Из чего состоит автомобильный аккумулятор: устройство, принцип работы и переработка АКБ

Какие компоненты входят в состав автомобильного аккумулятора. Как устроена и работает аккумуляторная батарея. Можно ли перерабатывать старые АКБ. Что происходит с батареями электромобилей после окончания срока службы.

Основные компоненты автомобильного аккумулятора

Автомобильный аккумулятор состоит из следующих ключевых элементов:

• Корпус из прочного пластика
• Крышка
• Положительные и отрицательные электроды (пластины)
• Сепараторы между пластинами
• Электролит (раствор серной кислоты)
• Клеммы для подключения
• Пробки для заливки электролита

Рассмотрим подробнее каждый из этих компонентов и их функции.

Корпус и крышка аккумулятора

Корпус и крышка аккумулятора изготавливаются из прочного пластика, устойчивого к воздействию кислоты. Чаще всего используется полипропилен. Корпус разделен на 6 отсеков (банок), в каждой из которых находится одна банка аккумулятора.

Электроды (пластины)

В аккумуляторе имеются положительные и отрицательные пластины, изготовленные на основе свинца:

• Положительные пластины покрыты диоксидом свинца (PbO2)
• Отрицательные пластины состоят из губчатого свинца

Пластины выполнены в виде решеток, пространство между прутьями которых заполнено активным веществом. Это увеличивает рабочую поверхность пластин.

Сепараторы

Между разнополярными пластинами располагаются сепараторы — тонкие пористые пластины из диэлектрического материала (микропористый пластик, стекловолокно). Они предотвращают короткое замыкание между пластинами, но пропускают ионы.

Электролит

Электролитом в свинцово-кислотных аккумуляторах служит водный раствор серной кислоты. Стандартная плотность электролита составляет 1,28 г/см3. Именно в электролите происходят основные химические реакции, обеспечивающие работу аккумулятора.

Принцип работы автомобильного аккумулятора

Работа автомобильного аккумулятора основана на электрохимических процессах, происходящих между пластинами и электролитом. Рассмотрим основные принципы:

Процесс зарядки аккумулятора

При зарядке аккумулятора происходят следующие реакции:

• На отрицательной пластине сульфат свинца преобразуется в губчатый свинец
• На положительной пластине сульфат свинца превращается в диоксид свинца
• Плотность электролита увеличивается за счет образования серной кислоты

Процесс разрядки аккумулятора

При разрядке аккумулятора химические реакции идут в обратном направлении:

• Активное вещество обеих пластин превращается в сульфат свинца
• Плотность электролита уменьшается, так как серная кислота расходуется

Таким образом, при разрядке химическая энергия преобразуется в электрическую, а при зарядке — наоборот.

Особенности современных автомобильных аккумуляторов

Современные автомобильные аккумуляторы имеют ряд усовершенствований по сравнению с классическими конструкциями:

Улучшенные пластины

В качественных аккумуляторах пластины изготавливаются из сплава свинца с добавлением серебра. Это позволяет:

• Снизить массу аккумулятора на 30%
• Увеличить срок службы на 20%
• Повысить прочность и уменьшить толщину пластин

Современные сепараторы

Сепараторы в современных АКБ выполняются в виде конвертов, запаянных снизу. Это предотвращает короткое замыкание при осыпании активной массы. В материал сепараторов добавляется стекловолокно для повышения прочности.

Модифицированный электролит

В электролит добавляются специальные присадки, позволяющие улучшить его характеристики при низких температурах. Это помогает сохранить емкость аккумулятора в зимний период.

Гелевые аккумуляторы — вершина эволюции свинцово-кислотных АКБ

Гелевые аккумуляторы считаются наиболее совершенными среди свинцово-кислотных батарей. Их главная особенность — электролит в виде геля. Это дает ряд преимуществ:

• Устойчивость к глубоким разрядам
• Отсутствие необходимости в обслуживании
• Возможность установки в любом положении
• Высокая устойчивость к вибрациям
• Длительный срок службы

Однако стоимость гелевых аккумуляторов в 5-10 раз выше обычных кислотных АКБ.

Возможности переработки автомобильных аккумуляторов

Переработка старых аккумуляторов имеет большое значение для защиты окружающей среды. Рассмотрим особенности утилизации разных типов АКБ.

Переработка свинцово-кислотных аккумуляторов

Свинцово-кислотные аккумуляторы подлежат практически полной переработке:

• До 96% материалов аккумулятора может быть восстановлено
• Свинец и пластик отправляются на повторное использование
• Электролит нейтрализуется

Это позволяет снизить негативное воздействие на экологию и сэкономить ресурсы.

Утилизация литий-ионных батарей электромобилей

Литий-ионные аккумуляторы электромобилей также поддаются переработке, хотя этот процесс сложнее:

• До 80% компонентов могут быть восстановлены
• Извлекаются ценные металлы — литий, кобальт, никель
• Остальные материалы утилизируются

Однако перед переработкой такие батареи часто получают «вторую жизнь» в других применениях.

Вторичное использование аккумуляторов электромобилей

После окончания срока службы в электромобиле литий-ионные батареи сохраняют до 70-80% емкости. Это позволяет использовать их в других целях:

• Накопители энергии для солнечных электростанций
• Резервные источники питания
• Стабилизация электросетей
• Питание уличного освещения

Такой подход позволяет продлить срок службы дорогостоящих аккумуляторов и снизить нагрузку на окружающую среду.

Перспективные технологии автомобильных аккумуляторов

Несмотря на доминирование свинцово-кислотных АКБ, ведутся активные разработки новых типов автомобильных аккумуляторов:

Литий-ионные аккумуляторы

Уже применяются в электромобилях. Их преимущества:

• Высокая плотность энергии
• Малый вес
• Длительный срок службы

Однако высокая стоимость пока ограничивает их массовое применение в обычных автомобилях.

Графен-полимерные аккумуляторы

Перспективная технология, находящаяся в стадии разработки. Потенциальные преимущества:

• Сверхвысокая емкость
• Быстрая зарядка
• Устойчивость к низким температурам
• Доступная стоимость

Эта технология может произвести революцию на рынке автомобильных аккумуляторов в будущем.

Из чего состоит корпус аккумулятора. Что внутри банок?

Корпус большинства аккумуляторов состоит из ударопрочного полипропилена. Этот материал выбран не случайно. Он легкий, а так же не вступает в химическую реакцию с агрессивным электролитом АКБ. Полипропилен довольно стоек к перепадам температур, которые порой достигают диапазона от -30̊ С до +60 ̊С под капотом Вашего автомобиля.

Давайте разберем из каких элементов состоит сам корпус аккумуляторной батареи.

Итак, большинство АКБ имеют такие элементы:

— ручка, которая используется для удобства переноса батареи человеком, что бы он не уронил случайно источник питания, который довольно прилично весит.

— пробки, 6 штук. Пробки позволяют проникнуть внутрь каждой секции (банки) аккумулятора. Когда мы открутим пробки, то сможем проверить уровень электролита, цвет его, плотность и определить в каком состоянии находится батарея.

— индикатор заряда или ещё часто называют «глазок». Он устанавливается на какую-то конкретную секцию батареи. Может быть на крайней банке АКБ или посередине, зависит от производителя и не имеет особого значения. Этот индикатор показывает уровень заряда батареи. Хочется обратить Ваше внимание, что «глазок» стоит только на одной банке, поэтому если соседняя секция замкнула, то Ваш индикатор может показывать что АКБ полностью исправен, а на самом деле это будет не так.

Поэтому, желательно проводить диагностику всех секций (банок) аккумулятора, нежели ориентироваться только на «глазок». Это даст более точную картину состояния аккумуляторной батареи.

— Также, на верхней поверхности любого аккумулятора есть клеммы. Через которые он и подключается к электросети автомобиля. Клеммы, в основном, стандартного размера, но плюсовой вывод всегда больше минусового по диаметру. Это сделано для того, что бы невнимательный водитель не перепутал полярность при установке АКБ на авто.

Корпус необслуживаемой АКБ

Давайте отметим, что много производителей аккумуляторных батарей делают необслуживаемые корпуса. К ним относятся такие «гиганты» как Varta, Bosch, Rocket, Mutlu и многие другие. В чём отличия обслуживаемых от необслуживаемых АКБ? Если есть пробки, которые откручиваются, то батарея подлежит обслуживанию. То есть, производитель рекомендует доливать дистилированую воду, когда она выкипит в процессе эксплуатации.

Завод-производитель необслуживаемых АКБ, вроде как, предусмотрел этот процесс. Вместо пробок они сделали систему клапанов. Эти клапаны не дают испарениям выйти из корпуса батареи, а они стекают обратно в банки. Обслуживания как такового не требуется, а только приодическая зарядка.

Что же под верхней крышкой?

Далее, если мы снимем верхнюю крышку АКБ, то мы увидим шесть секций. В каждой из этих банок находятся как положительные, так и отрицательные пластины. Каждая из этих пластин упакована в сепаратор. Сепаратор – это такой конверт, который предотвращает замыкание между пластинами.

В зависимости от того, сколько пластин положительных и отрицательных сложено в каждую секцию и соответственно мы получаем большую либо меньшую рабочую поверхность.

И из этого складывается ёмкость самого аккумулятора. Соответственно, чем больше пластин тем больше ёмкость. Поэтому корпуса разные по размеру, в зависимости от ёмкости.

Каждая заряженая секция (банка) аккумулятора имеет напряжение 2,13 В. Так как автомобильный АКБ 12-ти вольтовый, мы имеем 6 таких секций и полностью заряженный источник питания имеет напряжения около12,78 В.

Электролит

Электролит — химический элемент, который служит проводником электрического тока. Он состоит из двух компонентов это серная кислота и вода. Оптимальное соотношение электролита, которое необходимо для нормального функционирования аккумуляторной батареи 1,27 грамма кислоты на см3 воды.

Электролит различают трех видов:

1.    Жидкий электролит;

2.    В виде геля;

3.    Абсорберы или связанный электролит.

Давайте разберем более подробно каждый из видов.

Жидкий электролит

Это обычный раствор кислоты и воды, который находится в жидком состоянии в АКБ. Такие батареи у большинства автовладельцев.

Гелевый электролит

Как Вы уже догадались у самого слова «гелевый», означает что он находится в загущенном состоянии, в виде геля. Какие преимущества этих аккумуляторов? Преимущества их в том что, как правило, они имеют герметичный корпус, то есть, полностью запаянный, доступа к банкам или к секциям аккумулятора у них нет. И за счет того, что электролит находится в густом состоянии, он не вытекает.    То есть, при кипении аккумулятора, допустим генератор подаёт большое напряжения, он перезаряжается. Начинают накапливаться газы и происходить перезаряд, то обычный электролит начинает обильно кипеть. В результате кипения испаряется вода. И из-за перезаряда (неисправного генератора) аккумулятор выходит из строя.  В гелевых батареях это происходит не таким образом. Аккумулятор имеет более густой электролит, не так подвержен кипению, корпус герметичный и все процессы циркулируют внутри самого корпуса. И нет выкипания воды из геля. Даже если в корпусе образовалось какое-то отверстие, батарея не теряет свою работоспособность. Он может потерять только ёмкость, если мы механически повредили секции внутри.

Плюс еще в том, что в загущеном состоянии проводимость тока у него улучшается. В таком электролите более быстро происходят химические реакции. АКБ быстрее отдает ток, который необходим и так же быстрее его восстанавливает. Гелевые аккумуляторы, как правило, заряжаются во много раз чем обычный кислотный.

Также, к достоинствам нужно отнести, что они не боятся глубокого разряда. У них не происходит, в таких случаях сульфатация пластин. И имеют высокий пусковой ток.

Технология  AGM

Так называемые абсорберы или связанный электролит. В чем их отличия? Сепаратор или «конверт» в который укладывается пластина, состоит из микроволокна, похожего на стекловату. Если мы на стекловату добавим какую-то жидкость, то капельки будут находится на маленьких ворсинках из которых состоит структура самого сепаратора. Получается что электролит не в жидком состоянии бультыхается как вода, а держится на ворсинках материала. Он вроде как жидкий, но в то же время не вытекает.

Преимущества схожи с гелевыми АКБ. Они тоже не так боятся повреждения корпуса батареи, меньше подвержены сульфатации пластин. Выкипания воды практически нет.

Автомобильный аккумулятор — устройство, схема, принцип работы и параметры АКБ

Аккумулятор или сокращённо (АКБ), очень важная деталь в любом автомобиле. Нет ни одной машины с двигателем внутреннего сгорания, где бы его не было.

Он отвечает за всё электрооборудование машины и без него она просто мертва. Далее рассмотрим, что же это такое и из чего он состоит.

Содержание статьи:

• 1 Что такое АКБ для автомобиля, предназначение
• 2 Из чего сделан и что внутри аккумулятора
• 3 Принцип работы АКБ
• 4 Особенности конструкции современных АКБ
• 5 Параметры и характеристики аккумуляторной батареи
• 6 Аккумуляторы будущего

Что такое АКБ для автомобиля, предназначение

То, что аккумулятор отвечает за всё электрооборудование в машине, было указано выше, но тут не всё так просто и однозначно. Главная задача батареи обеспечить запуск силового агрегата.

Когда двигатель запущен вся бортовая сеть запитывается от генератора. В середине 20-го века и даже ближе к его концу были двигатели внутреннего сгорания без аккумуляторов, например, моторы мотоциклов. В них запуск осуществлялся за счёт мускульной силы, а дальше все системы работали уже от генератора.

Однако в последнее время, с насыщением автомобилей различными электроприборами, мультимедийными центрами или климатическими системами, генераторы не всегда справляются с обеспечением их энергией. В этом случае подпитка идёт от АКБ.

Но вернёмся к основному предназначению батареи. Как бы там не было главная задача по-прежнему остаётся это обеспечение электроэнергией стартера двигателя.

Читайте также: Что делать если при зарядке аккумулятор начинает кипеть?

При запуске, особенно в холодное время года, батарея серьёзно разряжается. Однако генератор кроме питания электроэнергией бортовой сети машины ещё и обеспечивает зарядку батареи.

Поэтому если генератор вышел из строя, то АКБ очень быстро разряжается. Новой заряженной батареи хватает не более чем на 100 км пробега. Во всех остальных случаях машина с неисправным генератором пройдёт ещё меньше.

Из чего сделан и что внутри аккумулятора

Не смотря, на весь технический прогресс, до сих пор, в автомобилях, используются аккумуляторные батареи, изобретённые в середине 19-го века.

Изобретателем АКБ считается Гастон Планте, которые изобрёл его в 1860 году. Ну а современный вид батареи приобрели в 1878 году, после того как его усовершенствовал Камилл Фор.

С этого времени батареи принципиально не менялись, все изменения были только косметическими, касающиеся их внешнего вида и качества изготовления элементов конструкции.

Данные аккумуляторы называются свинцово-кислотными, и в названии заключается описание принципа действия этих устройств.

Рисунок 19 века, на котором показан один из первых аккумуляторов в разрезе.

Итак, аккумулятор состоит из следующих основных частей:

• Корпуса;
• Крышки;
• Отрицательных электродов;
• Положительных электродов;
• Положительной клемы;
• Отрицательной клемы;
• Соединительных перемычек;
• Заливных пробок;
• Электролита

Далее рассмотрим каждый элемент конструкции.

Итак, корпус и крышка батареи состоит из нейтрального к кислоте пластика.

Отрицательные пластины, впрочем, как и положительные состоят из металлического свинца и выполнены в виде решётки.

В отрицательной пластине, промежутки свинцовой решётки заполнены металлическим свинцом, в виде спрессованного порошка. В положительной – спрессованным порошком диоксида свинца (PbO2).

В промежутке между пластинами располагаются сепараторы, которые представляют собой микропористые пластины, сделанные из эбонита или ревертекса. Оба материала можно считать неким вариантом резины, и делаются они из каучука.

Задача сепараторов заключается в том, чтобы разделять положительные и отрицательные электроды и препятствовать их короткому замыканию, которое может произойти в результате вибраций двигателя и всего автомобиля.

Обе клеммы сделаны из металлического свинца и через них происходит подсоединение батареи к бортовой сети машины.

Читайте также: Что делать если разрядился аккумулятор в машине — проверенные способы как вернуть жизнь АКБ

Соединительные перемычки, так же выполнены из свинца и служат для объединения разных банок в единую батарею.

Для чего нужна заливная пробка, легко догадаться из названия этой детали. Она служит для заливки электролита в банки АКБ.

Ну и последняя в списке, но при этом одна из самых главных деталей аккумулятора является электролит. Он состоит из 30 % раствора серной кислоты (h3SO4) и дистиллированной воды.

Принцип работы АКБ

Принцип работы аккумулятора основан на электрохимической реакции окисления свинца в растворе серной кислоты и воды.

При разрядке батареи на положительной пластине происходит окисление металлического свинца, при этом на отрицательной пластине восстанавливается уже диоксид свинца.

При зарядке происходит обратный процесс, количество диоксида свинца на отрицательной пластине уменьшается, а на положительной пластине увеличивается количество металла.

Так же при разрядке АКБ уменьшается количество серной кислоты в электролите и увеличивается количество воды. При зарядке так же происходит обратный процесс.

Особенности конструкции современных АКБ

Не смотря на то что, принципиально, аккумуляторы, за более чем 150 лет, не изменились, современность внесла серьёзные изменения в технологию их изготовления и в материалы, из которых они делаются.

Рассмотрим их по отдельности:

• Пластины

Сегодня на наиболее качественных батареях небольшие изменения претерпел материал пластин. Теперь пластины делают не из чистого свинца, а из его сплава с серебром. При этом появилась возможность снизить массу батареи на треть, а срок её службы увеличить на 20 %.

Кроме этого, изменилась сама технология их изготовления. Если первые пластины производились путём их литья, то сегодня их делают из тонкого свинцового листа, путём штамповки. Такой метод дешевле и при этом пластины получаются прочнее и тоньше.

• Сепараторы

Одной из причин выхода АКБ из строя является короткое замыкание положительных и отрицательных пластин.

Замыкание происходит из-за того, что из пластин осыпается активная зона и внизу банок она замыкает. Во избежание этого сепараторы делают в виде конвертов, запаянных снизу, под пластинами. Таким образом, когда активная зона осыпается она остаётся внутри конверта и не замыкает.

В материал же самих сепараторов сегодня добавляется стекловолокно. Это так же позволяет делать их тоньше и прочнее.

• Электролит

Как было указано выше, электролит представляет собой раствор серной кислоты и воды. Под действием низких температур, как известно вода замерзает, однако с электролитом этого не происходит.

Но он всё равно заметно загустевает и теряет свои свойства, из-за чего ёмкость батареи заметно снижается. Что бы избежать этого, сегодня, в электролит добавляют разнообразные присадки.

• Гелевые электролиты

Аккумуляторы с гелиевыми электролитами можно считать вершиной эволюции кислотных батарей и именно поэтому для них, отведен отдельный раздел. Такие АКБ называются попросту, гелевыми. В этих устройствах электролит модифицирован настолько, что представляет собой нечто наподобие желе.

Такая модификация, в комплексе с другими вышеописанными инновациями дала поистине волшебные результаты. Батареи стали практически вечными, невосприимчивыми к переворачиванию, практически не теряющими свои свойства зимой и при этом на много легче по массе.

Читайте также: Как правильно менять Антифриз в машине

Правда цена по сравнению с аккумуляторами старого поколения возросла от 5 до 10 раз. Но это того стоит. И всё равно стоят они не запредельные деньги, где-то в пределах 100 – 200 условных единиц.

Параметры и характеристики аккумуляторной батареи

Параметры и характеристики аккумуляторов зашифрованы в их маркировке и сейчас мы разберём, что она обозначает.

Этот вопрос мы рассмотрим на примере самой распространённой АКБ 6СТ-55.

Итак, в названии аккумулятора, цифра 6 обозначает, что АКБ состоит из 6-и банок.

• СТ – обозначает что батарея стартерная.
• 55 – обозначает ёмкость батареи, которая составляет 55 Ампер*час.

Для того что бы понимать какой аккумулятор вам нужен, необходимо знать два параметра:

• Тип ДВС;
• Объём двигателя вашей машины;

Далее рассмотрим для каких двигателей, какие аккумуляторы подходят. Это таблица для бензиновых моторов:

• Двигатели объёмом до 1,6 литра. Для них подходят АКБ 6СТ-45;
• Двигатели объёмом от 1,6 до 2,5 литров. Для них подходит 6СТ-55;
• Двигатели объёмом от 2,5 до 3 литров. Для них подходит 6СТ-60;
• Двигатели объёмом от 3 до 3,5 литров. Для них подходит 6СТ-75;
• Двигатели объёмом более 3,5 литров. Для них подходит 6СТ-90.

Для дизельных силовых агрегатов эти параметры несколько иные:

• Двигатели объёмом до 1,5 литра. Для них подходит 6СТ-55;
• Двигатели объёмом от 1,5 до 2,0 литров. Для них подходит 6СТ-60;
• Двигатели объёмом от 2-х до 2,7 литров. Для них подходит 6СТ-75;
• Двигатели объёмом от 2,7 до 3,5 литров. Для них подходит 6СТ-90;
• Двигатели объёмом от 3,5 до 6,5 литров. Для них подходит 6СТ-132;
• Двигатели объёмом более 6,5 литров. Для них подходит 6СТ-192 и больше.

Как можно увидеть, из-за разных принципов работы дизельных и бензиновых двигателей для них используются аккумуляторы разной ёмкости.

Для дизельных силовых агрегатов вам потребуются более ёмкие батареи.

Аккумуляторы будущего

Как уже упоминалось выше современные батареи по принципу действия точно такие же, как те, что были разработаны в середине 19-го века.

Однако технологии не стоят на месте и, судя по всему, в самое ближайшее время для двигателей внутреннего сгорания (ДВС) появятся АКБ, созданные на новых принципах. Далее они будут бегло перечислены.

• Гелевые аккумуляторы

Об этих батареях достаточно подробно было рассказано выше. Эти батареи уже продаются, и их любой может купить.

Гелевая АКБ

• Литий-ионные аккумуляторы

Эти батареи широко известны по мобильным телефонам и иным гаджетам. Однако, сегодня, существуют разработки и для автомобилей. Но, не смотря на все свои достоинства, в автотехнике данный вид АКБ не прижился из-за ряда принципиальных недостатков.

• Во-первых, они резко теряют свою мощность из-за низкой температуры.
• Во-вторых, для зарядки таких батарей требуется строгое соответствие зарядному току, что требует переделки электронной части генераторов.
• Ну и самое главное, данные АКБ имеют стоимость в 15 раз дороже обычного кислотного аккумулятора.

Литий-ионная АКБ, чешской компании Варта

• Графен-полимерные аккумуляторы

Это, пожалуй, самые перспективные батареи для использования, как в автомобилях, оснащённых ДВС, так и электрической силовой установкой. В производстве этих АКБ использованы нанотехнологии.

Эти аккумуляторы имеют поистине чудесные свойства. Они имеют ёмкость, практически в три раза больше литий-ионных и при этом на много меньшую стоимость, так как в их производстве не используется дорогостоящий литий. Кроме этого они не теряют своих свойств под действием низких температур.

Опытная графен-полимерная АКБ

Резюме: Выше перечислены только три самых раскрученных или правильней будет сказать, распиаренные технологии.

В мире ведутся работы над батареями, известно что в разработке более тридцати новых схем. Не исключено, что среди этих ещё испытывающихся аккумуляторов могут оказаться некоторые с ещё более интересными свойствами. Как говорится поживем — увидим.

Из чего сделаны автомобильные аккумуляторы? Могут ли они быть переработаны?

Автомобильные аккумуляторы представляют собой накопители энергии, сохраняющие свою энергию в химической форме. Наиболее распространенным является залитый свинцово-кислотный аккумулятор. Чередующиеся пластины из свинца (анод) и оксида свинца (катод) погружаются в ванну с сернокислотным электролитом или «аккумуляторной кислотой». Каждая ячейка содержит 2,1 В, а автомобильные аккумуляторы состоят из шести элементов, поэтому типичный автомобильный аккумулятор «12 В» удерживает 12,6 В при полном SOC. Менее распространенные автомобильные аккумуляторы AGM (абсорбированный стекломат) также используют шесть свинцово-кислотных элементов, а не жидкий электролит, а гелевый электролит, заключенный в стекловолоконные маты.

Скромный свинцово-кислотный аккумулятор существует уже довольно давно. На самом деле он был изобретен в 1860 году. С тех пор он приводит в действие миллиарды автомобилей! Пол Джонсон, исполнительный директор по вопросам окружающей среды компании KBI Recycling, говорит: «Свинцово-кислотные аккумуляторы на сегодняшний день являются наиболее перерабатываемым товаром на земле, и ни один другой аккумулятор не может использоваться так много раз, как свинцово-кислотный аккумулятор ». Они очень тяжелые, они большие, и это древняя технология. Но они по-прежнему поставляются в качестве стандартного блока питания в 98,8% всех автомобилей, которые производятся каждый год.

С появлением гибридных и электрических транспортных средств автомобильные аккумуляторы меняются. Аккумуляторы для гибридных и электрических транспортных средств совсем не похожи на аккумуляторы на 12 В и, вероятно, даже не видны и не доступны обычному водителю или домашнему мастеру. Эти автомобильные аккумуляторы с напряжением свыше 300 В могут убить незащищенного человека. К счастью, эти аккумуляторы хорошо защищены и хорошо спрятаны от неопытных рук.

Гибридные автомобили могут по-прежнему использовать небольшую 12-вольтовую аккумуляторную батарею для питания электрических систем автомобиля, но запуск и работа двигателя обеспечиваются основной аккумуляторной батареей и преобразователями напряжения. Гибридные автомобильные аккумуляторы обычно представляют собой никель-металлгидридные или литий-ионные (никель-металлогидридные или литий-ионные).

Аккумуляторы электромобилей почти всегда являются литий-ионными, которые обладают большей плотностью энергии, чем NiMH, что важно с точки зрения пространства, веса и запаса хода, но все же могут использоваться небольшие 12-вольтовые аккумуляторы для электроники, когда транспортное средство не «работает». ». Во время работы преобразователи напряжения питают электронику автомобиля и заряжают аккумулятор 12 В.

Электрические автомобили, такие как Tesla Model S, Renault, Zoe, BMW i3 и т. д., могут заряжать свои батареи до 80 процентов на станциях быстрой зарядки в течение 30 минут.

Преимущество производства аккумуляторов для электромобилей заключается в том, что 80% компонентов подлежат вторичной переработке, поэтому, когда срок службы аккумулятора подходит к концу, его можно разобрать, чтобы отделить сырье для повторного использования.

Как именно работает автомобильный аккумулятор?

Автомобильный аккумулятор обеспечивает электроэнергию, необходимую для питания всех электрических компонентов автомобиля. Это огромная техническая ответственность. Без аккумулятора ваш автомобиль, как вы, наверное, уже заметили, не заведется.

Давайте посмотрим, как работает эта мощная маленькая коробка:

Химическая реакция приводит вашу машину в действие. Ваша батарея преобразует химическую энергию в электрическую энергию, необходимую для питания вашего автомобиля, подавая напряжение на стартер.

Аккумулятор не только обеспечивает энергию, необходимую для запуска автомобиля, но и стабилизирует напряжение, чтобы двигатель работал. Автомобильный аккумулятор вместе с генератором (в традиционных автомобилях) также питает все электронные аксессуары, такие как автомобильное радио и фары. Совсем немного катается на автомобильном аккумуляторе. Назовите это маленькой коробочкой, которая могла.

Можно ли перерабатывать традиционные автомобильные аккумуляторы?

Автомобильные аккумуляторы можно и нужно утилизировать, поскольку они содержат химические вещества, которые могут нанести вред окружающей среде, если их не утилизировать должным образом.

Переработка старых аккумуляторов снижает количество отходов и предотвращает попадание потенциально опасных продуктов, таких как свинец, в грунтовые воды. Поскольку до 99 процентов свинцово-кислотных аккумуляторов подлежат вторичной переработке, это также снижает потребность в использовании нового сырья и компонентов.

Можно ли перерабатывать аккумуляторы электромобилей?

К счастью, да, аккумуляторы для электромобилей (и гибридов, если уж на то пошло) можно перерабатывать. На протяжении десятилетий немногие электромобили на дорогах питались от свинцово-кислотных аккумуляторов. В новейших моделях с их меньшим весом и большей дальностью действия используются литий-ионные батареи, как в ноутбуках и сотовых телефонах. В любом случае аккумуляторы, питающие электромобили, могут быть переработаны.

В случае свинцово-кислотных аккумуляторов старой технологии можно восстановить 96 процентов материалов в аккумуляторе, включая опасный свинец. Для сравнения, в процессе переработки извлекается только 38 процентов материала из стеклянных бутылок. Некоторые автомобильные аккумуляторы также можно перезаряжать и использовать повторно вместо переработки.

Современные гибридные автомобили, такие как Toyota Prius, используют никель-металлогидридные батареи, которые можно разобрать и переработать таким же образом.

Перепрофилирование аккумуляторов для электромобилей

Когда аккумуляторы в автомобиле с литий-ионным двигателем считаются слишком изношенными для вождения, их срок службы может составлять до 70 процентов. Поэтому, прежде чем они попадут в центр утилизации, эти батареи иногда объединяют и используют для стабилизации энергосистемы, особенно вместе с источниками энергии, которые могут быть не такими устойчивыми, как энергия ветра или солнца. Аккумуляторы могут накапливать энергию, чтобы поток электроэнергии оставался ровным, а не менялся в зависимости от погоды.

Такие производители, как Nissan и Renault, используют старые батареи для предоставления новых услуг. В Японии Nissan перепрофилировал аккумуляторы для питания уличных фонарей. У Renault есть батареи для резервного питания лифтов в Париже, а GM резервирует свой центр обработки данных в Мичигане с помощью бывших в употреблении батарей Chevy Volt. Старые батареи также могут быть полезны для хранения солнечной энергии и резервного копирования традиционных электрических сетей. Кроме того, частные компании, такие как британская Powervault и австралийская Aceleron, создали технологии, которые могут превращать батареи в домашние накопители электроэнергии, аккумуляторы для электрических велосипедов и другие инструменты. General Motors Co., BMW AG, Toyota Motor Corp., BYD Co. и несколько поставщиков возобновляемых источников энергии входят в число тех, кто пытается создать рынок послепродажного обслуживания, получая тем самым дополнительную прибыль. — источник, Национальный институт энергетических исследований

Утилизация современных автомобильных аккумуляторов все еще в новинку

Поскольку автомобили с литий-ионными батареями только сейчас выходят на массовый рынок, центры по переработке, которые могут утилизировать их компоненты, также все еще находятся в зачаточном состоянии. Еще многое предстоит сделать для повышения эффективности наших процессов переработки аккумуляторов.

Что еще более важно, мы должны учитывать, насколько важно, чтобы производители включали планы утилизации, когда они производят электромобили в первую очередь. Производители автомобилей должны учитывать, что произойдет с батареями в автомобилях, которые они производят, как часть производственного процесса. Имея план «от колыбели до могилы» для батарей в электромобилях, автомобильная промышленность может многое сделать для улучшения нашей окружающей среды и, возможно, даже для увеличения прибыли.

Почему важно утилизировать аккумуляторы электромобилей

Хотя многие страны собирают аккумуляторы для переработки, они часто не перерабатываются должным образом. На самом деле, в таких странах, как Хорватия, уровень собираемости платежей в Европе достигает 96%. Но фактические показатели утилизации в Европейском Союзе составляют около 7%. В США менее 5%.

Существует множество причин, по которым утилизация литий-ионных аккумуляторов еще не является общепризнанной практикой. Правительственные законы, необходимость удерживать цены на низком уровне, отсутствие надлежащей инфраструктуры и объектов, а также простое отсутствие осведомленности — все это способствует отвратительно низким показателям утилизации аккумуляторов электромобилей.

До сих пор большая часть усилий по улучшению переработки литий-ионных аккумуляторов была сосредоточена в относительно небольшом количестве академических исследовательских групп, обычно работающих независимо.

Под влиянием огромного количества израсходованных литий-ионных аккумуляторов, которые скоро появятся в устаревших электромобилях и вездесущей портативной электронике, начинающие компании коммерциализируют новую технологию переработки аккумуляторов.

Законы меняются, поскольку правительства все больше осознают необходимость контролировать опасные материалы. В марте 2018 года Китай обязал всех производителей автомобилей перерабатывать все автомобильные аккумуляторы.

Как на самом деле перерабатываются автомобильные аккумуляторы?

Когда литий-ионные батареи попадают на завод по переработке, их можно измельчить двумя способами. Если они полностью без заряда, их просто измельчают, чтобы можно было легко отделить металлические компоненты, такие как медь и сталь. Однако, если батареи все еще могут быть заряжены, они заморожены в жидком азоте и разбиты на куски. Жидкий азот такой холодный, что батареи не реагируют, так что разбивать его безопасно. Затем металлы разделяют и сортируют для повторного использования.

Что касается лития, то его гораздо сложнее извлечь. Для производства одной тонны лития требуется 250 тонн минеральной руды сподумена при добыче или 750 тонн богатого минералами рассола. Поскольку это такой интенсивный процесс, это редко делается. Не говоря уже о том, что на переработку лития денег нет. В настоящее время переработка лития обходится в 3 раза дороже, чем его извлечение из земли.

Нам еще предстоит пройти долгий путь по переработке аккумуляторов для электромобилей. Но мы делаем успехи, и есть много компаний, которые находятся в авангарде. Все начинается с осведомленности, и Recognized Trading & Shipping уже серьезно думает о будущем. Одной из специализаций RTS является экспорт литий-ионных аккумуляторов для переработки. Это помогает уберечь опасные компоненты от попадания на свалки и сохранить энергию и планетарные ресурсы. Recognized Trading & Shipping находит надежных переработчиков за границей и является единственной компанией, которая соблюдает все международные соглашения, касающиеся транспортных отходов. Дополнительную информацию можно получить по телефону (213) 444-9.966.

Аккумуляторы EV: из чего сделаны аккумуляторы для электромобилей?

Аккумуляторы скрыты от глаз, но они являются одним из самых больших и важных компонентов любого электромобиля.

В этой статье мы рассмотрим, из чего сделаны аккумуляторы для электромобилей (EV), как они сохраняют свою энергию и как может развиваться технология и модель владения аккумуляторами. Полное понимание вашего электромобиля поможет вам извлечь из него максимальную пользу, поэтому читайте наше подробное руководство.

Из чего сделаны аккумуляторы для электромобилей?

В большинстве электромобилей используются литий-ионные батареи, подобные тем, что используются в потребительских гаджетах, таких как ноутбуки и смартфоны. Аккумулятор электромобиля, как и телефон, заряжается с помощью электричества, которое затем используется для питания, в данном случае для вождения автомобиля.

В то время как батареи для большинства гаджетов имеют определенное время до полной разрядки, батареи электромобилей имеют «запас хода», то есть расстояние, которое автомобиль может проехать до того, как батареи разрядятся. После этого им снова потребуется подзарядка.

Аккумуляторы электромобилей не являются единым блоком, а состоят из сотен ячеек. Как правило, большее количество элементов обычно означает аккумулятор большей емкости и, следовательно, больший пробег, который может проехать автомобиль.

Гибридные автомобили часто используют никель-металлогидридные батареи, а не литий-ионные. Их долгий срок службы, безопасность и устойчивость к неправильному использованию делают их привлекательными для производителей гибридных автомобилей. Однако они имеют высокую стоимость и могут терять тепло или разряжаться при высоких температурах.

Для сравнения, технология литий-ионных аккумуляторов отличается высокой плотностью энергии и подходит для быстрых циклов зарядки, что идеально подходит для электромобиля. Он также сохраняет эту плотность энергии в течение тысяч таких циклов зарядки.

Как производятся аккумуляторы для электромобилей?

Аккумуляторы для электромобилей изготавливаются из комбинации сырьевых материалов. «Базовые» металлы, такие как алюминий, медь и железо, являются важными ингредиентами, но самыми дорогими материалами являются «драгоценные» металлы, такие как кобальт, никель и марганец, а также такие элементы, как графит и литий.

Эти материалы должны быть извлечены или добыты из земли сложным и дорогим способом, что является одной из причин, по которой покупать электромобили дороже, чем автомобили с ДВС. Самым дорогостоящим компонентом электромобиля является аккумулятор.

Извлечение этих материалов некоторыми считается спорным. Многие такие металлы встречаются только в отдельных регионах мира, таких как Китай и Южная Америка. Их добыча может привести к проблемам в мировой политике и доминированию в цепочке поставок, а также к гуманитарным проблемам. При добыче лития также используется много воды, что создает потенциальные проблемы для сельского хозяйства. ¹

К сожалению, аналогичные этические проблемы существуют во всем мире при производстве бензина и дизельного топлива. Например, добыча сырой нефти в Восточной Европе также может быть предметом политической, финансовой и экологической напряженности, что может отражаться в постоянных колебаниях цен на топливо.

С точки зрения местных выбросов, и если они перезаряжаются от возобновляемых источников энергии, электромобили, как правило, считаются намного более безопасными для окружающей среды.

В отчете ЕАОС указано, что типичный электромобиль в Европе производит меньше парниковых газов и загрязняющих воздух веществ по сравнению с бензиновым или дизельным эквивалентом. Выбросы обычно выше при производстве электромобилей, но обычно они компенсируются более низкими выбросами в течение цикла использования. ²

Volkswagen — один из производителей автомобилей, который налаживает экологически безопасное производство аккумуляторов с использованием возобновляемых источников энергии. Это станет более распространенным явлением по мере того, как все больше компаний будут вкладывать деньги и мысли в экологические производственные процессы. ³

Даже если электроэнергия, используемая для зарядки электромобиля, частично вырабатывается за счет сжигания ископаемого топлива, увеличенный объем и вес этих электростанций позволяют им быть намного более эффективными, чем двигатели внутреннего сгорания бензиновых и дизельных автомобилей, которые ограничены как по размеру, так и по весу.

• Действительно ли электромобили лучше для окружающей среды?
• Как электромобили изменят наши дороги и повлияют на окружающую среду?
• Путь к электричеству – в таблицах и данных

Насколько надежны аккумуляторы для электромобилей?

Электрические (и гибридные) автомобили зарекомендовали себя как одни из самых надежных транспортных средств на дороге. Это подтверждается длительными гарантиями на батареи электромобилей, которые обычно превышают общую гарантию производителя на автомобиль (обычно восемь лет или 100 000 миль).

Как и литий-ионные аккумуляторы в бытовой электронике, аккумуляторы для электромобилей ухудшаются со временем и в результате повторных циклов зарядки, но падение производительности гораздо менее серьезное, чем во многих небольших электронных устройствах, таких как смартфоны. Это связано с тем, что в этих устройствах количество циклов зарядки гораздо больше, чем в электромобиле; гораздо более важный фактор деградации батареи, чем возраст.

Есть вещи, которые вы можете сделать, чтобы сохранить аккумулятор вашего электромобиля.

Поддерживайте уровень заряда от 20 до 80 процентов, чтобы продлить срок службы аккумулятора, и не всегда используйте устройства для быстрой зарядки постоянного тока, так как это может отрицательно сказаться на сроке службы аккумулятора. Прочтите больше советов в нашем руководстве о том, как долго работают аккумуляторы электромобилей.

Как аккумулятор влияет на запас хода и производительность электромобиля?

Вместо количества лошадиных сил выходная мощность электромобиля в идеале измеряется в кВт (киловаттах). Емкость аккумуляторной батареи измеряется в кВтч (киловатт-часах) — примерно так же, как количество литров, которое может вместить топливный бак обычного автомобиля.

Аккумуляторы для электромобилей стоят дорого, поэтому часто самые дорогие автомобили предлагают самые высокие характеристики и самый большой запас хода. Аккумуляторы наименьшей емкости, как правило, в самых маленьких автомобилях, и наоборот.

Ниже мы привели несколько примеров электромобилей с батареями малой и большой емкости.

Производитель/модель	Размер аккумулятора	Максимальный запас хода	Время разгона до 100 км/ч
Volkswagen e-Up	32.3kWh	159 miles	11.9 seconds
MINI Electric	32.6kWh	145 miles	7.3 seconds
Honda e	35.5kWh	137 miles	9.0 seconds
Volkswagen ID. 3	45.0kWh	216 miles	8.9 seconds
Citroen e-C4	50.0kWh	217 miles	9.7 seconds
Hyundai Kona Electric	64.0kWh	300 miles	7.9 seconds
Skoda Enyaq iV	82kWh	333 miles	8.2 seconds
Ford Mustang Mach-E Extended Range RWD	88kWh	379 miles	6.2 seconds
Jaguar I-PACE	90kWh	292 miles	4.8 seconds
Audi e-tron GT 60 quattro	93.4kWh	303 miles	4.1 seconds
Porsche Taycan Turbo	93.4kWh	280 miles	3.2 seconds
Mercedes-Benz EQS 450+	108kWh	453 miles	6,2 секунды

По мере того, как технология аккумуляторов для электромобилей постоянно развивается и совершенствуется, запас хода увеличивается. Mercedes-Benz недавно преодолел рубеж в 1000 км (621 милю) со своим концепт-каром VISION EQXX. ⁴

Стоит отметить, что батареи большего размера не обязательно означают более длительное время зарядки. Более премиальные электромобили, как правило, предлагают возможность быстрой зарядки, которая легко компенсирует аккумулятор большей емкости.

Аккумуляторы электромобилей очень тяжелые, что может повлиять на управляемость автомобиля. Однако для борьбы с этим их обычно хранят под полом автомобиля, что обеспечивает более низкий центр тяжести для облегчения управления. В этом есть и еще одно преимущество. Шасси «скейтборд» — названное так потому, что при взгляде сверху шасси напоминает скейтборд с аккумулятором посередине и колесами по краям — освобождает дополнительное внутреннее пространство.

• Должен ли я покупать гибрид, подключаемый гибрид или электромобиль?
• 2030 запрет – стоит ли сейчас покупать электромобиль?
• Типы электромобилей – описание электромобилей

Сделки по лизингу электромобилей

Простой способ перейти на электротягу. Получите все преимущества нового автомобиля, не беспокоясь о его владении. Найдите свой новый электромобиль сегодня!

Найти автомобиль

Аккумуляторы для электромобилей: собственные, арендованные или обменные?

В отличие от некоторых рождественских игрушек, когда вы покупаете новый электромобиль, в него входят батарейки. Их должно хватить на весь срок службы автомобиля. В прошлом Renault, Nissan и Smart предлагали схемы лизинга аккумуляторов для электромобилей, предназначенные для снижения первоначальных затрат и беспокойства по поводу деградации аккумуляторов электромобилей. Однако идея оказалась непопулярна. ⁵

Подержанные электромобили, такие как Renault Fluence Z.E, Renault ZOE (2012–2019 гг.), Nissan LEAF (2013–2018 гг., только модель Flex) и Smart Fortwo Electric Drive (2009 г.).-2014) были доступны, когда они были новыми, с возможностью аренды батареи. Это снизило цену покупки, но означало, что водители должны были платить ежемесячную плату за аккумулятор.

Преимущества включают гарантию производительности и рентабельности для водителей с большим пробегом, а также бесплатную замену аккумулятора, если емкость падает ниже типичного 70-процентного гарантированного уровня заряда. На рынке подержанных электромобилей цены на эти модели по-прежнему ниже, чем на аналогичные автомобили, купленные с аккумуляторами.

В некоторых сделках по аренде аккумуляторов для электромобилей требовался лимит пробега, если только водитель не отказывался от варианта с неограниченным пробегом. Если вы покупаете какую-либо из этих моделей в качестве подержанного электромобиля и не хотите брать аккумулятор в аренду, проверьте, не являются ли они «аккумуляторным» транспортным средством.

Замена батареи — еще одно решение проблемы с зарядкой на ходу и не отставать от быстроразвивающихся технологий. Идея была выдвинута китайским автомобильным брендом NIO, который недавно открыл свою первую европейскую станцию ​​по замене аккумуляторов в Норвегии.

• Зарядка электромобиля – как это работает и сколько это стоит
• Упростите зарядку электромобиля с помощью службы установки домашней точки зарядки RAC
• Объяснение лизинга электромобиля – финансирование электромобиля или покупка

Какое будущее ждет аккумуляторы для электромобилей?

Твердотельные аккумуляторы для электромобилей могут изменить правила игры. Благодаря химической реакции, очень похожей на литий-ионную технологию, твердотельные аккумуляторы для электромобилей заменяют жидкий электролит твердым. Это означает, что твердотельные аккумуляторы для электромобилей легче и могут быть меньше, чем обычные литий-ионные аккумуляторы. Эти преимущества помогают увеличить плотность энергии и уменьшить вес батареи. ⁶

Твердотельные батареи должны работать дольше и заряжаться быстрее. Безопасность тоже повышается. ⁷

Тем не менее, они по-прежнему технически сложны в производстве, и большая часть технологий все еще находится в стадии разработки, а это означает, что до их производства может пройти еще пять лет. ⁸

Тем временем аккумуляторы для электромобилей подешевеют благодаря новой литий-железо-фосфатной технологии, а максимальный запас хода увеличится до 500 миль и более. Скорость зарядки также увеличится, так как количество электромобилей, способных использовать сверхбыстрые зарядные устройства, будет увеличиваться.

RAC является первой компанией по оказанию помощи при поломках в Великобритании, которая представила мобильное зарядное устройство для владельцев электромобилей, у которых закончился заряд. Мы являемся поставщиком страховок номер один для электромобилей. ​Узнайте больше о RAC EV Boost.​

Вам нравятся электромобили? Или вы планируете как можно дольше пользоваться своим бензиновым автомобилем? Оставьте нам комментарий ниже.

Источники

^{1 https://www.automotiveworld.com/articles/risky-business-the-hidden-costs-of-ev-battery-raw-materials/}

^{2 https://www.eea.europa.eu/highlights/eea-report-confirms-electric-cars}

^{3 https://www.}