Разновидности автомобильных аккумуляторных батарей, их преимущества и недостатки

Понятие аккумуляторной батареи достаточно широкое и может включать в себя различные виды источников питания. Это аккумуляторы для мобильных телефонов, источники питания для компьютеров.

Но когда речь заходит об аккумуляторах, чаще всего подразумеваются именно стартерные АКБ для автомобилей. Они стоят под капотом огромного числа транспортных средств.

При этом важно понимать, что аккумуляторы для машин бывают разного типа и они могут существенно отличаться друг от друга.

Понятие об АКБ и её функции

Аккумулятор или аккумуляторная батарея (АКБ) выступает как незаменимый компонент современного транспортного средства.

Фактически это источник тока, работа которого основана на протекающих химических процессах внутри. Состоит из нескольких электродов питания. Из-за этого и применяется понятие аккумуляторной батареи.

За счёт объединения нескольких элементов, создаётся большой ток и высокое напряжение. Чаще всего в авто применяются АКБ, имеющие 6 элементов.

Эти элементы принято называть просто банками. Каждая из них выдаёт напряжение около 2,1 В. Суммарно это даёт примерно 12,6 В.

Первую подобную батарею разработали более 150 лет назад. Автором проекта выступил французский учёный по имени Гастон Планте. Интересно, что за долгие годы АКБ значительно усовершенствовались, хотя по своей конструкции и принципу работы остались практически неизменными.

Современные АКБ отличаются между собой по материалу, выступающему в качестве электродов, а также по используемому составу электролита.

Несмотря на широкое разнообразие видов АКБ, только свинцово-кислоты применяются в качестве стартерных аккумуляторов на автомобилях.

Это можно объяснить банальным превосходством по энергоёмкости. За короткий промежуток времени АКБ на основе свинцово-кислотных компонентов могут выдавать большой электроток, что и нужно для запуска стартера. Последний вращает коленвал, и это позволяет запустить в итоге двигатель. Достойной альтернативы таким АКБ ещё не существует. И это при том, что серная кислота и свинец считаются очень вредными и опасными компонентами.

При производстве корпуса используется высокопрочный пластик. Его состав разрабатывается так, чтобы пластик не вступал в реакцию с кислотой и не разрушался под её воздействием. Как вы знаете, в АКБ применяют именно серную кислоту, а не соляную, как некоторые склонны думать.

Для создания электродов неизменно используется свинец, как и задумывал Г. Планте. При этом в современных условиях этот металл дополнительно легируется, что позволяет придать ему улучшенные свойства и повысить эксплуатационные характеристики.

В настоящее время существует несколько основных разновидностей автомобильных аккумуляторных батарей.

Актуальные виды АКБ

Знакомство со всеми видами аккумуляторов для автомобилей следует проводить поэтапно, начиная от довольно устаревших и заканчивая продвинутыми и современными решениями.

При этом есть типы используемых автомобильных аккумуляторов, которые во многом схожи друг с другом, но имеют некоторые отличия. Это заставляет разделять их на несколько категорий.

В итоге батареи могут быть:

• сурьмянистыми;
• малосурьмянистыми;
• кальциевыми;
• гибридными;
• AGM;
• гелевыми;
• щелочными;
• литий-ионными и пр.

Стоит взглянуть на каждый представленный вариант, изучить не только виды, но и характеристики, которые могут похвастаться те или иные автомобильные аккумуляторы.

Сурьмянистые

Изучать разновидности аккумуляторов, предназначенных для автомобилей, можно с сурьмянистых батарей. Сейчас сурьмянистые АКБ считаются устаревшими. В состав используемых свинцовых пластин входит свыше 5% сурьмы. Современные АКБ имеют значительно меньше этого компонента.

Задача сурьмы заключается в том, чтобы повысить прочность пластин. В чистом виде свинец отличается повышенной мягкостью.

За счёт добавления сурьмы происходит резкое увеличение активности электролитических процессов, запускаемых в АКБ при напряжении около 12 В. Это провоцирует выделение водорода и кислорода. Внешне напоминает кипение обычной воды в ёмкости.

Рассматриваемые АКБ отличаются быстрым расходованием воды в составе электролита. Из-за этого уровень рабочей жидкости падает, электродные пластины оголяются. Эта особенность требует постоянного контроля и обслуживания, водителю приходится регулярно подливать дистиллированную воду.

В роли стартерных АКБ такие батареи перестали применять, что обусловлено развитием технологий. Требования к обслуживанию у аналогов снизились.

Но их продолжают использовать как стационарные источники подачи тока. Новые АКБ содержат в составе пластин значительно меньше сурьмы.

Малосурьмянистые

Если рассматривать представленные виды АКБ, то для автомобилей отечественного производства больше подходят именно малосурьмянистые АКБ. Их отличие заключается в том, что количество сурьмы здесь значительно снизили. В процентном соотношении это менее 5%.

Такое решение позволило справиться с проблемой частой доливки дистиллята в банки. Только это ещё не означает возможность для полного отказа от обслуживания.

Дополнительным преимуществом называют меньший саморазряд, когда такая АКБ находится на длительном хранении. Но это в сравнении с сурьмянистыми аналогами.

В отношении малосурьмянистых АКБ принято использовать понятие малообслуживаемых аккумуляторов.

Постепенно вода всё равно будет уходить. Из-за этого придётся доливать дистиллят и проверять уровень электролита, просто значительно реже.

Такие АКБ устойчивы к изменениям в бортовой электросети машины. При резких перепадах они не так сильно страдают, как те же гелевые, кальциевые или AGM аналоги.

Автомобилисты и эксперты сходятся во мнении, что такие батареи оптимально подходят для отечественных легковых машин. Это связано с отсутствием на многих моделях стабилизаторов напряжения сети. Плюс такие АКБ доступны по цене. Такие типы АКБ для авто продолжают активно эксплуатировать.

Кальциевые

Теперь следует подробнее узнать про этот тип используемого под капотом автомобиля аккумулятора.

Основное отличие заключается в том, что сурьму в пластинах из свинца заменили на кальций. Отсюда и такое название.

Это было сделано с целью снизить активность испарения воды из состава электролита. Есть довольно простой способ узнать, что перед вами именно кальциевый тип аккумулятора для автомобиля. На корпусе обычно присутствует маркировка с буквами Ca/Ca. Это характерный признак того, что кальций используется для обработки решёток как отрицательных, так и положительных свинцовых электродов.

Некоторые изготовители дополнительно применяют небольшое количество серебра, чтобы понизить внутренние показатели сопротивления, улучшить параметры ёмкости коэффициента полезного действия.

Но всё же главный козырь, которым обладают кальциевые АКБ, — это падение интенсивности течения процесса электролита. За счёт этого электролит не так активно испаряется. А точнее не испаряется водная составляющая рабочей жидкости.

Выбирать кальциевые типы автомобильных аккумуляторов вполне разумно. Они позволяют владельцам автомобилей практически не беспокоиться об уровне электролита. Если присутствует маркировка Ca/Ca, будьте уверены, что за весь срок эксплуатации вода почти не испарится. Это исключает необходимость постоянной проверки уровня и плотности рабочей жидкости.

В отношении кальциевых АКБ справедливо применять понятие необслуживаемой батареи.

Ещё важной особенностью считается низкий саморазряд. Это позволяет им дольше служить и сохранять начальные характеристики при длительном хранении.

Но этот тип АКБ чувствителен к глубокому разряду, если сравнивать с конкурентами. Буквально 3-4 разряда и придётся покупать новую батарею. Плюс предъявляются повышенные требования к стабильности напряжения бортовой сети. Сильные перепады здесь недопустимы. И ещё добавьте высокую стоимость по сравнению с уже рассмотренными аналогами.

Гибридные

На очереди гибридные АКБ, которые отличаются наличием маркировки Ca/Sb или Ca+.

Отличительной особенностью являются решётки, которые делают по разным технологиям. Для положительных применяется сурьма, для отрицательных — кальций.

Переход на такие АКБ стал стремлением объединить преимущества сурьмянистых и кальциевых устройств. В итоге удалось добиться чего-то среднего. Они расходуют меньше воды в сравнении с первыми 2 типами АКБ, но этот показатель выше, если сравнивать просто с кальциевыми.

Гибриды не боятся глубокого разряда и перепадов напряжения.

Гелевые и AGM

Также стоит рассмотреть AGM АКБ и гелевые батареи.

При производстве таких накопителей применяется технология, называемая GEL или же AGM. В основном их именуют гелевыми. Главной отличительной особенностью является то, что электролит здесь находится в гелеобразном состоянии.

Чтобы снизить опасность жидкой кислоты, её связали, уменьшили текучесть, и параллельно это позволило снизить активность осыпания пластин.

AGM и гелевые (GEL) АКБ не являются полными аналогами. Разница заключается в том, какой применяется способ связывания жидкости. У AGM это пористое стекловолокно, а у GEL это добавки на основе кремния.

Их можно ставить под наклоном, они отличаются низким саморазрядом, не боятся вибраций. Выдают большой пусковой ток даже при сильном разряде. Выдерживают порядка 200 глубоких разрядов.

Но заряжать такие батареи следует предельно аккуратно, используя специальные ЗУ. В среднем служат по 6-7 лет.

Интересно и то, что некоторые автовладельцы даже не знают, какой тип АКБ использует их машина, в чём её отличие от других, какие требования предъявляет автопроизводитель.

Щелочные

Также существуют щелочные АКБ, где в роли электролита применяется не кислота, а щёлочь.

Щелочные АКБ в качестве стартерных батарей используют редко. Для таких задач подходит лишь Ni-Cd тип. Остальные применяются в роли тяговых аккумуляторов.

Из преимуществ можно выделить:

• способность легко переносить перезаряд;
• улучшенная стабильность работы на морозе;
• саморазряд ниже, чем у кислотных;
• не выделяют вредные испарения;
• накапливают большое количество ёмкости.

Но по напряжению уступают свинцово-кислотным, из-за чего приходится увеличивать число банок и общие габариты конструкции. По цене превосходят своих кислотных конкурентов.

В автомобилях используются редко как стартерные АКБ. Считается такой выбор нецелесообразным. Зато отлично показывают себя как тяговые АКБ.

Литий-ионные

Если рассматривать литий-ионные АКБ, то они выглядят перспективно в качестве вспомогательных источников. Носителем тока здесь являются ионы лития. Материал для электродов постоянно меняется по мере усовершенствования технологии.

Они обладают большой удельной электроёмкостью, увеличенным напряжением отдельно взятого элемента, а также низкой степенью саморазряда.

Но минусы слишком очевидные и значимые. А именно:

• повышенная чувствительность к низкой температуре;
• небольшое количество циклов разряда и заряда, которое не превышает 500;
• за время хранения батарея теряет ёмкость по 10% в год;
• не любят глубокий разряд;
• в роли стартерных АКБ не подходят, поскольку их мощность слишком низкая.

В основном такие АКБ получили распространение в оснащении мобильных гаджетов и электроники.

Перспективное будущее

Есть и прочие АКБ, которые фактически являются разновидностями, имеющими небольшие отличия от основного типа АКБ. Те же литий-ионные батареи можно разделить на несколько подвидов, опираясь на применяемые материалы для изготовления электродов.

Современные производители ведут активную работу над тем, чтобы устранить недостатки АКБ, улучшить их характеристики, повысить устойчивость к отрицательным температурам и пр.

Это обусловлено тем, что автопроизводители предъявляют к АКБ дополнительные требования. Они хотят, чтобы батареи стали меньше, подходили для регионов с разным климатом, были простыми и безопасными в эксплуатации.

Специалисты уверены, что время свинцово-кислотых накопителей постепенно заканчивается. Шагом к серьёзному изменению ситуации на рынке АКБ стало появление гелевых устройств. Ожидается, что через время от жидкости внутри батареи удастся полностью отказаться. Плюс им придадут различную форму, чтобы минимизировать объём занимаемого пространства под капотом.