Работа аккумуляторных батарей

Справочная информация > Аккумуляторные батареи: характеристики, эксплуатация, рекомендации >

При прохождении тока через пластины и электролит (заряд) в аккумуляторе происходит процесс преобразования электрической энергии в химическую, что выражается в образовании налета активной массы на поверхности пластин. На положительной пластине образуется перекись свинца коричневого цвета , а на отрицательной – губчатый свинец серого цвета. При этом плотность электролита значительно увеличивается – аккумулятор зарядился. напряжение заряженного аккумулятора составляет 2 В.

При включении в цепь аккумулятора какого-либо потребителя (лампы) происходит обратный процесс превращения химической энергии в электрическую, и аккумулятор постепенно разряжается. При этом активная масса на той и другой пластинах превращается в серно- кислый свинец, а плотность электролита уменьшается. После полного разряда аккумулятор снова заряжается и работоспособность его восстанавливается.

Плотность зависит от температуры электролита , уменьшаясь, примерно, на 0,1 г/см3 при повышении температуры на 15 С. при расчетах плотность обычно приводят к температуре +15 С. Для предотвращения замерзания электролита при эксплуатации аккумуляторов в зимних условиях плотность регламентируется в зависимости от климатических условий

Свинцово-кислотная стартерная аккумуляторная батарея состоит из следующих основных частей:

Отрицательных электродов, собранных в полублок, положительных электродов, собранных в полублок, сепараторов, бареток, связывающих в полублок параллельно включенные электроды одного знака
(плюс или минус), выводных штырей – борнов, аккумуляторного бака с общей крышкой и заливными пробками.

Отрицательные и положительные электроды состоят из решетки, отлитой из свинцово- сурьмянистого сплава с содержанием сурьмы от до
5%. Сурьма увеличивает решетки против коррозии, повышает ее твердость и улучшает текучесть сплава при отливе решеток.

В настоящее время выпускают так называемые необслуживаемые аккумуляторные батареи, которые отличаются от обычных меньшим содержанием сурьмы (1,5- 2,0%) в решетках электродов. Наличие сурьмы в решетках положительных электродов приводит в процессе эксплуатации батареи к переносу части сурьмы на поверхность активной массы отрицательных электродов и в электролит , что сказывается на повышении потенциала отрицательного электрода и понижения ЭДС батареи в процессе ее срока службы.

При постоянном напряжении генератора понижение ЭДС батареи приводит к повышению зарядного тока, обильному газовыделению и повышению расхода воды.

В необслуживаемых батареях за счет меньшего содержания сурьмы в решетках электродов эти явления протекают более слабо, что значительно увеличивает сроки доливки воды (не чаще одного раза в год).

Решетка выполняет роль каркаса, на котором закреплен активный материал пластины. Вместе с тем решетка обеспечивает равномерный отвод и подвод тока к активному материалу при разряде и заряде аккумулятора. Активный материал приготавливается в виде пасты и вмазывается в решетку. Благодаря пористости материала активная площадь пластины увеличивается в 600-800 раз по сравнению с ее действительной площадью. Активным материалом отрицательных электродов является губчатый свинец Рb, имеющий серый цвет. Активным материалом положительных электродов является диоксид свинца РbO2 темно- коричневого цвета.

Для предохранения отрицательных и положительных электродов от соприкосновения (короткого замыкания) их разделяют прокладками- сепараторами. Сепаратор на стороне обращенной к положительному электроду, имеет ребра. Это обеспечивает доступ к положительному электроду большего количества кислоты, необходимого для нормального протекания химических реакций. Сепараторы в необслуживаемых батареях делают в виде конверта , куда вставляется положительный электрод , в этом случае в баке отсутствуют опорные ребра и электроды опираются на дно сосуда что дает возможность увеличить уровень электролита до 50 мм.

Для приведения в действие аккумуляторную батарею заливают электролитом, представляющим собой раствор кислоты Н2SO4 в дистилированной воде Н2О.

Для приготовления электролита применяют особый сорт технической серной кислоты , согласно ГОСТ 667-73, плотностью 1,83 г/см 3 и воды по
ГОСТ 6709-72 . Содержание примесей в дистилированной воде , идущей на приготовление электролита , не должно превышать значений , указанных в ГОСТ 6709-72. Плотность электролита у полностью заряженного аккумулятора, приведенная к 25 С, должна составлять 1,22- 1,30 г/см3 в зависимости от температурных условий эксплуатации автомобиля. При полном разряде аккумулятора плотность снижается на 0,15 – 0,16 г/см 3 от исходной.

Аккумуляторный бак имеет вид общего сосуда (моноблока), разделенного на отдельные ячейки перегородками. На дне каждой ячейки имеются ребра , на которые опираются положительные и отрицательные электроды. Баки изготавливают из эбонита, пластмассы и полипропелена.

Выпадающий при работе аккумулятора шлак скапливается в пространстве между ребрами бака, не замыкая электродов.

Для соединения аккумуляторов в батарею блоки электродов помещают в ячейки моноблока таким образом, чтобы отрицательный штырь баретки одного блока находился у положительного штыря баретки соседнего блока электродов.

Электроды, опущенные в раствор серной кислоты в воде, приобретают определенный электрический потенциал по отношению к этому раствору и становятся, таким образом, положительными и отрицательными электродами. Так как значение электрического потенциала различно для плюсового и минусового электродов, через последний потечет электрический ток при их соединение проводником. При разряде аккумулятора ток в электролите протекает от отрицательного электрода к положительному . На отрицательном электроде происходит образование сернокислого свинца в результате соединения губчатого свинца электрода с кислотным остатком из электролита. На положительном электроде под действием разрядного тока активный материал превращается иакже в сернокислый свинец , поглощая из электролита кислотный остаток и отдавая в электролит кислород. Кислород положительного электрода , соединяясь с водородом, оставшимся в электролите в результате распада серной кислоты , образует воду.

При разряде аккумулятора количество серной кислоты в электролите уменьшается и плотность электролита снижается. При заряде аккумулятора реакции проходят в обратном порядке. В этом случае ток от постороннего источника пойдет от положительного электрода к отрицательному. Реакции, проходящие при разряде и заряде аккумулятора можно изобразить следующей химической формулой:

При заряде аккумулятора количество серной кислоты в электролите увеличивается и плотность электролита повышается. Свойство электролита изменять свою плотность при разряде и заряде аккумулятора используется в эксплуатации для определения степени заряженности аккумуляторной батареи.