В чём разница между кислотными и щелочными аккумуляторами?
Общим для кислотных и щелочных аккумуляторов является то, что в них используется набор из металлических электродов, помещённых в раствор электролита. На этом сходство заканчивается, как по составу жидкости, так и активного вещества элементы принципиально различаются. Это ведёт и к разнице эксплуатационных характеристик.
Свинцово-кислотные АКБ
Электроды содержат свинец, а в качестве электролита выступает раствор серной кислоты в воде. Анод содержит окись свинца, а катод представлен активной массой из пористого металла. При разряде на обоих электродах образуется сульфат, а во время заряда обратные реакции восстанавливают оксид и металлический свинец. Во время реакции могут образовываться газы – водород и кислород, что создаёт некоторые проблемы, решаемые разными способами.
Аккумулятор герметизированный кислотный как раз и представляет собой элемент, где газовыделение наружу исключено. Применены эффективные меры для рекомбинации водорода и кислорода, образующихся как при процессах заряда-разряда, так и за счёт электролиза воды в составе электролита.
Щелочные аккумуляторы
Наиболее распространены элементы никель-кадмиевого типа, развиваются также направления никель-металлогидридных и никель-железных технологий. Каждое из них имеет свои преимущества.
Анод щелочного аккумулятора состоит из легированной гидроокиси никеля, катод может содержать кадмий, железо или адсорбированный в особых сплавах водород. Электролитом служит едкий калий или натрий. В ходе электрохимических реакций заряда и разряда изменяются химические формулы металлосодержащих веществ анода и катода. Электролит участвует, но не расходуется, плотность, в отличие от свинцово-кислотной АКБ, не меняется.
Основные потребительские характеристики батарей
С точки зрения пользователя не так важны химические процессы, сколько производительность изделия. Интересуют следующие свойства:
- плотность упаковки энергии по объёму и массе;
- срок службы батареи, количество циклов, длительность хранения;
- зарядно-разрядные характеристики, токи, напряжения, время заряда, способность отдачи больших токов;
- сложности, возникающие при обслуживании батарей;
- величина саморазряда при хранении;
- температурный диапазон работы;
- безопасность использования, экологические ограничения;
- дополнительные особенности, например, наличие эффекта памяти, отношение к перезаряду и глубокому разряду и прочие нежелательные явления.
Большее распространение имеют свинцово-кислотные АКБ бренда «Sacred Sun». Их преимущества:
- высокий КПД цикла;
- большее напряжение базового элемента (банки);
- отсутствие эффекта памяти;
- долгий срок службы электролита без замен;
- низкое внутреннее сопротивление;
- возможность организации стартёрного режима;
- низкая цена электролита и самих аккумуляторов.
Вместе с тем существуют и недостатки в виде уменьшенного срока службы, увеличения цены с применением необслуживаемых технологий, высокие требования к квалифицированному обслуживанию. Содержание дефицитного и вредного для экологии свинца также нежелательно в ряде применений.
Щелочные батареи имеют свои достоинства:
- более экологичные материалы, если не считать применения кадмия, отсюда перспективность железных и металлогидридных катодов;
- механическая и электрическая прочность;
- более высокая плотность упаковки энергии;
- возможность расширения диапазона разрядных и зарядных токов;
- уверенная работа при низких температурах;
- значительный срок службы.
Но недостатки препятствуют расширению применения, по крайней мере на современном уровне:
- наличие эффекта памяти, что требует точной организации циклов;
- необходимость регулярной замены загрязняющегося электролита;
- высокое внутреннее сопротивление;
- низкий КПД и высокая стоимость.
При подсчёте всех плюсов и минусов потребители чаще делают выбор в сторону кислотных батарей. Особенно новых образцов со связанным электролитом. Но развитие аккумуляторных технологий ведёт к сближению характеристик, поэтому многое зависит от конкретного применения, когда приходится для точного выбора делать многое учитывающий экономический расчёт.