За последние 25 лет произошло бурное развитие технологии и совершенствование оборудования для аккумуляторного производства. В результате на рынке появилось необслуживаемые автомобильные аккумуляторы. Их основной отличительной особенностью является использование для производства токоотводов сплавов без сурьмы или с ее пониженным содержанием.
Необслуживаемые автомобильные аккумуляторы, развитие, устройство, особенности конструкции, работа зеленого индикатора состояния заряженности.
Некоторые недостатки традиционных свинцовых автомобильных аккумуляторов обусловлены тем, что сурьма, содержащаяся в сплаве положительных токоотводов, постепенно, по мере их коррозии, переходит через раствор на поверхность отрицательного электрода. Осаждение большого количества сурьмы на поверхности отрицательной активной массы снижает напряжение начала газовыделения. Поэтому в конце зарядного процесса происходит все более бурное газовыделение, сопровождающееся «кипением» электролита. Вследствие электролитического разложения входящей в него воды.
Необслуживаемые автомобильные аккумуляторы начали выпускать в США в конце семидесятых годов прошлого столетия. Для токоотводов и положительного, и отрицательного электродов применяли свинцово-кальциевый сплав с содержанием кальция 0,07-0,1 % и олова 0,1-0,12 %. Остальное — свинец. Это позволило добиться значительного снижения газовыделения. Это обеспечивало эксплуатацию батареи без доливки воды в течение не менее 2 лет. При этом саморазряд замедлился более чем в шесть раз.
Однако после двух-трех глубоких разрядов необслуживаемые автомобильные аккумуляторы теряют 40-50 % емкости. При этом их стартерные характеристики также заметно снижаются. Поэтому такие необслуживаемые автомобильные аккумуляторы не нашли широкого распространения в Европе и России.
Почти одновременно со свинцово-кальциевой технологией производства аккумуляторов необслуживаемого исполнения, в США появилась технология гибридных батарей. Система «кальций плюс» с содержанием до 1,5-1,8 % сурьмы и 1,4-1,6 % кадмия в положительном токоотводе и отрицательном свинцово-кальциевым токоотводе.
Аккумуляторный электрод в сепараторе-конверте.
В начале восьмидесятых годов производство необслуживаемых аккумуляторов стало быстро развиваться и в странах Европы. Здесь пошли по пути применения сплавов с пониженным до 2,5-3,0 % содержанием сурьмы. У них расход воды и саморазряд были в 2-3 раза выше, чем у батарей с кальциевыми токоотводами. Хотя и значительно ниже, чем у батарей традиционного исполнения. Они могли работать без доливки воды не менее 1 года.
Затем в Европе появляются гибридные необслуживаемые автомобильные аккумуляторы. Содержащие положительные токоотводы из малосурьмяного сплава (не более 2 %) с добавлением мышьяка, олова, меди, селена и т.п. в различных комбинациях и соотношениях. А отрицательные — из свинцово-кальциевого. Их характеристики по расходу воды и саморазряду, как и у американских гибридных батарей, не такие хорошие, как у свинцово-кальциевых. Но все же значительно лучше, чем у батарей по технологии малосурьмяных сплавов.
В конце 90-х годов в США и Западной Европе начинается производство батарей с токоотводами из свинцово-кальциевого сплава с многокомпонентными добавками. В том числе и серебра. Они при глубоких разрядах теряют емкость гораздо медленнее, чем первое поколение батарей по свинцово-кальциевой технологии. Расход воды у них так мал, что конструкторы убирают из крышек отверстия для доливки воды. И делают батареи полностью необслуживаемыми и исключающими доступ к электролиту при эксплуатации.
Такое изменение конструкции стало возможным благодаря совместным усилиям производителей батарей и автомобильного электрооборудования. Ведь для максимального использования ресурса полностью необслуживаемой батареи (без отверстий для доливки воды) необходимо обеспечить стабильный уровень зарядного напряжения. Обеспечивающий наименьшее разложение воды при заряде батареи.
Вместе с тем, степень заряженности батареи должна быть достаточной для безотказной работы всего электрооборудования. Это стало возможно благодаря созданию системы регулирования зарядного напряжения. Обеспечивающей его стабильность с точностью ±0,1 В.
Схематическое изображение перераспределения электролита при использовании сепаратора-конверта.
Но владельцы автомобилей, решившие использовать необслуживаемые автомобильные аккумуляторы без отверстий для доливки воды, должны более внимательно относиться к обеспечению исправной работы электрооборудования. В первую очередь это касается:
— Натяжения ремня привода генератора.
— Исправности собственно генератора и регулятора напряжения.
— Отсутствия утечек тока в системе электрооборудования или сигнализации.
— И ряда других факторов.
Усовершенствование конструкции при создании необслуживаемых батарей заключается еще и в том, что для увеличения запаса электролита без изменения высоты батареи один из аккумуляторных электродов помещают в сепаратор-конверт. Он изготовлен из микропористого полиэтиленового материала с низким электросопротивлением.
В этом случае замыкание электродов различной полярности (при отсутствии сбоев в работе сборочного оборудования при производстве батарей) практически исключено. Поэтому опорные призмы не нужны. Блок электродов можно установить прямо на дно ячейки моноблока. В результате тот электролит, который раньше находился в шламовом пространстве между призмами и не принимал участия в работе аккумулятора, теперь находится над электродами и пополняет его запас. Расходуемый при эксплуатации батареи.
Зеленый индикатор состояния заряженности на необслуживаемых автомобильных аккумуляторах.
Необслуживаемые автомобильные аккумуляторы, у которых отсутствуют отверстия для доливки воды и имеется только атмосферная связь внутренней полости с окружающей средой через небольшие вентиляционные отверстия на торцах крышки, обычно снабжены индикатором состояния заряженности. Шарик-поплавок зеленого цвета размещен над пластинами. Он всплывает, когда электролит при заряде достигает определенной плотности.
Схема работы индикатора состояния заряженности необслуживаемых автомобильных аккумуляторов.
Эта величина соответствует минимальной степени заряженности (62-64 % от номинального значения), при которой индикатор начинает давать информацию о работоспособности батареи в пусковом режиме. Дальнейшее повышение плотности электролита (до 100 % заряда) не изменяет показания индикатора (цветовое отражение). Это является недостатком данного приспособления. В случаях снижения уровня электролита до оголения пластин, информация индикатора о состоянии заряженности батареи прекращается.
При работающем индикаторе его информация относится только к одной из шести банок (ячеек) батареи. В тех случаях, когда возникает дефект в другой банке, где нет индикатора, информация индикатора становится бесполезной. Не отражающей общее состояние (работоспособность) батареи. Применение индикатора обеспечивает полезную информацию о состоянии батареи в тех случаях, когда она не содержит дефекта производственного характера.
По материалам справочника «Аккумуляторные батареи».
Курзуков Н. И., Ягнятинский В. М.