Аккумуляторы. Немного истории.
Ровно 150 лет назад ученый-химик Гастон Планте подарил Французской Академии наук, а вместе с ней и всему миру, первую аккумуляторную батарею. Ее активная площадь занимала 10 кв. метров, и такой аккумулятор требовал для подзарядки месяцы, а то и годы. Удивительно, но, несмотря на все разговоры ученых о том, что мы стоим на пороге революции в накопителях тока, их принципиальная конструкция остается неизменной. Все аккумуляторы похожи друг на друга, как родные братья: большая банка с кислотой, из которой торчат два свинцовых электрода. И сейчас, уже в XXI веке, отметая в сторону новомодные кадмиево-никелевые системы и таинственные «топливные ячейки», автомобилисты всего мира используют всё те же банальные кислоту и свинец.
Тем не менее, современные аккумуляторы являются технически сложными системами, вобравшими в себя лучшие достижения научной мысли за последние полтора века. Усовершенствования аккумуляторных батарей произошли в области материала пластин, общей конструкции и, в частности, в решении вопроса сбора и возвращения испаряющейся воды (системы кондиционирования).
На сегодняшний день различают четыре основных разновидности аккумуляторов: «классические» обслуживаемые (сурмянистый свинец), «малосурмянистые», «кальциевые» и «гибридные» (комбинированные).
Появились они вот почему. Современная поточная технология производства аккумуляторов предусматривает изготовление решетчатой структуры (обычно это литье) с последующим нанесением на нее токопроводящей пасты. Чистый свинец, из которого первоначально изготавливали пластины и пасту, непригоден для современных технологических процессов — требуется материал с более высокими механическими свойствами. Для получения нужных параметров в свинец стали добавлять сурьму (от 6 до 12%). Но это приводило к тому, что гидролиз воды происходил уже при напряжении 12В. Это означает, что даже при исправной электросистеме автомобиля вода постоянно расходуется, испаряясь в виде паров водорода и кислорода, а при любой неисправности этот процесс ускоряется в разы.
Если количество сурьмы свести к минимуму или заменить ее другим элементом, то процесс испарения воды в аккумуляторе можно свести к нулю — проще говоря, сделать аккумулятор практически необслуживаемым. Решая данную проблему, американцы создали так называемый «кальциевый свинец», а европейцы — «малосурмянистый». Полученные в результате опытов конструкции обеспечивали стойкость к гидролизу (это электролитическое разложение молекул воды на водород и кислород) при напряжениях до 16 В и выше. Это значит, что при исправно работающей электросистеме автомобиля вода практически не испаряется, следовательно, аккумулятор можно сделать герметично закрытым на всё время его эксплуатации.
Ну а гибридные аккумуляторы представляют собой систему, вобравшую лучшее из этих двух технологий. В них отрицательные пластины делают из кальциевого сплава, а положительные — из малосурмянистого. Причина тому следующая. При длительной глубокой разрядке положительные кальциевые пластины покрываются сульфатом кальция, который блокирует все электрохимические реакции. А этот процесс, в отличие от образования всем известного сульфата свинца, является необратимым.