Акумулятори автомобільні та літій-іонні, пристрій та принцип роботи
Загальні відомості про акумулятори
Акумулятори — пристрої, які є хімічними джерелами струму. Вони здатні накопичувати електричну енергію і віддавати її при необхідності.
Тобто. Заряджений акумулятор є джерелом електроенергії. Для заряджання його слід підключити до стороннього джерела живлення. При цьому відбувається процес перетворення електричної енергії джерела струму на хімічну енергію акумулятора.
При підключенні його до зовнішнього ланцюга відбувається його розрядка, у процесі якого його хімічна енергія перетворюється на електричну.
Автомобільний акумулятор
Система електропостачання автомобіля обов'язково включає акумуляторну батарею. Вона призначена для запуску двигуна, живлення деяких пристроїв (сигналізації, двірників, кондиціонера і т.д.). Його значення настільки велике, що часто його називають «серцем автомобіля».
Як же влаштований акумулятор? Трохи спростивши деталі, йогоконструкцію можна представити як систему свинцевих гратчастих пластин, що знаходяться в провідній рідині-електроліті. Цей хімічний розчин складається з 65% води і 35% сірчаної кислоти. Зазвичай в акумуляторі 6 елементів, кожен з яких дає напругу 2 V. Усього на клеми акумуляторної батареї надходить напруга 12 V. При цьому напрузі енергії акумулятора достатньо для того, щоб запрацював стартер і завівся двигун.
У кожному елементі є позитивна та негативна пластина. Т. е. на одній - надлишок електронів, а на іншій їх недолік. Позитивні пластини покриті двоокис свинцю, а негативні губчастим свинцем. Коли акумулятор підключають до споживача, між покриттям пластин та електролітом починаютьсяхімічні реакції, що породжують електричний струм. Саме електролітом відбувається рух електронів від негативної пластини до позитивної.
Внаслідок цього процесу на пластинах виділяється сульфат свинцю, а електроліт при цьому виснажується. І акумулятор потрібно знову зарядитися. Зарядну функцію виконує генератор змінного струму автомобіля. Коли автомобіль рухається,працюючий двигун і приводить у дію генератор, що заряджає акумулятор. Зарядка проводиться в процесі зворотної хімічної реакції. Електрони, що виходять з генератора, відновлюють покриття свинцевих пластин і щільність електроліту. Акумулятор знову готовий до роботи. Якщо акумулятор не встигає повністю відновити свій заряд від генератора, його підключать до спеціального зарядного пристрою.
Термін служби акумулятора залежить від багатьох факторів: манери їзди водія, наскільки регулярно та правильно проводиться його зарядка та обслуговування тощо.
Загалом стандартний ресурс роботи акумулятора 4 роки. За цей період поступово посилюється сульфатизація пластин, і вони перестають приймати зарядний струм. Ця маленька електростанція може і не подавати виду, що їй потрібна заміна. А просто одного разу водій не зможе завести двигун.
Переваги літій-іонних акумуляторів
- швидшою зарядкою;
- більшою потужністю;
- меншою вагою;
- довшим терміном служби;
- низьким саморозрядом.
На підтвердження цих переваг наведемо такі цифри - число робочих циклів у них досягає 1000, що в 2 рази більше ніж у інших подібних пристроїв; а напруга на окремому елементі досягає 3,6, тоді як у інших видів акумуляторів не перевищує і 2В.
Важливим його перевагою є «ефект пам'яті», що дозволяє ставити пристрій на підзарядку будь-якої миті, незалежно від рівня зарядки. Це особливо важливо, якщо його безперервна і тривала експлуатація.
Пристрій та принцип роботи
Літій-іонні акумулятори можуть мати або циліндричну або плоску форму. Його електроди розділені шаром сепаратора та електроліту. Для виготовлення катода використовують літій, анод виконується із пористого вуглецю. Пропіленовий сепаратор розділять різноіменно заряджені електроди.Носітелями заряду є іони електроліту. У процесі розряду їх потік спрямований від анода до катода. При зарядці – від катода до анода. Контакти від катодів та анодів приєднані до зовнішніх клем. До алюмінієвого корпусу пристрою підключений позитивний електрод. Для безпечної експлуатації передбачено захист, що оберігає пристрій від перезаряджання.
Термін служби залежить від кількості зарядів і розрядів. Якщо передбачається їхнє тривале зберігання без використання, найкраще це зробити при половинному заряді акумулятора
До недоліків літій-іонних акумуляторів можна віднести їх високу вартість.