Аккумуляторные батареи с малым и очень малым расходом воды

Отмеченные недостатки аккумуляторных батарей нормального исполнения обусловлены тем, что сурьма, которая содержится в сплаве положительных токоотводов, постепенно, по мере их коррозии, переходит через раствор на поверхность активной массы отрицательного электрода. Осаждение сурьмы на поверхности отрицательной активной массы снижает напряжение, при котором начинает выделяться водород. Поэтому, в конце зарядного процесса и при перезаряде, происходит активное газовыделение, похожее на кипение электролита, вследствие электролитического разложения входящей в его состав воды.

За последние тридцать лет произошло существенное развитие технологий и совершенствование оборудования для аккумуляторного производства. В результате были разработаны и появились на рынке несколько разновидностей батарей со значительно меньшим расходом воды в процессе эксплуатации. Основной отличительной особенностью таких батарей является использование для производства токоотводов сплавов с пониженным содержанием сурьмы или совсем без добавления сурьмы.

Кальциевый аккумуляторКальциевый аккумулятор — батареи со значительно уменьшенным расходом воды начали выпускать в США в конце семидесятых годов ХХ-го столетия. Для токоотводов, как положительного, так и отрицательного электродов этих батарей, применяли свинцово-кальциевый сплав с содержанием кальция 0,07-0,1 % и олова 0,1-0,12 % (остальное — свинец). Это позволило добиться весьма значительного снижения газовыделения, которое обеспечивало эксплуатацию батареи без доливки воды в течение не менее двух лет. При этом саморазряд батарей замедлился более чем в шесть раз. Однако, после двух-трёх глубоких разрядов, такие батареи теряют 40-50 % ёмкости и их стартерные характеристики также снижаются. Именно по этой причине такие батареи, в то время, не нашли широкого распространения ни в Европе, ни в России.

Малосурьмянистый аккумуляторМалосурьмянистый аккумулятор — в Европе при производстве батарей с малым расходом воды пошли по пути применения сплавов с пониженным до 2,5-3,0 % содержанием сурьмы. Такие батареи прекрасно переносили глубокие разряды и надёжно работали без доливки воды в течение 12-18 месяцев. Однако потери воды и уровень саморазряда европейских батарей на основе малосурьмяных сплавов были в два-три раза выше, чем у американских батарей с кальциевыми токоотводами. Расход воды в батареях, которые выпускались в Западной Европе, составлял немногим более 4 г/А-ч, что было более чем в два раза хуже, чем у батарей, производившихся тогда в США на основе свинцово-кальциевого сплава.

Гибридный аккумулятор — поэтому преимущества свинцово-кальциевого сплава заставили специалистов работать над поисками возможностей его использования в производстве положительных пластин стартерных батарей. Однако вначале в США появились батареи системы «кальций плюс» («гибридные») — с содержанием до 1,5-1,8 % сурьмы и 1,4-1,6 % кадмия в положительном токоотводе и отрицательным свинцово-кальциевым токоотводом. Затем и в Европе появляются так называемые «гибридные» батареи, содержащие положительные токоотводы из малосурьмяного сплава (не более 2,0 %) с добавлением мышьяка, олова, меди, селена и т.п. в различных комбинациях и соотношениях, и отрицательные токоотводы — из свинцово-кальциевого сплава. Характеристики этих батарей по расходу воды и саморазряду вдвое лучше, чем у малосурьмяных батарей предыдущего поколения и полностью отвечают требованиям, предъявляемым к батареям с малым расходом воды, который реально составляет 2,0-3,0 г/А-ч. Однако, показатели этих батарей все ещё не такие хорошие, как у свинцово-кальциевых.

Гибридный аккумуляторВ связи со значительным увеличением доли свинцово-кальциевого сплава при производстве аккумуляторных батарей, широкое распространение за рубежом получила технология изготовления токоотводов для электродных пластин методом просечки и растяжки свинцово-кальциевой ленты. Она позволяет существенно повысить производительность аккумуляторного производства благодаря полной автоматизации процесса изготовления аккумуляторных пластин и значительно уменьшить расход свинца на батарею. Однако батареи с просечными пластинами могут выпускаться с завода только залитыми электролитом и заряженными.

Просечная решеткаСледует отметить, что пластины, изготовленные по «просечной» технологии, механически менее прочные, чем пластины на базе традиционных литых решёток. Это влияет на снижение срока службы батарей вследствие ускоренного разрушения положительных пластин в батареях, которые эксплуатируются в условиях повышенного зарядного напряжения, особенно в тех случаях, когда пластины обеих полярностей изготовлены на базе просечной технологии. Поэтому в последние годы, ведущие мировые производители не допускают на сборочные конвейеры батареи с положительными пластинами, изготовленными методом просечки.

Добавка серебра в Аккумулятор. В конце 90-х годов XX столетия и в США, и в Западной Европе начинается производство батарей с токоотводами из свинцово-кальциевого сплава с добавкой серебра, которые не так чувствительны к глубоким разрядам, как их предшественницы, производившиеся в основном в США с начала восьмидесятых годов. Это значит, что скорость снижения ёмкости при глубоких разрядах у батарей со свинцово-кальциевыми сплавами с добавлением серебра стала примерно в два раза меньше, чем при отсутствии серебра в сплаве. Расход воды у этих батарей не превышает 1 г/А-ч. Это позволяет обеспечить эксплуатацию батареи без доливки воды в течение всего срока службы в штатных условиях для современных систем регулирования зарядного напряжения, обеспечивающих следующие показатели:

  • напряжение в бортовой сети автомобиля при нормальных условиях 14,1 ±0,1 В;
  • температурная компенсация зарядного напряжения;
  • температура окружающей среды от — 25°С до +35°С;
  • среднегодовой пробег не более 25 тыс. км в смешанном режиме (городской и загородный пробег примерно поровну).

Аккумулятор с добавлением серебраПоэтому в конструкции многих батарей с очень малым расходом воды, выпускаемых производителями из США, Кореи и Западной Европы, отверстия для доливки воды в крышках отсутствуют. Однако при этом исключается и возможность доступа внутрь аккумулятора для контроля плотности электролита и доливки воды в батарею при необходимости. Такие аккумуляторные батареи, у которых отсутствуют отверстия для доливки воды, а имеется только атмосферная связь внутренней полости батареи с окружающей средой через небольшие вентиляционные отверстия на торцах крышки, обычно снабжены индикатором состояния заряженности.

Однако полностью избежать снижения ёмкости после глубоких разрядов свинцово-кальциевых батарей пока не удалось, хотя скорость этого процесса, как отмечено выше, значительно замедлилась. Применение на автомобильной технике нового поколения батарей без отверстий для доливки дистиллированной воды стало возможным благодаря совместным усилиям производителей батарей и автомобильного электрооборудования. Ведь для обеспечения максимального использования ресурса закрытой вентилируемой батареи необходимо поддерживать стабильный уровень зарядного напряжения, обеспечивающий минимальное разложение воды при заряде. Вместе с тем, степень заряженности батареи должна быть достаточной для надёжного пуска двигателя стартером и безотказной работы всего электрооборудования. Это стало возможным, благодаря созданию ведущими производителями автомобилей системы регулирования зарядного напряжения, обеспечивающей его стабильность и температурную компенсацию. Это значит, что при изменении температуры зарядное напряжение изменяется в направлении, обеспечивающем оптимальные условия работы аккумуляторной батареи.

Аккумуляторные батареи без пробок для доливки воды, контроля уровня и плотности электролита в рекламных публикациях часто называют «абсолютно» или «полностью необслуживаемыми», хотя точнее было бы называть их батареями, лишёнными возможности полноценного контроля состояния и обслуживания (при возникновении такой необходимости после сбоев в работе электрооборудования).

Поэтому владельцы автомобилей, решившие использовать батареи без отверстий для доливки воды, должны более внимательно относиться к обеспечению исправной работы электрооборудования. В первую очередь, это касается натяжения ремня привода генератора, исправности самого генератора, регулятора напряжения, а танже отсутствия утечек тока в системе электрооборудования и сигнализации автомобиля.

В России производятся открытые стартерные аккумуляторные батареи нормального исполнения на основе малосурьмяных сплавов, ёмкостью от 44 до 220 А-ч. Кроме того, в 2008 году на некоторых заводах началось производство батарей с малым расходом воды (исполнение L) и с очень малым расходом воды (исполнение VL), ёмкостью до 100 А-ч. Все современные открытые батареи, которые производятся в России, имеют сепараторы-конверты из высокопористого полиэтилена с низким электросопротивлением, что улучшает их работоспособность при отрицательных температурах и снижает вероятность возникновения внутренних коротких замыканий при эксплуатации батарей. Большая часть импортируемых в Россию залитых батарей производится по гибридной технологии (исполнение L), либо по технологии «кальций-кальций», то есть с электродами обеих полярностей из свинцово-кальциевого сплава (исполнение VL).

При производстве сухозаряженных батарей в основном применяют, как для положительных, так и для отрицательных электродов, малосурьмяные сплавы с содержанием сурьмы менее 2 %. В случае необходимости возможно производство сухозаряженных батарей со свинцово-кальциевыми электродами при использовании технологии непрерывного литья фирмы WIRTZ (США) или штамповки из предварительно отлитой свинцовой ленты.

Вам также может понравиться ...