Устройство аккумулятора и работа

Самый первый аккумулятор был собран в 1859 году французским учёным Г. Планте. Это была свинцово-кислотная многоразовая батарея, которая представляла собой емкость с электролитом в виде 10% раствора серной кислоты и электродами из листового свинца. После нескольких циклов заряд и разряд, на электродах появлялся особый слой, который позволял аккумуляторной батареи (АКБ) накапливать еще больше энергии. Это был прадедушка современных АКБ.

Для того чтобы раз и навсегда понять принцип работы аккумуляторов, давайте попытаемся понять его устройством и общий принцип функционирования. В основу работы любого химического источника электропитания положены две составляющие: это два электрода и электролит. Все это размещено в емкости, которая является корпусом для АКБ.

Как мы уже знаем электрический ток — это упорядоченное движение элементарных заряженных частиц электронов, или ионов. Ток не может возникнуть без воздействия ЭДС. Значит, между обоими электродами что-то должно создать эту ЭДС, а появляется она следующим образом.

На втором электроде будет протекать обратный процесс, те ионы, которые сумели сбежать от первого, переходят на второй вместе с положительным зарядом и постоянно увеличивая суммарный заряд на электроде. Весь этот химический цикл окислительно-восстановительной реакции сопровождается химическим трансформированием одних веществ в другие, при заряде АКБ, и взаимообратным процессом, при разряде АКБ.

В результате выходит, что под воздействием внешнего источника в процесса заряда мы запускаем реакцию превращения одних веществ в другие, а при подключении к контактным площадкам электродов нагрузки, мы выводим накопленную ранее электроэнергию, с помощью обратного химического превращения. Следует сказать, что электролит является переносчиком положительного заряда ионов , и они перемещаются внутри АКБ. А отрицательный заряд электроны будут поступать по внешней цепи, вне аккумуляторной батареи.

Основной функцией аккумулятора, является накопление энергии при заряде и отдача ее, при разряде. Следовательно, наиболее важными техническими параметрами любой АКБ для нас будут: емкость, КПД, напряжение, и срок службы (количество циклов заряд разряд). Всё эти свойства в первую очередь зависят от материалов, из которого изготовлена АКБ. К сожалению, пока не открыли таких веществ, создав из которых аккумулятор можно было бы добиться максимальных показателей сразу, но думаю это время вот-вот настанет.

Все аккумуляторы делятся на две основные категории: это кислотные и щелочные АКБ. Каждый из них сделан из определенных химических веществ и обладает различными характеристиками.

Устройство типичного автомобильного аккумулятора

В принципе, термин аккумулятор применимо лишь к отдельно взятой ячейке, а объединенные в одно целое они должны именоваться аккумуляторной батареей. Так, стандартная автомобильная 12 вольтовая АКБ объединяет в себе целых шесть отдельных аккумуляторов, каждая из которых вырабатывает напряжение два вольта.

К корпусу АКБ предъявляют жесткие условия. Он должен быть выполнен невосприимчивым к воздействию химических реагентов, переносить температурные колебания и обладать хорошей вибростойкостью. В основном корпус делают из современного синтетического материала – полипропилена.

Корпус батареи состоит из двух частей: из основной глубокой емкости, и закрывающей ее крышки. В зависимости от типа АКБ крышка может быть оснащена горловинами с пробками, либо лишь дренажной системой (которая помогает стабилизировать давление внутри батареи, и отводит образующийся газ).

В каждой отдельной ячейки установлен пакет, состоящий из разных пластин, полярность в которых чередуется. Сделанные из свинца пластины имеют решетчатую структуру. Такая конструкция позволяет разместить на них основной реагент – активную массу.

Так как, каждая из чередующихся пластин является электродом с противоположной полярностью, необходимо полностью исключить вероятность их замыкания. Для этого между каждой парой пластин установлен сепаратор, сделанный из пористого пластика, не мешающий свободной циркуляции электролита внутри ячейки. Потому, что каждая пластина, положительного заряда, находится между двумя минусовыми, реализуется защита от коробления, и поэтому отрицательных пластин всегда на одну больше.

Весь собранный пакет плотно зафиксирован специальным бандажом. Плюсовые и минусовые контактные площадки пластин соединены попарно и концентрируют накопленную энергию на выводных борнах. К ним подсоединяются токоприемные клеммы автомобиля.

Активные элементы вступают в реакцию при подключении нагрузки на клеммы АКБ. Начинается цикл генерации электротока, который сопровождается химическим образованием сульфата свинца на отрицательном электроде. Кроме того из электролита выделяется вода, в результате уменьшается его плотность.

Как только на клеммы АКБ начинает поступать ток от внешнего источника, происходит обратный химический процесс. На отрицательных электродах восстанавливается свинец, а на плюсовых идет регенерация диоксида свинца. Так же возрастает плотности электролита – весь этот цикл получил название метод двойной сульфатации. Поэтому аккумулятор практически полностью восстанавливает свои характеристики.

Разряжается аккумулятор в автомобиле, что делать?

Если у вас разряжается аккумулятор во первых проверьте состояния и натяжения приводного ремня. Он не должен иметь расслоений, трещин и других видимых дефектов. Затем необходимо проверить состояние токосъемных щеток и реле регулятора напряжения. Щетки должны быть размером не менее 5-6 мм, в противном случае их следует заменить.