Современные технологии производства аккумуляторов BoschМногие потребители, в силу отсутствия интереса к такому „прозаичному» устройству, как автомобильные аккумуляторы (АКБ), даже не догадываются, насколько высокотехнологичными изделиями они являются. А ведь современные достижения ведущих производителей позволили в разы увеличить срок хранения и использования таких устройств.
Можно отметить растущий интерес потребителей к гибридной технике и электромобилям, но на данный момент батареи для тяговых электроприводов пока еще не получили массового распространения. Общее соотношение между электромобилями и автомобилями с ДВС остается ничтожно малым, поэтому традиционные АКБ для автомобилей с бензиновыми и дизельными двигателями будут оставаться актуальными еще на протяжении многих лет.
Аккумулятор „устал»
Аккумулятор или стартерная батарея выполняет в конструкции автомобиля функцию накопителя электрической энергии. Вопреки названию „стартерная батарея» электроэнергия в современном автомобиле расходуется не только на запуск двигателя. С каждым годом количество электронных систем в конструкции автомобиля увеличивается, следовательно, растет число потребителей энергии. Нередко возникает ситуация, в которой общее потребление одновременно включенных электронных систем превышает мощность генератора, работающего в определенном режиме. Чаще всего такая ситуация возникает при работе двигателя на холостом ходу. Применение микропроцессорных систем породило еще одно применение аккумулятора — теперь за счет накопленной энергии гасятся скачки напряжения, которые могут быть вредны для сложных электронных компонентов, таких как шаговые электромоторы или полупроводники.
Линейка современных АКБ Bosch
Все это стало причиной повышения требований к АКБ, в том числе со стороны потребителей. Если раньше севший аккумулятор становился для автолюбителя лишь причиной проблем с запуском двигателя, то сейчас круг негативных последствий такого происшествия заметно расширился. Достаточно вспомнить о том, что некоторые современные автомобили не рекомендуется „прикуривать», в то время как на других моделях даже банальная замена АКБ требует изменения настроек в электронных модулях с помощью специального сервисного оборудования. Дополнительные неудобства доставляет „поведение» современных электронных охранных систем при разрядке АКБ. В то же время при современном ритме городской жизни слишком короткие поездки не позволяют зарядить аккумулятор до полного восстановления емкости.
К сожалению, многие автолюбители, даже лично столкнувшись с проблемами в работе АКБ, не делают надлежащих выводов и при замене часто выбирают продукт, который не отвечает в полной мере условиям эксплуатации. Основных причин здесь две: естественная тяга к экономии и лень, мешающая разобраться в проблеме выбора действительно подходящего для их автомобиля аккумулятора. Поэтому при выборе автолюбители часто руководствуются иррациональным желанием не выходить за рамки определенной суммы, критериями, которые устарели еще в двадцатом веке, и неквалифицированными советами, основанными на заблуждениях.
Подобные подходы к выбору АКБ совершенно неприемлемы при современном уровне развития автомобилей, буквально начиненных электронными устройствами. Соответственно, крупнейшие производители рекомендуют выбирать батарею исходя из условий применений. Для старых моделей автомобилей с малым количеством дополнительного электрического оборудования предназначены одни АКБ, а для современных автомобилей премиум-класса с большим количеством электроники — другие.
Например, линейка аккумуляторных батарей Bosch представлена тремя цветами этикетки: серым, синим и черным. Серая этикетка, линейка S3, подскажет, что данные аккумуляторы можно устанавливать на подержанные автомобили с небольшим уровнем энергопотребления. Аккумуляторы серии S4 с синей этикеткой подходят для автомобилей среднего ценового сегмента с повышенным потреблением электроэнергии, в том числе и для азиатских моделей. Для автомобилей с высоким уровнем энергопотребления Bosch предлагает линейку S5 с черной этикеткой. Дополнительные пиктограммы на этикетках этих АКБ помогут автолюбителям сделать правильный выбор нужной батареи.
А они у вас „свежие»?
Еще одним из распространенных заблуждений потребителей является зависимость срока службы аккумулятора от даты производства. Как известно, заблуждения никогда не возникают на пустом месте. Хотя аккумулятор — не скоропортящийся продукт, как йогурт, например, еще пятнадцать-двадцать лет назад вопрос „свежести» при его покупке был актуален. Современные АКБ являются необслуживаемыми — это значит, что они не требуют контроля состояния электролита, в том числе при подзарядке. В прежние же времена наиболее распространенными были обслуживаемые свинцовые аккумуляторы, имевшие тенденцию к значительному саморазряду. Он является следствием гальванических процессов внутри аккумулятора. Процессы возникают из-за наличия посторонних примесей в свинце, из которого сделаны электроды, и в электролите. Нормальный саморазряд таких АКБ обычно не превышает 0,7…1 % емкости в сутки, однако и этого достаточно, чтобы после хранения на складе производителя, транспортировки и нахождения в магазине аккумулятор нуждался в подзарядке сразу после покупки. 2-3 месяца на полке — и батарея оказывалась практически полностью разряженной. Естественно, что основной „недуг» аккумуляторов — сульфатация пластин — прогрессировал при длительном хранении и отсутствии подзарядки, что и побуждало наших родителей искать „свежие» аккумуляторы.
Сейчас автомобили практически не комплектуются обслуживаемыми свинцовыми АКБ. Дело в том, что помимо регулярной подзарядки в случае, если автомобиль не используется, они требуют периодического технического обслуживания. Уровень электролита в процессе саморазряда падает, поэтому в обслуживаемый аккумулятор необходимо время от времени подливать дистиллированную воду. Затем необходимо проверить плотность электролита, при необходимости добавить серной кислоты.
Современного автолюбителя трудно представить себе в гараже, в окружении банок с серной кислотой и в защитных очках. По этой причине производители, чутко реагирующие на изменение конъюнктуры, постоянно работают над улучшением характеристик аккумуляторов, особенно, в отношении склонности к саморазряду. Приобретая современный аккумулятор от известного производителя, вы получаете почти необслуживаемое устройство, не требующее в процессе эксплуатации практически никаких манипуляций. Обратите внимание, что термин „необслуживаемый аккумулятор» подразумевает, что в него не надо доливать воду на протяжении всего периода эксплуатации. Однако это не исключает контроль состояния заряженности и подзарядки АКБ в случае необходимости.
„Бывалые» автолюбители порой жалуются, что теперь не могут заглянуть внутрь АКБ, использовать ареометр для измерения плотности, следить за состоянием электролита. Но современные технологии как раз и призваны избежать любых проблем, связанных с обслуживанием АКБ.
Какими бывают современные аккумуляторы?
Одно из основных достижений последних двух десятилетий — применение в производстве аккумуляторов сплава свинца с каким-либо другим элементом, позволяющим значительно снизить деградацию решеток-электродов при контакте с электролитом. Используемые добавки придают различные свойства решеткам. В настоящее время при промышленном производстве используется несколько сплавов свинца с другими элементами, каждый из которых обладает своими достоинствами и недостатками. Деление аккумуляторов на необслуживаемые и частично обслуживаемые — результат применения различных сплавов с их специфическими свойствами.
В принципе, ограниченное количество элементов, используемых в сплаве со свинцом, известно уже давно. Это сурьма и кальций, которые применяются в сплавах в различных пропорциях. Существуют также „гибридные» сплавы, в которых присутствуют оба элемента. Состав и процентное содержание добавки в сплаве существенно влияет на его свойства. Можно сказать, что их применение и стало тем толчком, за которым последовало бурное технологическое развитие, приведшее к появлению аккумуляторов, не нуждающихся в обслуживании на протяжении всего срока эксплуатации.
Производство положительных и отрицательных решеток-электродов, основного элемента конструкции аккумулятора, из сплавов позволило изменить их прочность, что привело к упрощению и удешевлению производства. Появление решеток из сплавов позволило избавиться от некоторых недостатков, свойственных АКБ старого образца. В первую очередь, от возникновения коротких замыканий между электродами в результате их деформации и последующего соприкосновения. Результатом стало существенное увеличение срока службы при почти полном отсутствии обслуживания.
Решетки из свинцово-сурьмяного сплава изготавливаются методом литья под давлением. Это позволяет добиться достаточно высокой точности производства, поэтому большинство аккумуляторов начала 2000-х годов обладали свинцово-сурьмяными решетками. К сожалению, протекание гальванических процессов приводит к тому, что сурьма постепенно выделяется из положительных электродов в результате коррозии, что постепенно приводит к деградации аккумулятора, выраженной в потере емкости.
Недостатки свинцово-сурьмяного сплава побудили производителей искать новые элементы, позволяющие улучшить эксплуатационные характеристики. Выяснилось, что повысить жесткость аккумуляторных решеток можно, если добавить в сплав 1,5 % кадмия, а для уменьшения коррозии в сплав добавляют кальций и олово. Однако выяснилась и одна неприятная деталь — использование кальция сопряжено с технологическими трудностями из-за свойства кальция выгорать при изготовлении решеток методом литья. Выход из ситуации был найден — вместо литья при производстве решеток начали использовать технологию просечки-растяжки, а затем и технологию штамповки, при которой из сплава формируется сплошная лента, которую позже подвергают перфорированию. Помимо прочего, штамповка позволяет сохранить внешнюю рамку пластин и делать более сложную оптимизированную форму решетки. Это особенно актуально для пластин положительных электродов, на которые приходятся основные нагрузки. В частности, подобная технология используется на АКБ Bosch с технологией PowerFrame.
Конструкция АКБ Bosch S5 с технологией PowerFrame
Однако в связи со сложностью в производстве решеток с добавлением кальция, свинцово-сурьмяной сплав не стал „технологией прошлого». В настоящий момент необслуживаемые аккумуляторы производятся как на основе решеток с пониженным содержанием сурьмы, так и на основе решеток из свинцово-кальциевого сплава. Многие аккумуляторы изготавливаются с применением обоих типов решеток: у гибридов для производства положительных решеток используется сплав свинец-кальций, тогда как отрицательные решетки делаются из сплава свинца с сурьмой.
Кроме того, для защиты пластин АКБ применяются специальные сепараторы-конверты, которые препятствуют осыпанию активной массы, приводящей к короткому замыканию.
Аккумуляторы класса „премиум»
Дальнейшее развитие технологии производства аккумуляторов связано с совершенствованием как сплава для производства решеток, так и конструкции всего изделия. Безусловно, „венцом творения» на данный момент можно считать полностью необслуживаемые аккумуляторы, к примеру, топовые батареи S5A с технологией AGM производства компании Bosch (раньше назывались S6).
Конструкция АКБ Bosch S4E с технологией EFB
В аккумуляторах класса „премиум» применяется технология Absorbent Glass Mat (AGM). Ее использование дало возможность существенно увеличить число циклов „разряд/заряд». В соответствии с технологией AGM в конструкции аккумулятора используются специальные сепараторы из стекловолокна, которые полностью впитывают в себя электролит. Таким образом, он находится в нетекучем состоянии. Микропоры материала заполнены электролитом не полностью. Свободный объем используется для рекомбинации газов, что позволило сделать корпус аккумулятора полностью герметичным. Применение технологии AGM обеспечивает хорошую устойчивость АКБ к вибрации и наклону. Глубокий разряд не приводит к необратимым последствиям для батарей Bosch S5A.
Конструкция АКБ Bosch S5A с технологией AGM
Аккумуляторы с технологией AGM часто путают с гелевыми, в которых электролит находится в состоянии геля. Основными достоинствами этих аккумуляторов также являются возможность использования батареи при любом ее положении в пространстве, устойчивость к вибрациям, а также то, что даже при повреждении корпуса батареи электролит не вытекает наружу. Однако технология AGM является более совершенной, так как электролит в свободной форме обладает преимуществами в эксплуатации. У гелевых аккумуляторов скорость химических реакций ниже, кроме того, они не переносят сильных морозов. Таким образом, АКБ с технологией AGM обладают всеми достоинствами гелевых, при этом недостатки последних в них отсутствуют.
Как долго можно хранить современный аккумулятор?
Из-за низкого саморазряда все полностью необслуживаемые АКБ заполняются электролитом в условиях производства и герметизируются. Это позволяет избежать опасных утечек кислоты и необходимости в обслуживании. Конструкция герметизированных аккумуляторов подразумевает длительное хранение батареи в заряженном состоянии. Если батарея долго не используется, достаточно изредка проверять уровень ее напряжения. Для напоминания об этом на обновленных этикетках всех АКБ Bosch нанесены соответствующие пиктограммы — напряжение разомкнутой цепи должно составлять не менее 12,4 В, в противном случае необходимо произвести зарядку АКБ. Это не потребуется выполнять чаще, чем раз в полгода. А при хранении аккумулятора в соответствующих условиях — сухих прохладных местах с температурой от 0 до +15°С — интервал может увеличиваться вплоть до 12 месяцев для АКБ с гибридными решетками и до 18 месяцев — для батарей на основе решеток из свинцово-кальциевого сплава. Таким образом, аккумулятор, произведенный год назад, хранившийся в надлежащих условиях и прошедший хотя бы один цикл обслуживания, в силу своей конструкции и герметичности может спокойно храниться второй год до новой подзарядки и так далее. В этой связи поиски „свежего» аккумулятора теряют свою актуальность и всякий смысл.
В качестве итога хотелось бы отметить следующие моменты:
1. Выбирать подходящий аккумулятор нужно исходя из модели и модификации автомобиля, а также условий его эксплуатации. При этом предпочтение стоит отдавать продукции крупных мировых производителей, таких как Bosch. Для облегчения поиска информации Bosch указывает на этикетках соответствующие обозначения и пиктограммы (например, АКБ для систем „Start-Stop», тип автомобиля, режим эксплуатации ТС, минимальное значение напряжения АКБ для зарядки и др.).
2. Современные аккумуляторы в процессе хранения и эксплуатации не требуют практически никаких манипуляций. Достаточно лишь осуществлять контроль над показателем напряжения батареи и подзаряжать ее в случае необходимости.
3. Дата производства для современных необслуживаемых АКБ не является важным показателем.
4. При любых сомнениях в выборе подходящей АКБ нужно обратиться к специалистам. Они поделятся информацией по применяемым технологиям и помогут сделать правильный выбор нужного аккумулятора.
Информация предоставлена компанией BOSCH | 
