Свинцово-кислотный аккумулятор: плюсы и недостатки

Свинцово-кислотный аккумулятор – вид аккумуляторных источников бесперебойного питания, использующийся в различной технике: транспортные средства, телекоммуникационные системы, источники аварийного и резервного питания, солнечные электростанции.

Такие аккумуляторные батареи (АКБ) широко востребованы и распространены благодаря высокой ёмкости, неприхотливости в обслуживании, долговечности и сравнительно доступной стоимости. По назначению делятся на несколько видов. Несмотря на широкую распространённость, обладают своими преимуществами и недостатками.

Технические особенности и виды

В основе работы АКБ такого типа лежит реакция диоксида свинца с растворённым в серной кислоте свинцом. При использовании происходит окисление электролита, в процессе разрядки – обратный процесс, за счёт чего восстанавливаются изначальные свойства батареи. Конструкция свинцово-кислотной АКБ включает следующие основные элементы:

Электроды. Свинцовые решётки, заполненные диоксидом свинца.
Разделительные пластины или маты. Изготовлены из материала, не реагирующего с кислотой.
Электролит, заполняющий практически всё внутреннее пространство.
Пластиковый корпус, оснащённый металлическими клеммами.

Электродами в таких батареях являются свинцовые решётки. Отверстия решёток заполнены пористыми разделительными пластинами, выполненными из инертного к кислоте материала. Пластины полностью погружаются в электролит. В качестве электролита используется растворённая в дистиллированной воде серная кислота.

В зависимости от назначения, габаритов и мощности конструкция может несколько отличаться. По типу конструкции делятся на 2 типа:

Герметичные (AGM и GEL). Не требуют какого-либо обслуживания за исключением чистки корпуса. Безопасны для здоровья человека, могут использоваться в помещениях без вентиляции, поскольку практически не выделяют газ в процессе работы.
Негерметичные (обслуживаемые). Требуют периодической заливки дистиллированной воды, поскольку в процессе работы жидкость постепенно испаряется, из-за чего возрастает плотность электролита, что приводит к снижению производительности.

По назначению делятся на такие виды:

Стартерные. Применяются для запуска электродвигателей и энергоснабжения различной техники, к примеру, транспортных средств.
Тяговые. Для энергоснабжения разных видов электромоторов. Иногда используются как накопительный блок в составе автономных электростанций.
Стационарные. Применяются для поддержания работы различных энергетических систем и как дополнительный источник электроэнергии. Устанавливаются в фиксированном положении.
Для солнечных электростанций. Обычно имеют большую ёмкость. Рассчитаны на большое количество циклов заряд-разряд. Отличаются длительным сроком службы. Подходят для установки в жилых домах.

Преимущества свинцово-кислотных аккумуляторов

К основным достоинствам источников питания данного типа можно отнести:

Низкий саморазряд. Благодаря этому батарея может длительное время храниться без необходимости подзарядки. При соблюдении условий хранения даже спустя длительный срок АКБ беспроблемно запускается.
Простота обслуживания. Негерметичные модели требуют только доливки дистиллированной воды, для чего в корпусе предусмотрены специальные отверстия, расположенные под съёмной крышкой. Модели GEL и AGM (герметичные) вовсе не требуют обслуживания, поэтому более популярны.
Редкое обслуживание. Негерметичные аккумуляторы нуждаются в обслуживании раз в несколько лет, в зависимости от интенсивности эксплуатации.
При длительной эксплуатации не снижается ровность и стабильность подачи электрического тока.
Высокая производительность. Аккумулятор может выдавать высокие токи, что позволяет обеспечивать электропитанием высокомощное оборудование.
Высокая ёмкость. Удельная энергоёмкость в зависимости от модели варьируется в диапазоне 25-40 Втч/кг.
Высокий КПД: по току заряд-разряд – 80-90%, по энергии – 70-80%.
Возможность эксплуатации в широком температурном диапазоне – -40°С-+40°С.
Низкое внутреннее сопротивление. Благодаря этому обеспечивается стабильное напряжение, без значимых для потребителя перепадов.
Отсутствие эффекта памяти. Аккумулятор можно заряжать, не дожидаясь полной разрядки. В отличие от других видов батарей, это не приводит к снижению ёмкости.
Простота в производстве, вследствие чего такие батареи являются одними из самых дешёвых. Из расчёта стоимости 1 Вт⋅ч являются наиболее экономичными.
Широкий диапазон ёмкостей. К примеру, автомобильные АКБ имеют ёмкость 55-70 Ач. Для других нужд есть и модели, ёмкость которых исчисляется десятками кА·ч.

Недостатки свинцово-кислотных АКБ

Несмотря на большое количество положительных характеристик, такие элементы питания имеют и весомые минусы:

Сравнительно большие размеры и вес в отличие от других видов аккумуляторных батарей. Это ограничивает возможности использования во всевозможных компактных системах.
Низкая устойчивость к резким температурным колебаниям. Это чревато ухудшением технических характеристик и полным выходом из строя. Поэтому не рекомендуется их применять в неотапливаемых помещениях.
Хранить необходимо исключительно в заряженном состоянии. Необязательно, чтобы АКБ была полностью заряжена, но при хранении в разряженном виде в течении длительного времени с высокой вероятностью элемент питания выйдет из строя. Поэтому желательно, чтобы аккумулятор был заряжен хотя бы на 60%.
Ограниченный ресурс. Как и у других батарей, количество циклов заряд-разряд ограничено. Поэтому негерметичные модели служат в среднем 2-3 года, герметичные – 6-10 лет. Однако на практике при бережной эксплуатации срок службы значительно выше. При этом производители не рекомендуют продолжать эксплуатацию, если исчерпано заявленное количество циклов.
Сравнительно низкая энергетическая ёмкость, если исходить из соотношения Вт⋅ч на 1 кг веса.
Экологический вред. Свинец и кислотный электролит загрязняют окружающую среду. Поэтому такие аккумуляторы должны особым образом утилизироваться или перерабатываться, но специализированные предприятия существуют далеко не во всех странах.
При неправильной зарядке или использовании низкокачественного зарядного устройства возможен перегрев батареи.

Стоит ли использовать и для чего?

Свинцово-кислотные аккумуляторы являются оптимальными для использования в различных сферах. К примеру, для запуска двигателей автомобилей, мотоциклов, мопедов и спецтехники используются именно такие АКБ. Они подходят для применения в различных электростанциях, включая солнечные. Благодаря доступной стоимости и длительному сроку службы такие аккумуляторы широко используются в бытовых и промышленных системах автономного электроснабжения.

Выпускаются разные модели, отличающиеся мощностью, максимальным током отдачи, размерами и конструкцией. Это позволяет подобрать устройство практически для любых целей. В то же время такие элементы питания не подходят для компактной техники. Поэтому выбирая аккумулятор, прежде всего следует исходить из поставленных задач.