2. Свинцовые аккумуляторные батареи

Принцип работы свинцово-кислотных аккумуляторов основан на электрохимических реакциях свинца и диоксида свинца в водном растворе серной кислоты.

При подключении к электродам аккумулятора внешней нагрузки начинается электрохимическая реакция взаимодействия оксида свинца и серной кислоты, при этом металлический свинец окисляется до сульфата свинца (в классическом варианте аккумулятора)

Электрохимические реакции (слева направо — при разряде, справа налево — при заряде):

Реакции на аноде:

Реакции на катоде:

При разряде аккумулятора из электролита расходуется серная кислота и выделяется относительно более лёгкая вода, плотность электролита падает. При заряде происходит обратный процесс. В конце заряда, когда количество сульфата свинца на электродах снижается ниже некоторого критического значения, начинает преобладать процесс электролиза воды. Газообразные водород и кислород выделяются из электролита в виде пузырьков — так называемое «кипение» при перезаряде. Это нежелательное явление, при заряде его следует, по-возможности, избегать, так как при этом вода необратимо расходуется, нарастает плотность электролита и есть риск взрыва образующихся газов. Потери воды в результате электролиза восполняют доливкой в банки аккумулятора дистиллированной воды. Необходимо помнить, что вода, попадающая в концентрированную серную кислоту, закипает и сильно разбрызгивает кислотные капли

Элемент свинцово-кислотного аккумулятора состоит из электродов (положительных и отрицательных) и разделительных пористых пластин, изготовленных из материала, невзаимодействующего с кислотой, препятствующих замыканию электродов (сепараторов), которые погружены в электролит. Электроды представляют собой плоские решётки из металлического свинца. В эти решётки запрессованы порошки диоксида свинца (PbO2) — в анодных пластинах и металлического свинца — в катодных пластинах. Применение порошков увеличивает поверхность раздела электролит — твердое вещество, тем самым увеличивает электрическую ёмкость аккумулятора

Электроды вместе с сепараторами погружены в электролит, представляющий собой водный раствор серной кислоты(H2SO4). Соли кальция и магния (жесткая вода), всегда присутствующие в обычной воде ухудшают параметры аккумулятора и снижают срок его службы. Поэтому для приготовления раствора кислоты применяют дистиллированную воду. Электрическая проводимость электролита зависит от концентрации серной кислоты и при комнатной температуре максимальна при плотности электролита 1,23 г/см³. Чем больше проводимость электролита, тем меньше внутреннее сопротивление аккумулятора, и, соответственно, ниже потери.

Однако, на практике, часто в районах с холодным климатом применяются и более высокие концентрации серной кислоты, до 1,29−1,31 г/см³, это связано с тем, что при низких концентрациях электролит может замёрзнуть, при замерзании образуется лёд, который может разорвать банки аккумулятора.

3. Тяговые акб

Тяговые аккумуляторные батареи предназначены для энергоснабжения электропривода средств напольного электротранспорта (электропогрузчиков, штабелёров), средств перронной механизации (пассажирские трапы), рудничных (шахтных) электровозов; клининговых машин (поломоечные/подметательные машины).

По типу технологического исполнения тяговые аккумуляторные батареи можно разделить на обслуживаемые (с жидким электролитом) и необслуживаемые (AGM и гель)

- Обслуживаемые стяговые аккумуляторные батареи требуют доливки электролита (есть отверстия для заливки)

- Необслуживаемые тяговые аккумуляторные батареи не требуют доливки электролита (без отверстий для заливки).

Тяговые аккумуляторы действуют в режиме глубокого разряда.

Главные преимущества применения свинцово-кислотных тяговых аккумуляторов:

- Технология таких АКБ известна, широко распространена и полностью автоматизирована.

- Саморазряд аккумулятора очень низкий (чаще всего, в 5-6 раз меньше, чем у никель-кадмиевой батареи).

- Отлично переносят нагрузки большой мощности.

- Экологичное отношение к окружающей среде – сегодня вторичная переработка кислотно-щелочных АКБ уже очень хорошо проработана.

- Тяговые аккумуляторы собираются на специализированных заводах с использованием самого современного и надежного оборудования.

- Все АКБ сертифицированы.

- Оптимальное соотношение цены и качества.

- Время службы кислотно-щелочных тяговых АКБ составляет около 5-6 лет.

- Тяговые аккумуляторные батареи подлежат ремонту, так как на таких аккумуляторах применяется болтовое крепление, которое позволяет в случае необходимости легко и просто заменить вышедшие из строя детали.

- АКБ удобны в использовании. Наличие специальных отметок дает возможность постоянно контролировать необходимое количество электролита в элементах.

Основные недостатки кислотно-щелочных тяговых аккумуляторных батарей:

- Низкая плотность энергии в АКБ, за счет чего батарея имеет больший вес, чем другие аккумуляторы.

- Зависимость от глубокого заряда. Если батарея заряжена всего на 70-80%, то продолжительность срока службы АКБ существенно снижается.

- Необходим постоянный контроль за уровнем электролита в батарее (проверять его нужно хотя бы 1 раз в 7 дней). Зарядка должна осуществляться только в хорошо проветриваемом помещении.

- Довольно низкий КПД зарядки – при зарядке аккумулятор теряет около 30% изначально затраченной электроэнергии.

- АКБ боится полной разрядки, так как это серьезно сказывается на сроке службы.