Потолок
Как сделать свинцовый аккумулятор своими руками. Как делают автомобильные аккумуляторы? Простейший АКБ из соды

Как сделать свинцовый аккумулятор своими руками. Как делают автомобильные аккумуляторы? Простейший АКБ из соды

Первый свинцово кислотный аккумулятор изобрел и опробовал как известно французский физик Гастон Планте. Он скрутил две свинцовые пластины в рулон, предварительно проложив между ними разделительное сукно. Рулон поместил в сосуд и залил его соленой водой. В итоге если подать напряжение на пластины, то он заряжался. И после, если к нему подключить лампочку, или что-то другое, то он мог некоторое время отдавать запасенную энергию на горение этой лампочки. Так же после заряда энергия в таком аккумуляторе могла хранится без потерь продолжительное время. Это и положило начало эры свинцово кислотных аккумуляторов .

Но самый главный недостаток такого рулонного аккумулятора, это маленькая емкость. В последствии было выяснено что если такой аккумулятор несколько раз зарядить и разрядить меняя полярность (+-), то емкость увеличивалась. Это объясняется тем, что на пластинах образовывался слой оксида свинца, и пластины размегчаоись, становились как губка. Кислота теперь могла проникать глубже в пластины, тем самым больше свинца участвовало в химическом процессе.

Эти циклы заряда разряда меняя плюс на минус и обратно назвали формовкой пластин. Чтобы нарастить толстый слой оксида свинца, приходилось затрачивать много энергии и времени. Но позже один молодой человек, работавший помощником у Планте решил сделать по другому. Он решил сразу наносить на пластины оксид свинца, тем самым он сразу получил более емкий аккумулятор. В последствии эту технологию немного улучшили. Стали делать свинцовые решетки, которые замазывали аксидом свинца в виде пасты. Пасту готовили из оксида свинца, в которую добавляли немного воды, или электролита и перемешивали до густой консистенции.

Спустя уже более 100 лет технология изготовления аккумуляторов в принципе не изменилась. На производствах так же методом литья, или штамповки делают свинцовые решетки, и намазывают пастой, состоящей из оксида свинца, плюс дополнительные добавки, которые не дают пасте распадаться и придают другие нужные свойства. Так же разделительные прокладки между пластинами делают из современных материалов, что исключает выпадение намазки из решеток и препятствует замыканию пластин между собой. На каждом заводе, и для различных типов аккумуляторов (тяговых, стартерных, и т.п.) есть свои тонкости, но в целом технология одна и та же.

Теперь можно подумать о том, можно ли сделать свинцово кислотный аккумулятор в домашних условиях, чтобы это было выгодно и эффективно. Во первых дело в свинце, где его брать?. В негодных аккумуляторах, но если переплавить один авто-аккумулятор, то на выходе будет всего примерно 1,5кг свинца, и станет понятно что добывать свинец таким образом не выгодно. Чтобы переплавить весь свинец содержащийся в аккумуляторе, часть которого в виде оксида, сульфата и прочие элементы, которые содержатся в намазке решеток, то тут нужна плавильная печь и дополнительная химия и условия, по-этому дома на костре получится консервная банка свинца и целая куча шлака.

Тогда можно купить свинец, есть листовой, и в чушках, стоит не дорого. Если делать из листового свинца, то можно примерно прикинуть затраты на один аккумулятор. Если покопаться в литературе, то можно узнать что с одного квадратного метра площади пластин можно получить емкость примерно 5-10Ач. Тогда для одной банки емкостью 50-100Ач нужно 10кв.м свинца. Так как для 12-ти вольт нужно 6 банок, то соответственно нужно около 60 кв.м свинца. Самые тонкие листы в продаже 0,5мм, вес одного кв.м такого листа свинца состовляет 5,7 кг. Так как площадь листа работает с обоих сторон, значит нам нужно на АКБ уже не 60кв.м, а 30кв.м. Тогда получается на аккумулятор емкостью 50-100Ач нужно 30*5,7=171кг свинца, стоимость за 1кг около 150 рублей, и цена только на свинец составит около 25 000 рублей, что в 5-6раз дороже чем заводской аккумулятор емкостью 100Ач.

Можно увеличить емкость пластин формовкой, с помощью зарядки и разрядки меняя местами плюс и минус, но не известно сколько циклов нужно сделать чтобы значительно увеличить емкость. Планте формовал пластины электричеством три месяца. За это время уйдет очень много энергии на формовку, и в итоге аккумулятор только подорожает. Из всего этого понятно что экономически не выгодно делать аккумулятор из листового свинца.

Да, кстати на счет долговечности аккумулятора с пластинами из листового свинца. Служить такой аккумулятор будет значительно дольше, так-как пластины цельные и от глубоких разрядов, больших разрядных токов, не будет отходить намазка, которой просто нет, но сульфатация пластин будет точно такая же как и у обычного аккумулятора, по этому по сути дольше обычных этот аккумулятор не прослужит. Правда его можно разобрать и почистить от белого налета (сульфата) и он дальше сможет работать.

Проблема в том что у листового свинца нет слоя оксида, точнее есть, из-за него свинец становится темно серого цвета, но этот слой слишком тонкий. Оксид, это окисленный кислородом свинец, на производствах его по разному получают. Но в домашних условиях эту пыль получить затруднительно. Можно конечно попробовать пластины увлажнять водой, чтобы они окислялись на свежем воздухе, но какой слой окиси удастся нарастить таким образом и сколько времени на это уйдет не известно, поэтому про рулонный аккумулятор из листового свинца можно забыть.

Хороший аккумулятор получится если использовать вместо пластин свинцовую фольгу. Так можно в несколько раз увеличить площадь при том же весе, но дома фольгу не сделаешь, а в продаже чистой свинцовой фольги нет, да и стоила бы она в несколько раз дороже листового свинца того же веса. Поэтому хороший вариант с фольгой отпадает. Или дома ставить прокаточный станок и самому делать фольгу.

Можно попробовать делать пластины как делают на заводе, решетки отлить не сложно. Они толстые, и форму для отливки сделать просто. Но проблема в намазке, она ведь состоит из оксида свинца, а как его делать дома. К примеру чем нибудь стирать свинец в пыль, или мелкую стружку, потом поливать водой или электролитом и в какой нибудь емкости его постоянно перемешивать чтобы окислялся на кислороде, но это дома трудно и бессмысленно делать, так как готовый аккумулятор гораздо дешевле выйдет.

Вот наверно вкратце все что я хотел сказать. Для себя я сделал вывод что свинцовый аккумулятор своими руками возможен, но трудоемок и не выгоден, поэтому на этом деле можно смело ставить большую и жирную точку. Так же читая множество информации и о других типах аккумуляторов я пришел к выводу что ничего нормального в домашних условиях и с применением доступных и дешевых материалов не выйдет. Если есть вопросы или какие-то выводы то оставляйте комментарии.

Всегда можно получить постоянное напряжение для питания небольших электронных устройств, если знать, как сделать аккумулятор своими руками. Аккумуляторы отличаются от батареек обратимостью своих химических реакций. Это значит, что они не только вырабатывают электрический ток и со временем разряжаются, а также обладают способностью восстанавливаться. Для этого нужно выполнить заряд, пропуская через аккумулятор ток от внешнего источника.

Как сделать аккумулятор своими руками

Химический источник тока (двухполюсник), способный после разряда восстанавливаться, можно выполнить своими руками. Любой химический источник тока, имеющий периодический режим работы (разряд – заряд), состоит из следующих основных элементов:

электроды: анод и катод;
электролит;
разделительные пластины (сепараторы);
корпус;
контактные клеммы (выводы).

В качестве анода и катода используются различные пары химических элементов. Анод имеет отрицательный заряд – восстановитель, катод положительный заряд – окислитель.

Оба электрода погружены в электролит. Это водные растворы солей и кислот, проводящие электричество. Когда происходит разряд аккумулятора (двухполюсника) на нагрузку, анод окисляется и вырабатывает электроны, которые через электролит движутся к катоду. На катоде происходит процесс восстановления окислителя.

Важно! При работе на нагрузку ток через двухполюсник течёт от минуса к плюсу, при зарядке от постороннего источника тока (ИТ) – от плюса к минусу.

Для создания одной банки простейшего аккумулятора из меди и цинка понадобятся следующие детали:

медная проволока длиной 100 мм;
оцинкованная пластина размерами 25 * 50 мм;
прокладка – вырезанная из москитной полиэтиленовой сетки полоска;
электролит – соляной раствор;
корпус из непрозрачного материала – герметичный стаканчик из-под кофе с крышкой.

Необходимо, чтобы ёмкость для аккумулятора была непрозрачной.

Сборка элемента производится в следующей последовательности:

медная проволока скручивается спиралью, для увеличения площади рабочей поверхности к верхнему концу припаивается отвод;
оцинкованная пластина также скручивается по окружности, к верхней части пластины припаивается отвод;
в крышке баночки делается два отверстия для выводов: в центре – для медной проволоки и ближе к краю – для вывода цинкового электрода;
медную спираль располагают по центру, вокруг неё размещают цинковую трубку, между ними вставляют изолирующую прокладку;
заливают электролит: солёную воду (1л воды на 5 ст. л. соли) или уксус 15%;
неплотно прикрывают крышку, предварительно продев в неё выводы.

К полученной банке подключают источник тока для зарядки самодельного аккумулятора. При этом нельзя плотно закрывать крышку. Или для выхода газов при заряде в ней проделывается множество мелких отверстий (кроме отверстий для выводов). У самодельного элемента плюс – на медном электроде, минус – на цинковом.

Внимание! Чем меньше расстояние между элементами меди и цинка, и чем больше площадь поверхности электродов, тем большее напряжение выдаст подобная аккумуляторная ячейка.

В идеале такой элемент вырабатывает 0,7 вольта. Недостаток такой АКБ заключается в высоком внутреннем сопротивлении и быстром саморазряде.

Как сделать мощный аккумулятор своими руками

Для того чтобы самодельный аккумулятор выдавал на выходе более 3,6 В постоянного тока, нужно собирать самодельные банки в последовательно соединённую батарею. Можно единичные элементы помещать в общий корпус.

Качественные системы зарядки Li-ion 18650

Литий-ионные источники электричества этого типа широко эксплуатируются с различными устройствами. Для их продолжительной работы необходима постоянная подзарядка. При заряде напряжение на элементе достигает значения 4,2 В, после чего снижается до 2-3 В. При глубоких разрядах (ниже 3 В) срок службы Li-ion 18650 значительно сокращается.

Важно! На долговечность влияет количество циклов «заряд-разряд». Это оптимальное число циклов, при которых ёмкость батареи при первом заряде (номинальная), отличается от текущей ёмкости после заряда не более, чем на 20%. Нормальным считается показатель – 350-500 циклов «заряд-разряд».

Существуют специальные зарядные устройства для подобных аккумуляторов, но их можно сделать самостоятельно, используя схему.

Регулировка тока осуществляется подбором резистора R4 на первоначальное значение тока зарядки. Он зависит от емкости аккумулятора. Например, если ёмкость батареи 3000 мА/ч, то ток зарядки равен 2-3 А.

Заводские системы контроля заряда самостоятельно делают регулировку этого параметра в рамках всего времени заряда.

Самодельная батарейка из подручных средств

Как можно сделать аккумуляторы, используя электролит и электроды, рассмотрено выше. Теперь о том, как быстро собрать источник тока однократного действия. Батарейка – это гальванический источник электричества, который не имеет способности восстанавливаться.

Способ первый: батарейка из лимона

Мякоть лимона содержит лимонную кислоту, она послужит электролитом. В качестве электрода выступают оцинкованный гвоздик и отрезок медной проволоки. Они втыкаются в лимон на расстоянии 50-100 мм друг от друга. Реакция окисления запускает движение электрического тока.

Способ второй: банка с электролитом

Литровую стеклянную банку используют в качестве ёмкости. В качестве электродов берутся цинковая и медная пластины. К пластинам прикрепляются провода, сами они опускаются в банку с электролитом. Им служит 20% раствор серной кислоты. Также можно использовать хлористый аммоний (нашатырь). На 100 мл воды берут 50 г. порошка. Уровень электролита не достигает края банки на 15-20 мм.

Осторожно! Работа с серной кислотой при приготовлении электролита подразумевает добавление воды в кислоту, а не наоборот. При приготовлении раствора необходимо использовать стеклянную посуду и стеклянную или деревянную палочку для перемешивания.

Способ третий: медные монеты

Принцип использования медного катода и алюминиевого анода рассмотрен в этом способе. Процесс изготовления источника тока следующий:

по форме медных монет одного размера (медный пятак) вырезают кружочки из алюминиевой фольги и плотного картона (обложка старой книги);
монеты очищаются путём погружения в уксус, им же пропитываются и кружочки картона;
картон вставляется между монетой и кружком фольги, которые служат катодом и анодом.

Собранная таким образом батарея будет работать до тех пор, пока не высохнет электролит, пропитавший картонные кружки.

Способ четвертый: батарейка в пивной банке

Сам корпус пивной банки (алюминиевый) служит анодом (минус), в качестве катода используют графит. При изготовлении выполняются следующие шаги:

удаляется верхняя часть банки;
пенопластовый кружок диаметром, равным внутреннему диаметру банки, и толщиной не менее 10 мм укладывается на дно банки;
в его центр вставляется графитовый стержень подходящего диаметра;
свободное пространство между ним и стенками банки заполняется угольной крошкой;
соляным раствором (5 ст. л. соли на 0,5 л воды) заполняется полученный элемент;
верхняя часть устройства заливается расплавленным парафином или стеарином (от свечи);
к стержню и корпусу банки с помощью зажимов «крокодил» присоединяются провода.

Способ пятый: батарейка из картошки

Это вариант использования химической реакции окисления между медными и оцинкованными полосками, в качестве электролита используется мякоть картофеля.

Внимание! Полученные напряжения таких источников настолько малы, что подобные конструкции могут служить лишь в качестве опытов для изучения происхождения электричества.

Способ шестой: графитовый стержень

Графитовый сердечник обматывается пористой фибровой салфеткой. Поверх него наматывается по спирали алюминиевая проволока. Вся конструкция опускается в подходящий по размеру стакан, заполненный «Белизной». Водный раствор хлорки служит электролитом.

Несмотря на всё разнообразие способов и видов самодельных источников тока, все они работают, благодаря электролитическим процессам и химическим реакциям окисления. Правильно подобранные пары элементов для анода и катода, а также использование подходящего электролитического раствора дают реальные результаты. Можно сделать аккумулятор своими руками для питания гаджетов и малогабаритных устройств.

Видео

Вам понадобится

- стеклянная банка;
- свинец:
- глина;
- серная кислота;
- мерная химическая посуда;
- источник постоянного тока;
- ареометр;
- тестер или мультиметр;
- дистиллированная или дождевая вода;
- провода;
- электрическая лампочка на 2,5-3 В;
- слесарные инструменты.

Инструкция

Аккумуляторная батарея состоит из отдельных элементов. Изготовьте один такой элемент. Возьмите листовой свинец толщиной 5-6 мм. Если у вас свинец только в виде слитков, сделайте из форму, высушите ее и отлейте пластины нужной вам толщины, разогрев свинец на плите или горелке. У пластин должны быть плечики, на которых они будут держаться на верхнем краю банки. Чтобы не заниматься пайкой, при отливке пластин можно сразу положить в форму куски зачищенного от изоляции медного провода, который в дальнейшем будет использоваться для соединения с зарядным устройством или потребителем энергии.

Установите отлитые пластины на верхних краях стеклянной банки. Банку лучше прямоугольную. Пластины не должны касаться друг друга и дна банки. Чтобы избежать замыкания, можно положить между пластинами стеклянные палочки или трубочки. Расстояние от одной пластины до другой не должно быть меньше 1 см.

Такой аккумулятор называется кислотным, поэтому в нем применяется электролит на основе серной кислоты. Электролит можно купить уже готовым, но при необходимости ничто не мешает его изготовить. Концентрированная серная кислота, которую можно найти в продаже, имеет удельный вес 1,08. Разведите ее следующим образом. На 3,5 объема воды берется 1 объем серной кислоты. В химическую посуду налейте воду, лучше всего дистиллированную. Ее можно купить в автомагазине. Подходит и дождевая профильтрованная вода. Тонкой струйкой при постоянном размешивании в воду добавьте серную кислоту. Не забывайте следить, чтобы раствор не разбрызгивался. Жидкости дайте остыть (серная кислота при растворении сильно разогревается). Плотность раствора по ареометру Боме должна составлять 21-22оС.

Подготовьте . Сразу после заливки аккумулятора его нужно будет . Залейте электролит так, чтобы уровень его был на 1 см ниже верхнего края банки и верхнего края пластин. Сразу приступите к первой зарядке, которая проводится только постоянным током. Отметьте полярность пластин знаками «+» и «-». Полностью заряженный кислотный аккумулятор должен показывать на пластинах напряжение 2,2 В.

Все механические и химические работы над аккумулятором закончены, но емкость его еще мала. Чтобы ее увеличить, проведите формовку. Подсоедините к выходным проводам электрическую лампочку и дайте аккумулятору полностью разрядиться на эту нагрузку. Проконтролируйте разряд тестером или мультиметром.

После разрядки зарядите аккумулятор «наоборот», то есть поменяв местами провода, идущие к зарядному устройству, чтобы «+» стал «-» и наоборот. Снова разрядите аккумулятор через лампочку. Эту операцию желательно проделать 15-20 раз, чтобы увеличить емкость аккумулятора примерно вдвое. Больше формовать его не стоит.

Аккумулятор желательно снабдить крышкой для предохранения электролита от загрязнения. Крышку можно изготовить из любого диэлектрика, даже из дерева, пропитанного парафином. Выводы аккумулятора желательно оформить в виде клемм или зажимов. Обязательно отметьте их полярность по завершении последнего цикла формовки. При эксплуатации кислотного аккумулятора взамен испарившегося электролита новый не доливайте, добавляйте только воду до прежнего уровня. Если вы хотите сделать батарею, соедините несколько таких аккумуляторов последовательно.

Вы когда-нибудь заглядывали внутрь автомобильных аккумуляторных батарей? А мы решили заглянуть «внутрь» производства АКБ. Единственное белорусское предприятие, которое выпускает аккумуляторы для легковых автомобилей, находится в Пинске и на 75% принадлежит американской корпорации Exide. На заводе говорят на двух языках и строят большие планы. Например, собираются производить батареи для Volkswagen Polo Sedan, которые выпускают на заводе в Калуге.

Со склада привозят пластины, «пропитанные» специальной пастой (оксид свинца с добавками). Они выполняют роль проводников. Желтоватого цвета - с положительным зарядом, зеленовато-серые - с отрицательным. Пластины - важнейшая составляющая аккумулятора, элемент электрической цепи. Как нить накаливания в лампочке. Количество пасты определяет такую важную характеристику аккумуляторной батареи, как емкость. А площадь поверхности пластин - пусковой ток.

Чем тоньше пластины и чем их больше, тем выше пусковой ток. Стартерные аккумуляторные батареи (в Пинске только их и выпускают) - у них этот показатель выше - сравнивают с арабским скакуном, тяговые - с ломовой лошадью.

Пинское предприятие только на пути к созданию полного цикла производства аккумуляторных батарей, и сейчас такие пластины завозят из Познани, с еще одного завода американской корпорации. «Когда у нас появится своя площадь (пока мы ее арендуем), сможем расширить производство. Сейчас наш предел - 380 тыс. аккумуляторных батарей в год. Потребность же рынка в Беларуси - 700 тыс.», - вкратце посвящает нас в дела руководитель отдела продаж Антон Уминский.

Пластины оборачивают в конверты из специальной ленты, точнее, это делает станок. Оборачивает - обрезает, оборачивает - обрезает… Цель - исключить контакт положительных и отрицательных электродов.

Сепараторная лента из пористого полиэтилена чем-то напоминает резину, при этом она довольно тонкая и имеет поры. Через них должен проходить электролит.

На предприятии все максимально автоматизировано. Настройку оборудования проводили специалисты, работающие на европейских заводах компании. А на случай поломки всегда дежурят сотрудники техподдержки. В экстренном случае они готовы сразу же приняться за устранение неисправности. Простой одной из двух конвейерных лент даже в течение часа чреват потерями в сотни евро.

Конвейер формирует пакет из набора пластин - машина чередует их: с отрицательным зарядом, потом с положительным и т. д.

- Получившаяся пачка и есть аккумулятор - в ней может быть от 10 до 16 пластин. В свою очередь, каждая батарея состоит из шести аккумуляторов. Всего в АКБ - от 60 до 96 пластин, - замечает Александр Матвиенко, менеджер по качеству и один из старожилов предприятия.

На этой стадии без участия человека не обошлось - бракуются плохие конверты. Бывает, края неровно обрезаны, перекошены. Дело, конечно, не в эстетике. Помните, выше мы говорили про нежелательный контакт отрицательных и положительных пластин? Проще убрать потенциальный конфликт сейчас. Этим проверка, разумеется, не ограничится, но подробности ниже.

Если посмотреть внимательнее, то с двух сторон пакета можно увидеть металлические «закладки», или ушки. Ушки плюсовых и минусовых пластин сгруппированы по разные стороны пакета. Зачем, станет понятно чуть позже.

Теперь пакеты закладывают уже в другую машину.

Автомат смазывает их специальным раствором органической кислоты, который убирает оксидную пленку - чтобы свинец лучше паялся.

До этого велась подготовка к созданию электрической цепи в батарее. А сейчас конвейер приступает к главному действу - «закладки»-ушки «окунают» в расплав свинца в специальной форме (его температура - 400 градусов по Цельсию) и сразу же охлаждают форму с помощью воды. Поэтому на фотографии хорошо виден пар.

Рядом заготовлены свинцовые чушки, которые, собственно, и расплавляют. Выглядят внушительно. Уронить такую на ногу - мало не покажется.

Кстати, на ногах всех сотрудников предприятия - специальная обувь (гостям выдают галоши). При падении тяжести на ногу она защищает от травм, которые могут быть довольно серьезными. А еще обязательны очки и респиратор. Больше четырех часов находиться в этом цеху без маски запрещено. Все сотрудники ежемесячно проверяются на содержание свинца в организме.

Теперь будущая аккумуляторная батарея получает пластиковый ящик, разделенный на ячейки, - моноблок. Их тоже завозят из-за границы (из Польши и Франции, где находятся несколько заводов американской корпорации). Важный момент: во внутренних стенках предусмотрены отверстия. Это тоже неспроста. О них вспомним чуть позже.

Еще один станок щипцами-захватами вставляет в моноблок уже спаянные пакеты пластин: сначала четные, потом нечетные. Словно кассеты в магнитофон.

А вот как выглядят спаянные ушки-«закладки». В будущем они соединятся с соседней ячейкой специальным мостиком. Также добавились выводы для «плюса» и «минуса». На этой стадии очень хорошо видна электрическая схема АКБ. Как на страницах учебников по физике.

— Электродвижущая сила каждой ячейки - 2 В, - продолжает Александр Матвиенко. - Когда все шесть аккумуляторов соединятся, как раз и получатся искомые 12 В батареи. Она будет питать и магнитолу, и световые приборы, и, естественно, давать пусковой ток на стартер.

По фотографии сложно измерить температуру металла. Но поверьте, она высокая. Поэтому будущую батарею отправляют в буферную зону, где мостики охлаждаются. В это время под напряжением в 2 кВ ведется проверка на короткое замыкание. Исключается даже потенциальный контакт между отрицательными и положительными пластинами. На этой стадии бракованные пакеты еще можно достать и заменить. Вскрывать же моноблок на более поздних стадиях - значит, нести убытки.

- А как узнать, что аппаратура не подводит? - спрашиваем.- На этот случай есть сигнальный экземпляр, - Александр ставит на конвейер аккумулятор. Загорается красная лампочка, и конвейер «выплевывает» брак в специальный отсек.

Заключительный этап создания электрической цепи. Проводится сварка пакетов пластин (внимание!) через те самые отверстия во внутренних стенках моноблока. Опять-таки никакого вмешательства со стороны человека! Шипение. Сварка занимает пару секунд. Готово!

До сварки

После сварки. Обратите внимание на углубления в ушках

Очередной тест на короткое замыкание, заодно проверяется качество сварки пакетов пластин. Это последний момент, когда можно заглянуть внутрь аккумуляторной батареи.

Изредка оператор поглядывает на световое табло, которое висит прямо в цеху. На нем для каждого конвейера указывается свое число запланированных к выпуску батарей и количество сделанных. Да, даже на практически американском предприятии от плана уйти не удастся.

Постепенно АКБ принимает более презентабельный вид. Батарея получает внутреннюю крышку с выводами «плюс»/«минус». Еще недавно ее дизайн был другим. Сейчас его изменили в пользу технологичности. В таком же корпусе сходят с конвейера аккумуляторы на остальных заводах Exide под брендами Centra, Exide, Tudor и др.

А теперь крышку… снимают, чтобы окончательно приварить к моноблоку. Ее прижимают к расплавленной плите и придавливают к пластиковому ящику. Опять-таки процесс максимально автоматизирован.

Все время, пока мы были на предприятии, казалось, что кого-то не хватает. Цех почти пустой, но работа не останавливается: на заводе всего около ста человек, меньшая часть которых задействована на производстве.

Пайка выводов «плюс» и «минус» (отрицательный - чуть тоньше). Металлический штырь (борн) соединяют со знакомым автомобилистам «пальцем», на который и цепляются клеммы.

- В аккумуляторной батарее нет других металлов, кроме свинцового сплава, - замечает Александр Матвиенко. - Ручная пайка проводится для того, чтобы обеспечить полный контакт борна и выводов.

Аккумулятор снова проверяют. На этот раз на герметичность. Автомат вставляет трубки в заливные отверстия батареи и подает туда воздух под давлением.

- Различают внешнюю и внутреннюю герметичность. В первом случае речь о том, чтобы электролит не расплескивался, на корпусе не было микротрещин. Во втором случае проверяется надежность стенок между ячейками. Это тоже важно, поскольку при нарушении внутренней герметичности батарея будет быстрее саморазряжаться, - объясняет Александр.

Ставят внутренний штамп - клеймо.

На самом деле это нужно скорее предприятию, чем покупателю. В коде зашифрованы дата, смена и некоторые технические характеристики. Например, «1» означает 55 ампер-часов, «2» - 60 ампер-часов.

Поднимаемся на площадку, с которой хорошо виден основной цех. В конце дня менеджеры проводят здесь планерку. Во всем чувствуется западный подход. Докладчик заходит в круг, очерченный на полу. Ему дается не более двух минут. Руководит заводом серб австралийского происхождения - Джон Николич. Он практически не знает ни русского, ни белорусского, поэтому все общение происходит на английском.

«Сухую» батарею перевозят в «мокрый» цех. Здесь много бочек, емкостей, а рабочие одеты в специальные фартуки, перчатки, нарукавники. Агрессивная среда как-никак. Постоянно приходится иметь дело с разбавленной серной кислотой. Да, именно здесь происходит еще один важный этап - в батареи заливают электролит. Делает это опять-таки машина. Плотность заливаемого электролита - 1,26 г на 1 куб. см.

После этого оператор вставляет заглушки и соединяет батареи проводами-коннекторами - получается электрическая цепь, в которой может быть до 16 батарей. Они отстаиваются не более часа. В это время электролит впитывается в пластины, а батареи охлаждаются, потому что при заливке их температура резко повышается.

Аккумуляторы перевозят на участок формирования. Когда заходишь, сразу чувствуется характерный запах продуктов химических реакций, с непривычки мы даже закашлялись. Батареи по-прежнему собраны в одну цепь. Но теперь туда подается ток. Зачем?

- Это и есть формирование. Если залить электролит и ничего не предпринимать, то начнется нежелательный для аккумуляторов процесс сульфатации, взаимодействие свинца и кислоты, - объясняет наш сопровождающий. - В результате образуются кристаллы, сульфаты свинца, которые в дальнейшем уже не смогут участвовать в химических процессах, и батарея потеряет часть своей емкости. Кстати, на заметку автолюбителям: именно по этой причине разряженный аккумулятор нельзя хранить долгое время. Чтобы этого не допустить, АКБ заряжают током. Для каждого типа разработаны свои программы и алгоритмы. В зависимости от емкости батареи процесс может занимать от 15 до 40 часов.

Уже сформированные батареи возвращают обратно в «мокрый» цех. Там дозаливают электролит, уровень которого, как правило, немного снижается. Это связано с тем, что в процессе зарядки кислота впитывается в пластины, часть уходит на электролиз. В довершение очередная установка-автомат еще раз проверяет уровень.

Все процедуры с электролитом завершены. На батарею устанавливают крышку со специальными заглушками, чтобы автомобилисты ненароком не обрызгались кислотой. Меры предосторожности, понятное дело, не лишние. Выпускаемые здесь аккумуляторы относятся к необслуживаемым. Это значит, что по крайней мере год-полтора автолюбители не должны самостоятельно заглядывать внутрь батареи, чтобы измерить плотность и уровень электролита. Хотя возможность снять крышку есть.

Остается навести марафет. Батарея попадает в моечный тоннель. Здесь смывают капли электролита.

Зачистка выводов «плюс» и «минус». Они становятся красивыми и блестящими - такими их увидит покупатель. Но это не только для того, чтобы придать презентабельный вид, - с окислившихся выводов снять ток сложнее.

Еще один тест - возможно, один из важнейших и решающих. Аккумулятор проверяют «большим» током на работоспособность. В течение двух секунд у батареи «забирают» электрический ток до 1500 А, при этом измеряется напряжение на выводах. Показатель должен составлять не менее 50% от начального, то есть от 6,0 до 6,5 В. Если ниже - то это брак, и АКБ, как бы ни было обидно, поступает на разбор контролерам.

Контролер должен выяснить, в чем причина проблемы. Потом результаты исследования попадают в службу качества и техподдержки - для исключения бракованной продукции в будущем. Над столом висят фотографии бракованных элементов.

Игольчатый маркиратор наносит еще одну кодировку. Первая цифра - год выпуска («3» обозначает 2013-й), буква A - месяц (по латинскому алфавиту: A - январь, B - февраль, C - март и т. д.), F - условное обозначение завода (пинскому предприятию американцы присвоили букву F), 18 - число месяца, A1 - обозначение смены. Кстати, именно с этого момента отсчитывается гарантийный срок.

Последний штрих. Рабочий надевает накладку на выводы и размещает наклейки на корпусе. Тут есть одна хитрость. Наклеек несколько видов, хотя разницы в батареях - никакой, сходят с одного конвейера. Продукцию пинского предприятия в Беларуси знают под брендом Zubr, а в России те же самые АКБ продают под маркой Hagen. Известный маркетинговый ход: когда один продукт реализуют под разными именами. Наклейки - это последний шаг. После аккумуляторы увозят на склад, а оттуда - поставщикам.

Изначально литий ионные батарейки предназначались для мобильных устройств будь-то телефоны, фотоаппараты, видеокамеры, ноутбуки, но в последнее десятилетие выпуск литиевых аккумуляторов налажен и большинством автопроизводителей.

Тогда зачем собирать самому, если можно купить готовый аккумулятор? Есть достаточно причин:

собранные на заводе литиевые аккумуляторные батареи - неоправданно дорогие;
очень трудно найти подходящий по габаритам аккумулятор для мотоцикла, автомобиля;
если собранная батарея влезет с запасом в установочное место, то у неё будет ниже емкость.

Своими руками можно собрать батарею из отдельных элементов, которая будет ограничена лишь энергоплотностью и ценой за ватт-час, в зависимости от типа выбранных элементов:

NiMH - никель металогидридные;
Li-ion - литий ионные;
Li-pol - литий полимерные;
LiFePO4 - литий железо-фосфатные;
Lead-Acid - свинцово-кислотные.

Опасность перезаряда литиевых элементов

С литиевыми элементами нужно обращаться осторожно, поскольку в них сосредоточена большая энергия на малую площадь при полном заряде. Поэтому уже давно в продаже имеются защищенные Li-ion и Li-pol батарейки.

Ещё в 1991 году компания Sony обратила внимание на взрывоопасность Li-ion элементов. В настоящее время все без исключения аккумуляторы наматываются с двухслойным сепаратором между пластинами, чтобы исключить риск внутреннего короткого замыкания. Все фирменные батарейки снабжены платой защиты на полевом транзисторе, которая отключает их в следующих случаях:

Аккумулятор чрезмерно разряжен - ниже 2,5 В.
Перезаряжен - свыше 4,2 В.
Подан слишком большой ток заряда - более 1С (С является ёмкостью аккумулятора в Ач).
Короткое замыкание.
Превышен ток нагрузки - более 5С.
Неправильная полярность при заряде.

Для дополнительной подстраховки служит термопредохранитель, размыкающий цепь при перегреве литиевого элемента свыше 90 °C.

Как найти батарею с защитой?

Литиевые аккумуляторы выпускаются в бытовом и технологическом исполнении. Батарейки для бытового использования имеют прочный пластмассовый корпус и встроенную электронную защиту. Технологические элементы, предназначенные для промышленного использования, чаще всего выпускаются в бескорпусном виде и не имеют встроенной защиты.

Защищенные аккумуляторы имеют слово «protected » в названии, незащищенные - «unprotected ».
Батарейки с защитой длиннее обычных на 2–3 мм из-за платы, которая устанавливается на торце возле минусового полюса.
Цена на батарейки с защитой при одинаковой ёмкости всегда выше, ведь плата с электронными компонентами тоже стоит денег.

Плюсовой полюс батарейки обязательно соединяется с защитной платой тонкой пластинкой, иначе защита работать не будет.

При последовательном соединении отдельных элементов их напряжения суммируются, а ёмкость остаётся той же. Даже из одной серии батарейки имеют различные характеристики, поэтому заряжаются они с разной скоростью. Например, при заряжании до суммарного напряжения 12,6 В элемент посередине может перезарядиться до 4,4 В, что опасно его перегревом.

Дабы не происходило чрезмерного перезаряда незащищенных элементов, применяются балансировочные шлейфы, подключаемые к специальным зарядным устройствам, например: iMAX B6 и Turnigy Accucel-6.

Каждая Li-ion и Li-pol аккумуляторная батарейка бытового назначения имеет самую совершенную защиту от перенапряжений, в виде схемы контроля напряжения, ключа на полевом транзисторе и термопредохранителя.

Балансировка защищённых элементов не требуется, поскольку при возрастании напряжения на каком-то из них до 4,2 В, зарядка гарантированно прервётся.

При сборке батареи из элементов без защиты есть выход из положения - поставить одну плату контроля напряжения на все батарейки, к примеру, соединив их по схеме 4S2P - 4 последовательно, 2 параллельно.

Также не нужна балансировка параллельно соединённых элементов.

При параллельном соединении батареек их напряжение остаётся прежним, а ёмкости суммируются.

О ёмкости литиевых аккумуляторов

Ёмкость - способность аккумулятора отдавать ток, измеряемая в миллиампер час (мАч) или ампер час (Ач). К примеру, батарейка ёмкостью в 2 Ач сможет отдавать ток в 2 A один час, или в 1 A два часа. Но эта зависимость тока от времени подключения нагрузки не линейна - в определённой точке графика при увеличении тока вдвое время работы батареи снижается вчетверо. Поэтому производители всегда указывают ёмкость, высчитанную при разряде аккумулятора чрезмерно малым током в 100 мА.

Количество энергии зависит от напряжения аккумулятора, поэтому никель металогидридные элементы при одинаковой ёмкости имеют в 3 раза меньшую энергоёмкость, чем литий ионные:

NiMH - 1,2 В * 2,2 Ач = 2,64 ватт-часа;
Li-ion - 3,7 В * 2,2 Ач = 8,14 ватт-часа.

При поиске и покупке аккумуляторных батареек отдавайте предпочтение известным фирмам, таким как Samsung, Sony, Sanyo, Panasonic. Батарейки этих производителей имеют ёмкость наиболее соответствующую той, что указана на их корпусе. Надпись 2600 мА на элементах Sanyo не сильно отличается от их настоящей ёмкости в 2500–2550 мА. Подделки китайских производителей с хвалёной ёмкостью в 4200 мА недотягивают и до 1000 мА, зато цена на них в два раза ниже японских оригиналов.

Для сборки аккумулятора из литиевых батареек можно применять:

пайку;
соединительные коробки;
неодимовые магниты;

Пайку при заводской сборке применяют крайне редко, так как литиевый элемент разрушается от нагрева, теряя при этом часть своей ёмкости. С другой стороны, в домашних условиях пайка будет оптимальным способом соединения батареек, поскольку даже мизерное сопротивление на контактах значительно снизит суммарное напряжение на общих клеммах. Пользоваться нужно мощным паяльником на 100 Вт, и прикасаться им к литиевым батареям не более чем на две секунды.

Мощные редкоземельные магниты покрываются слоем никеля или цинка, поэтому их поверхность не окисляется. Эти магниты обеспечивают прекрасный контакт между батарейками. Если захотите припаять проводок к магниту, не забывайте о температуре Кюри, свыше которой любой магнит становится камушком. Ориентировочно допустимая температура для магнитов составляет 300°С.

Если пользоваться коробком для соединения аккумуляторов, то становиться очевидным большой плюс, поскольку так легче будет подобрать батарейки по напряжению или поменять испорченный элемент.

Точечная сварка - наилучший способ соединения литиевых элементов, используемый при сборке батарей для ноутбуков.

Покупать готовый литиевый аккумулятор для машины или мотоцикла невыгодно, когда его можно собрать самому за более низкую цену. Можно сэкономить до 70 долларов, если не покупать новую батарею ноутбука, а самостоятельно заменить в ней элементы.

Об экономии при сборке мощных литиевых батарей для питания электроавтомобилей или систем автономного электроснабжения дома судить тяжело, так как в этих случаях присутствуют дополнительные затраты на оборудование управления и контроля.

Вам также может быть интересно

1. 1. 1. 1. А теперь по делу:
        Касательно емкости. Я понимаю так что если мотор не тянет, например, на горку, то он выдает ток короткого замыкания. Мотор не сгорит потому что в нем намотаны толстые провода.
        А вот как узнать какой он выдает максимальный ток? И как длительно его намотка внутри выдержит этот ток?
        Судя по Вашему письму Вы Человек высокообразованный, во всяком случае в физических науках, а вот я школе и институте отличник сейчас не помню элементарных азов. Отнеситесь к этому факту с пониманием- склероз старческий. Хотя считаю себя умным!!!
        Поставленные выше вопросы направлены на то чтобы ответить на главный вопрос – как будет правильно (без риска спалить АК) эксплуатировать мотор и батарею при езде по любой местности (имею в виду подъемы большие и малые)
        Понимаю так: если я своевременно буду тумблером отключать АК, и на горку вести вело вручную. то ни чего не случится.! Как узнать этот момент?
        Возможно есть специальный прибор, сигнализирующий большой ток, или тепловое реле четко, подчеркиваю четко, отключающее АК?