Аккумуляторы в последнее время стали очень разнообразными и применяют их во всех сферах жизни человека, хотя совсем недавно об аккумуляторах говорили только при разговорах на автомобильные темы.
Первый прообраз аккумулятора был изобретен в 1803 году Иоганном Вильгельмом Риттером (через 3 года после первых опытов с электричеством, проведенных Алессандро Вольта). Иоганн Вильгельм сложил в столб медные кружочки, переложив каждый влажным сукном. После того как через этот столб пропускали электрический ток, он приобретал ненадолго свойства источника электричества.
Тогда и вольтов столб, и электрогенераторы, и аккумуляторы были просто играми ума высоколобых ученых, витавших где-то в эмпиреях. Но в конце XIX, начале XX века появились автомобили.
Двигатели первых автомобилей изначально запускались «пусковой рукояткой» (которую в 60-е годы называли уже «кривым стартером»). Крутанул несколько раз рукоятку, запустил двигатель — и можно ехать. Но в 1912 году был изобретен электрический стартер — моторчик, который заставлял двигатель делать сколько-то оборотов, чтобы он начал работать. А для него уже был необходим аккумулятор.
В начале истории автомобилей аккумуляторы (АКБ) для автомобилей давали 6 Вольт. В наше время стандарт электропитания автомобилей изменился, теперь электрические приборы тяжелых грузовиков рассчитаны на 24 Вольта, а для у легковушек и небольших грузовиков — на 12 Вольт.
К концу 2018 года в мире эксплуатировались около 1.300.000.000 автомобилей. И каждый из них имеет аккумулятор. Если посчитать, что в каждом АКБ на свинец приходится 60−70% веса, то получаем, что свинца в каждом аккумуляторе чуть больше 10 кг. Помножим на количество автомобилей и получим, что сегодня по дорогам Земли ездят более 13 миллионов тонн свинца!
В автомобилях обычно используют свинцово-кислотные аккумуляторы, которые, в свою очередь, делятся на:
- сурьмянистые;
- малосурьмянистые;
- кальциевые;
- гибридные;
- гелевые.
Чистый свинец плохо противостоит вибрациям, которых во время езды хоть отбавляй. Свинец легируют сурьмой, добавляя ее примерно 5%. Такой сплав хорошо выдерживал физические нагрузки. Лет 40 назад такие аккумуляторы называли классическими. Сегодня их уже не производят.
Увы, такие аккумуляторы в автомобиле нуждались в постоянном досмотре. Они состояли из 6 ячеек (банок), соединенных последовательно. Каждая давала по 2 Вольта, и в итоге выходило 12 Вольт. Но при нагрузке такие аккумуляторы часто кипели. При кипении электролита вода из него испарялась, необходимо было проверять его уровень и, в случае нужды, доливать дистиллированную воду.
В конце прошлого века их заменили малосурьмянистые аккумуляторы, в пластинах которых сурьмы меньше 5%. Такие аккумуляторы почти не кипят, потому не нуждаются в обслуживании. Хотя если их не менять много лет, то электролит все равно потихоньку испаряется. В наше время малосурьмянистые аккумуляторы наиболее распространены у нас в России, они весьма дешевы и в условиях постоянной эксплуатации служат долго.
Еще есть аккумуляторы кальциевые. В них вместо сурьмы в свинец добавляют кальций. Получаемый сплав хорошо противостоит вибрации, а выкипание воды из электролита, даже по сравнению с малосурьмянистыми АКБ, уменьшилось больше чем в два раза.
Одно «но»: очень капризны к переразряду. Если аккумулятор пару раз слишком сильно разряжается, то у него необратимо снижается максимальная емкость. Как правило, после такого АКБ приходится просто выбрасывать.
Есть еще гибридные аккумуляторы, в них половина пластин (положительные) — малосурьмянистые, а половина (отрицательные) — с кальцием. Такие аккумуляторы и испаряют электролит очень мало, и к переразряду не слишком требовательны.
Еще есть гелевые АКБ (GEL) и AGM, аккумуляторы с абсорбирующим стекловолокном (Absorbent Glass Mat). В них электролит содержится в виде геля или абсорбирован пористыми прокладками из стекловолокна. Эти аккумуляторы вообще не нуждаются в обслуживании и работают они очень надежно и долго. Но они дороги и плохо работают при отрицательных температурах.
Кроме свинцово-кислотных аккумуляторов, есть аккумуляторы щелочные, а в последнее время появились и литий-ионные. Правда, они не столько для автомобилей, сколько для электромобилей, а также для гаджетов и механизмов с электродвигателями. Об этих аккумуляторах — в следующий раз.