Традиционный вопрос: «Какая батарея лучше?» — Рано или поздно задается вопросом каждый автомобилист. Но каждый понимает слово «лучший» по-своему: опытные водители хотят понять, действительно ли они купят аккумулятор с нужными им функциями по справедливой цене, а новички, как правило, сразу хотят купить «лучший» из всех «продукт точки зрения».
Популярность темы оправдана, потому что даже очень далекие от техники водители, знающие только названия двух-трех компонентов автомобиля (шины, дворники, домкрат), понимают, что аккумулятор может помочь, а может и не вовремя.
Рекомендуем посмотреть видео в конце этой статьи и ознакомиться с правилами выбора аккумулятора исходя из марки автомобиля.
Понимание основ устройства автомобильного аккумулятора, знание его основных характеристик, эксплуатационных характеристик и репутации производителей поможет в правильном выборе этого важного компонента транспортного средства.
Содержание
Устройство и принцип работы аккумулятора
Физический (точнее физико-химический) принцип работы автомобильного аккумулятора основан на явлении, известном более 200 лет: существует разность потенциалов между пластинами из разных металлов, помещенными в кислотную среду (электролит). При подключении к этим пластинам (электродам) внешнего потребителя электроэнергии в образовавшейся цепи протекает ток и в жидкой среде происходит химическая реакция.
Схематично это выглядит так:
- Положительная пластина батареи (катод) соединяется с отрицательной пластиной (анодом) через нагрузку (лампочку).
- Отрицательно заряженные частицы движутся от анода к катоду, и электрический ток течет по проводам через нагрузку.
- В этом случае протекают окислительные реакции на аноде и реакции восстановления на катоде.
Описанный процесс обратим: при подключении внешнего источника питания к электродам процесс протекает в обратном порядке.
Здесь необходимо сделать оговорку, чтобы избежать терминологической путаницы: понятия катод и анод имеют смысл только тогда, когда ток течет в определенном направлении (процесс разряда или заряда).
Структура типичного автомобильного аккумулятора показана на следующем рисунке:
Материалы основных элементов этого типа аккумуляторов:
- вывод для пластин отрицательной полярности;
- рабочая жидкость (электролит) — водный раствор серной кислоты.
- диоксид свинца (разновидность оксида) — материал пластин положительной полярности;
В процессе разряда происходит электрохимическая реакция, при которой материал пластин положительного электрода (свинец) взаимодействует с электролитом (раствором соляной кислоты) с образованием сульфата свинца и воды. На отрицательных пластинах также образуется сульфат свинца. Когда аккумулятор заряжается, процесс идет в обратном направлении.
Конечно, обратный процесс (зарядка) происходит с некоторыми потерями: со временем часть сульфатного покрытия неизбежно кристаллизуется в нерастворимое вещество, что уменьшает рабочую площадь, а значит, и эффективность пластин. Это известный на практике процесс сульфатирования. Ускорение процесса сульфатирования и последующее разрушение пластин возможно, если аккумулятор долгое время не заряжался после глубокого разряда.
Корпус автомобильного аккумулятора выполнен из жаропрочного и кислотостойкого пластика и содержит шесть последовательно соединенных блоков (их еще называют банками). Каждая банка содержит блоки свинцовых пластин отрицательной и положительной полярности, разделенные специальными перегородками — разделителями.
Виды и типы автомобильных аккумуляторов
Традиционный аккумулятор со свинцовыми пластинами и раствором серной кислоты в качестве электролита относится к классу свинцово-кислотных аккумуляторов или WET («мокрый» в зарубежной терминологии). В автомобилях этот тип аккумуляторов используется уже давно и уже прошел несколько этапов развития, связанных с трудоемкостью обслуживания.
Дело в том, что во время циклов заряда и разряда образуется дополнительное количество воды, которая испаряется и меняет плотность электролита. Кроме того, химическая реакция в электролите сопровождается не только образованием сульфата свинца и воды, но и выделением газов (водорода и кислорода) и образованием паров самого электролита.
Процесс газообразования особенно активен во время интенсивной езды и зарядки аккумулятора большими токами, поэтому говорят, что аккумулятор «закипает».
Испарение части электролита не только изменяет плотность, но и обнажает верхнюю часть пластин, что снижает эффективность батареи и ее долговечность. Вот почему даже в недавнем прошлом свинцово-кислотные батареи, помимо контроля уровня заряда, требовали постоянного контроля плотности и уровня электролита, а периодическое обслуживание было неотъемлемой частью эксплуатации.
Помимо сульфатирования и испарения электролита в аккумуляторах этого типа, материал пластин взаимодействует с водой, образуя оксиды свинца, источники коррозии и постепенного разрушения пластин.
Совершенствование аккумуляторов предусматривало, в первую очередь, снижение негативного влияния этих трех факторов, а основные способы решения проблемы — в использовании новых материалов.
Поэтому использование сурьмы для увеличения срока службы плит известно давно. Современные технологии позволили снизить процентное содержание этого элемента и тем самым получить значительное снижение интенсивности «кипения». Время обслуживания аккумуляторов значительно сокращается, и их уже называют низкими в обслуживании.
Следующий шаг к совершенствованию автомобильных аккумуляторов — использование кальция в свинцовом сплаве — позволил еще больше снизить газоинтенсивность и повысить напряжение саморазряда. Теперь аккумуляторы можно было дольше хранить в разряженном состоянии, а процесс кипения электролита стал играть такую незначительную роль, что аккумуляторы стали необслуживаемыми (хотя это не совсем так: зарядка аккумулятора — одна из операций по техническому обслуживанию).
«Необслуживаемые» автомобильные аккумуляторы практически не производятся. Но «низкие эксплуатационные расходы» (иногда называемые «необслуживаемыми») вполне разумны для использования на тех автомобилях (особенно с пробегом), где бортовая сеть нестабильна: эти батареи устойчивы к колебаниям нагрузки.
Промежуточное положение между батареями с низким содержанием сурьмы и кальция занимают гибридные батареи. В них пластины положительного электрода выполнены с низким содержанием сурьмы, а отрицательные — с кальцием. Это решение позволяет в какой-то мере объединить достоинства обоих вариантов, но, увы, и недостатки. Дело в том, что «кальциевые» аккумуляторы чувствительны только к колебаниям бортовой сети.
Следующим важным шагом в совершенствовании автомобильных аккумуляторов стали конструктивные и технологические решения, обеспечившие переход электролита из жидкого в гелеобразное состояние. Батареи, произведенные по технологии, при которой в качестве электролита используется гель, а не жидкость, стали называть гелем.
Использование геля позволило решить сразу несколько проблем:
- безопасность — раствор серной кислоты крайне опасен как для человека, так и для окружающей среды, и всегда существует вероятность утечки;
- виброустойчивость — гелиевый наполнитель не боится дрожать при ударах — он закреплен по отношению к электродным пластинам, исключая возможность обнажения части поверхности электрода.
- ориентация — гелеобразное состояние позволяет эксплуатировать аккумулятор при любом наклоне линии горизонта — в нем прочно закреплен электролит;
Одной из разновидностей гелей (хотя по этому поводу есть терминологические разногласия) являются батареи AGM (AGM — аббревиатура Absorbent Glass Mat — впитывающий стеклянный материал), названные так по соответствующей технологии. Особенность AGM в том, что между пластинами находится специальный пористый материал, который удерживает электролит, а также защищает пластины от осыпания.
Аккумуляторы, в которых в качестве электролита используется жидкость, загустевшая до консистенции геля, в автомобилях не используются.
Основные характеристики автомобильных аккумуляторов
Обычно производители при маркировке продукции и в сопроводительной документации предоставляют следующий перечень характеристик аккумуляторов:
- Резервная емкость — характеризует время разряда полностью заряженного аккумулятора током 25 А при напряжении не менее 10,5 В при температуре 25 ° С. Резервная емкость составляет 1,63 от соответствующего показателя емкости номинального номинала, определенного экспериментально;
- Полярность: конструктивное расположение выводов на крышке аккумуляторного отсека. Клеммы расположены ближе или дальше от большей стороны прямоугольника покрытия. Если смотреть с ближней стороны сверху и положительный вывод находится слева, полярность прямая;
- Номинальная емкость — характеризует ток, который аккумулятор будет выдавать в течение 20 часов после разряда до напряжения не менее 10,5 В при температуре 25 ° C.Например, аккумулятор емкостью 60 Ач должен при указанных условиях: выдавать ток не менее 3 А. Но зависимость здесь нелинейная: батарея не может выдать 60 А за час;
- Габаритные размеры. Аккумулятор необходимо надежно закрепить на обычной платформе, и в этом смысле важна ширина: она не должна превышать ширину платформы (которая, как правило, имеет ограничивающие хомуты). Что касается длины и высоты аккумулятора, то почти всегда есть запас по монтажным размерам.
- Ток холодного скольжения — это ток разряда, который может создаваться аккумулятором при температуре минус 18 ° C в течение 10 секунд и напряжении не менее 7,5 В. Определяется экспериментально и зависит от стандарта измерений;
Список характеристик аккумулятора не ограничивается приведенным выше списком — есть еще такие показатели, как внутреннее сопротивление, электродвижущая сила, состояние заряда и другие, но они достаточно интересны для специалистов.
Критерии выбора аккумулятора для автомобиля
Автомобильный аккумулятор предназначен не только для запуска двигателя. Он также служит источником питания для бортовой электроники и помогает генератору справляться с условиями пиковой нагрузки. Поэтому выбор аккумулятора нужно начинать с проверки соответствия основных характеристик рекомендованным производителем автомобиля.
- Номинальная емкость АКБ не должна существенно отличаться от рекомендованной: низкое значение не обеспечит необходимый ток в критической ситуации (отказ генератора, заморозки) и потребует более частой подзарядки. А за большую вместимость придется переплачивать.
Тем не менее, номинальная емкость для конечного пользователя является скорее справочной. На практике гораздо важнее понять, сколько времени у драйвера есть с вышедшим из строя генератором (резервная мощность) и каковы пусковые качества холодного аккумулятора (холодный пусковой ток).
- Выбор «отремонтированный» или «необслуживаемый» для потребителя практически не стоит: аккумуляторы для современных автомобилей производятся «без присмотра». Батарея с низким содержанием сурьмы для автомобилей с нестабильной бортовой сетью не является принципиальным исключением.
- Но выбор по критерию состояния электролита (WET — свинцово-кислотный или AGM) вполне актуален. Требования к качеству и стабильности бортовой сети, особенно для автомобилей зарубежного среднего класса и, кроме того, производителей премиум-класса, определяют тип аккумулятора: обеспечение большего энергопотребления и способность выдерживать глубокие разряды требуют использования более современных аккумуляторов AGM.
- При выборе немаловажную роль играет репутация производителя, хотя на рынке подделки на этот товар встречаются редко.
- Наконец, один из основных критериев: стоимость зависит как от типа аккумулятора (современные AGM дороже своих предшественников), так и от производителя.
Рейтинг производителей аккумуляторов для авто
Конкуренция на рынке автомобильных аккумуляторов всегда была высокой, и каждый год публикуются многочисленные рейтинги брендов из различных изданий. Для массового потребителя важно, прежде всего, оценить параметры практического использования и их соотношение с ценой (то есть соотношение цена / качество). И за последние год-два ценовая доля в этих отношениях выросла.
Более достоверны оценки проверенных временем публикаций. В России, конечно, это журнал «За рулем». В 2016 году издание составило оценку аккумуляторных батарей на основе оценки по результатам испытаний параметров, практически важных для потребителя: резервная емкость, пониженная пусковая энергия (полученная от холодного пускового тока) и способность получать заряд постоянного внешнего напряжения.
Оценка проводилась на двух десятках образцов аккумуляторов от российских и зарубежных производителей с использованием скорингового метода (выставление баллов по количественному результату теста и стоимости образца) и дала следующие результаты:
- в топ-10 вошли четыре российские модели: две тюменские и две иркутские, причем первое место заняла Тюменская Премиум 6СТ — 64;
- бренды TAB (Евросоюз, 7-е место) и BOSCH (10-е место) могли бы показать лучшие технические результаты, но на это могло повлиять длительное хранение образца в магазине. Кроме того, позиции BOSCH были сокращены из-за высокой цены.
- традиционно сильные позиции занимают немецкая VARTA (2 место), турецкая MUTLU (3 место) и южнокорейская медаль (4 место);
Наконец, мы рекомендуем вам посмотреть видео с советами экспертов о том, какой аккумулятор лучше всего подходит для вашего автомобиля.
