Однако в автомобильных АКБ это сделано не за счет применения новых типов аккумуляторов, а путем совершенствования самой первой, электролитной технологии. Дело в том, что такую большую пусковую мощность, которая необходима для запуска двигателя внутреннего сгорания, при сохранении стоимости аккумулятора в разумных пределах, может обеспечить только свинцово-кислотная технология. Если бы пришлось сделать аккумулятор с такой пусковой мощностью по никель-металлогидридной, или тем более – литионной технологии, его стоимость была бы в разы, если не на порядок, большей. Свинцово-кислотная же технология, как одна из самых доступных, имеет множество ограничений, преодолеть которые можно только с помощью уникальных инженерных решений.
Производителям АКБ приходится решать сложную задачу. С одной стороны, пластин в одной батарее должно быть как можно больше – чем больше их суммарная площадь, тем выше пусковой ток и быстрее идет заряд АКБ. Однако уменьшая толщину пластин, надо сохранить их прочность и, кроме того – препятствовать замыканию разноименных пластин. Отрицательные и положительные пластины в аккумуляторе расположены очень близко. Их непосредственный контакт приводит к короткому замыканию, вследствие чего данная секция АКБ перестает накапливать заряд, что фактически равнозначно полному выходу аккумулятора из строя. Прочность пластин и защита от замыкания обеспечивается применением технологии штамповки решетки и сепараторов-конвертов.
Прежде всего, АКБ – это аккумуляторная батарея. То есть это не один, а несколько последовательно соединенных аккумуляторов – ячеек, изолированных один от другого перемычками корпуса. Энергия накапливается в ячейках благодаря химической реакции между свинцом и серной кислотой. В каждую ячейку, которая является резервуаром с раствором серной кислоты, помещены свинцовые пластины – электроды.
Свинец, являющийся сам по себе материалом мягким, в процессе токообмена постоянно участвует в реакции образования, а затем расщепления сульфата свинца. Для придания активной массе прочности используются добавки – в последнее время применяется кальций, а не сурьма, как в старых типах аккумуляторов. Дело в том, что в сурьмянистых АКБ электролит имеет склонность к закипанию на финальных стадиях зарядки. Поскольку современные АКБ необслуживаемые – без крышечек для доливания электролита, эта технология не подходит для создания долговечных аккумуляторов.
Однако даже укрепленная добавками кальция активная масса сама по себе является ломкой. Основная проблема некачественных АКБ – быстрое осыпание и ломкость пластин. Это снижает емкость и может привести к ряду серьезных проблем, включая замыкание пластин шламом. Для придания пластине прочности, внутри активной массы должна быть металлическая решетка. Пластины, изготовленные традиционным методом протяжки и рассечки склонны к деформации решетки из-за коррозии, что опять-таки приводит к короткому замыканию и обсыпанию активной массы. Применять же для изготовления пластин литье – слишком дорого, поэтому в Bosch используют технологию штамповки решетки, которая получила названия «PowerFrame», и имеет ряд преимуществ:
Во-первых, у штампованной решетки есть рамка. В результате решетка не разрастается и не деформируется, что исключает возникновение короткого замыкания. Также снижается самопроизвольный разряд батареи, что ведет к более продолжительному ее использованию без подзарядки.
Во-вторых, в результате штамповки у решеток снижается ломкость, присущая им при изготовлении традиционными технологиями. А точно изготовленная структура способствует отличному сцеплению решетки с активной массой аккумулятора, что снижает сопротивление при его зарядке. Такая прочность особенно ценна при езде по плохим дорогам, когда аккумуляторы постоянно подвергаются сотрясениям при проезде неровностей.
В-третьих, в местах, где электрическая нагрузка самая большая, нанесено больше свинца. В результате решетка получается более устойчивой к окислению.
В-четвертых, улучшена геометрия решетки. Новая усовершенствованная форма ячеек решетки способствует уменьшению сопротивления. Благодаря этому значительно улучшается проводимость, а ток идет к потребителю по кратчайшему пути.
Особенно подвержены риску замыкания пластины дешевых АКБ, не приспособленных к езде по плохим дорогам. Достаточно одного сильного сотрясения, например, при контакте обода диска с краем разлома в асфальте, или даже сильного пробоя подвески – и пластины могут соприкоснуться. Чтобы препятствовать замыканию пластин, используются сепараторы – прокладки из пористого материала, пропускающего электролит. Однако если сепараторы просто вставлены между пластинами, со временем может произойти их смещение относительно друг друга. Чтобы исключить возможность замыкания, в дополнение к специальной решетке, которая позволяет пластинам-электродам лучше держать форму в прямом смысле, в аккумуляторах Bosch применяются сепараторы-конверты. Они не просто отделяют пластины одну от другой, а охватывают каждую пластину со всех сторон.
Использование современных технологий позволяет компании Bosch выпускать свинцово-кислотные автомобильные АКБ с качествами, которые ранее могли считаться недостижимыми. Больший срок службы достигается благодаря минимальной коррозии решеток и сокращенному расходу воды ввиду равномерного распределения зарядного тока по пластине – нет точек активного закипания электролита, в т.ч. при повышенном зарядном напряжении. Тот же фактор оптимизированных решеток при пуске обеспечивает оптимальную отдачу тока при пуске, обеспечивая уверенный старт двигателя, причем даже после длительного периода простоя благодаря минимальному саморазряду.
Виброустойчивость пластин, и как следствие большая надежность эксплуатации на плохих дорогах достигается тем, что пластины прикреплены к соединителям не на углу, а по центру верхней кромки. Таким образом, при вибрации на соединение воздействует масса с меньшим рычагом, кроме того, вибрация двух одинаковых половин пластин может уравновешиваться.
Это основные, хотя и не все технологии, которыми качественные и усовершенствованные АКБ отличаются от сделанных по технологиям прошлого века. А поскольку современные автомобили намного больше зависят от электропитания, чем старые машины – в первую очередь по причине наличия бортового компьютера, нуждающегося в бесперебойном питании для адекватной работы и сохранности данных, автомобилям XXI века и аккумуляторы требуются из века нынешнего, а не прошедшего.
Материал подготовлен международным маркетинговым агентством «AGV-Aftermarket».