсами таких батарей являются их высокая емкость при сравнительно небольших размерах и весе, низкий саморазряд, быстрая зарядка, отсутствие эффекта «памяти». К минусам литий-ионных АКБ относятся их высокая цена, небольшой срок службы.

Литий-ионная аккумуляторная батарея

Помимо описанных выше, реже используются такие виды аккумуляторных батарей, как никель-железные, никель металл-гибридные, гелевые, серебряно-цинковые. Такие аккумуляторные батареи из-за своей дороговизны не получили столь широкого распространения, как описанные выше разновидности.

Критерии выбора АКБ

Основными критериями выбора того или иного вида АКБ являются:

Предназначение – АКБ выбирают с учетом того, для каких целей она будет использоваться. Так, подходящая для питания автомобиля свинцовая батарея не подойдёт по своим характеристикам для различных электронных приборов.
Емкость – АКБ подбирают по данному критерию таким образом, чтобы она обеспечивала максимально длительную работу потребителя (оборудования, различных приборов) без подзарядки.
Размеры и вес – выбирая АКБ для определенных нужд, приобретают аккумуляторы, имеющие при достаточной емкости небольшие размеры и вес;
Производитель – предпочтение отдают изделиям наиболее известных брендов. Так, при покупке АКБ для автомобиля специалисты советуют приобретать изделия таких брендов, как BOSCH,Varta, Exide, Topla.

Также не последним критерием при выборе аккумуляторной батареи будет соотношение «цена-качество». Специалисты советуют приобретать достаточно надежные и качественные АКБ среднего ценового сегмента, так как они при доступной цене обладают неплохим для своих денег качеством.