Как выбрать хороший аккумулятор
Аккумулятор из тех автомобильных составляющих, которые порой обновляются реже самих машин. Но когда приходит время его покупать… Как, говорите, емкость? С ней обычно все понятно. Ах, есть еще стартовый ток, разные клеммы, кое-какие другие характеристики. А ведь существуют и различия в типах самих батарей и, наконец, разнообразие производителей. Чтобы покупка не происходила по принципу «взял то, что впарили», попробуем систематизировать все, что предлагается на нашем рынке.
Медленная эволюция
История создания источника тока — это ряд, безусловно, талантливых людей, куча теоретических выкладок и цепь постоянных экспериментов, начавшихся еще в XVII веке. Прямо тема для историко-технической диссертации, которой тут не место и не время. Отметим лишь несколько моментов. Так, первый рабочий аккумулятор был создан в 1859 году Гастоном Плантэ. Французский изобретатель брал две свинцовые пластины с проложенным между ними сукном и оборачивал все это вокруг круглого деревянного бруска. Поместив конструкцию в электролит — 10-процентный раствор серной кислоты — он подключал ее к электричеству. Через какое-то время такой зарядки оказывалось, что это примитивное устройство способно само отдавать ток. А многократные циклы зарядов и разрядов наращивали на пластинах слой окиси свинца, чем увеличивали емкость первого рабочего аккумулятора.
В 80-х годах XIX века пластины для АКБ научились готовить не прогонкой через них тока — заранее. Нанесением сурика на свинец электродов с последующим обертыванием тканью, чтобы этот активный слой не осыпался.
Батарея Камилла Фора уже имела признаки того аккумулятора, каким мы его знаем теперь. Например, пластины были не свиты в рулон — располагались параллельно. При этом соединены они были через одну, а слой окислов был пористым и способствовал скоплению газов выделяющихся с электродов. Характеристики той батареи неизвестны, однако считается, что в сравнении с предыдущей конструкцией эта могла давать больший ток, обладала большей емкостью и заряжалась быстрее
Дальнейшим развитием стало использование не гладких — решетчатых пластин, в которых активная масса прочно держалась за счет ячеистой структуры. Это уже была непосредственная ориентированность на использование АКБ на транспорте. Любопытно, как физики-химики, создававшие аккумуляторы, были в курсе того, что делали их коллеги из зарождавшейся автомобильной отрасли. А именно знали (предвидели?) о замещении примитивных систем зажигания (скажем, открытым пламенем) искровыми. Для чего, как не для автомобилей, создавал свою батарею Томас Эдисон, экспериментировавший с пластинами из железа и никеля и с электролитом в виде щелочи. Опыты увенчались успехом — АКБ, выпуск которой начался в 1903-м, получилась компактной, легкой и не боялась глубоких разрядов. Правда, обладала невысоким напряжением и большим внутренним сопротивлением. По этой причине производители продолжали использовать и свинцовые батареи.
У аккумулятора Эдисона активной массой на положительных пластинах была окись меди, на отрицательных — окись железа. В качестве электролита использовался раствор едкого калия и едкого лития. Сумма качеств этих батарей позволила им занять свое место на автомобильном рынке. Известно, что одним из первых заказчиков Эдисона стала компания Baker Electric. Считается, что модель Runabout (на фото) 1901–02 гг. уже имела щелочные АКБ, хотя массово их стали выпускать только годом-двумя позже. Такую машину имел и сам изобретатель аккумулятора. Электромоторчик в 1 л.с., расположенный снизу (батарея находилась под сиденьями), разгонял ее до 25 км/ч
В начале прошлого столетия аккумулятор уже стал неотъемлемой частью автомобиля — ни о каком факельном зажигании у ДВС не могло быть и речи. Но и функции выполнял урезанные, так как давал энергию только для искрообразования. Пускались моторы исключительно с кривого стартера, а лампы с угольным стержнем в виде элемента накаливания на автомобилях если и использовались, то ограниченно — были слишком энергоемки. При этом батареи нужно было периодически заряжать. Переломным стало начало второго десятилетия XX века, когда в освещении распространение получила вольфрамовая нить и появились привычные для нас составляющие автомобильной «электрики».
Cadillac Model 30 стал первым автомобилем, оснащенным привычным электростартером, кстати, выполнявшим еще и функции генератора. Случилось это в 1912-м, хотя к тому моменту машина выпускалась уже три года. Сейчас сложно сказать, с какой из двух «четверок» (объемом 3,7 либо 6,0 л) он агрегатировался. Зато в ходу легенда, объясняющая его появление. Якобы от пусковой рукояти смертельно пострадал друг Генри Лиланда — тогдашнего руководителя Cadillac. И тот попросил инженера Чарльза Кеттеринга, совсем недавно изобретшего электростартер, ускорить работы над устройством. Кстати, уже в 1916 году Винсент Бендикс усовершенствовал узел обгонной муфтой, разъединявшей его с венцом маховика, когда тот начинал вращаться быстрее. А поскольку стартер перестал быть еще и генератором, для питания машины током и зарядки батареи внедрили отдельный агрегат
Почти до настоящего времени аккумулятор прогрессировал незначительно. Так, сменился материал корпуса — с деревянно-эбонитового на пластиковый. Менялись материалы сепараторов — пластин, разделяющих положительные и отрицательные электроды. Безусловно, это вносило некую корректировку в качество, однако базовые характеристики оставались прежними. С самого рождения и вплоть до 70-х годов АКБ должны были обслуживаться. Связывалось это с тем, что ради увеличения механической прочности к свинцу решеток электродов добавлялась сурьма. И в то же время она способствует гидролизу воду — расщеплению ее на кислород и водород. По сути, выкипанию и снижению уровня электролита. В СССР и в России 90-х, кто помнит, когда в производстве еще оставались советские эбонитовые «ящики» ужасного качества, это было целой проблемой — следить, доливать, заряжать.
За океаном от такой крепкой привязки водителя к АКБ решили уйти без малого полвека назад. Вообще янки в этом плане (как и в превращении транспортного средство в более комфортное) оказались впереди планеты всей. И электрооборудование в привычном смысле серийно они внедрили первыми. И к электрификации автопарка, считается, что массово пришли раньше Европы. И вот в 70-х годах в США сделали еще один шаг, упрощающий жизнь автовладельцам. Сурьму заменили кальцием, при котором гидролиз воды протекает значительно менее интенсивно. Настолько, что его можно не принимать во внимание. Но зачем примерно в это же время появились аккумуляторы, где пластины отрицательных электродов выполнялись из свинцово-кальциевого сплава, а положительных — из сурьмянистого? Вернемся к этому чуть позже.
В Старом Свете сначала пошли по своему пути. Кальций не использовали — снизили до 2,5–3% против обычных 10% содержание сурьмы. Но быстро обратились к той так называемой «гибридной» технологии, что освоили в Америке — положительный электрод стали выполнять из малосурьмянистого сплава, отрицательный с использованием кальция.
В тех же 70-х в США появились аккумуляторы, созданные по технологии AGM — Absorbent Glass Mat. Как следует из названия, в таких батареях используется поглощающий материал на основе стекловолокна. Он заполняет пространство между пластинами и содержит в себе электролит в связанном виде. Первое же упоминание гелевых АКБ, где электролит находится не в жидком состоянии, а в виде желе, относится к 30-м годам. Однако запатентовали такую конструкцию и начали массовый выпуск батарей с ней только в 1957-м.