Avtomobil akkumulyatoru necə işləyir və necə qurulub?

Mühərrik bölməsindəki akkumulyatorun ənənəvi funksiyası yaxşı məlumdur: akkumulyator olmadan avtomobili işə salmaq olmaz. Başlanğıcdan əlavə, elektrik enerjisi şamlar, işıqlandırma və elektron cihazları tərəfindən istehlak edilir. Bəs akkumulyator necə işləyir?

Qurğuşun-turşu akkumulyatorları: komponentləri və quruluşu

Bir çox sürücü avtomobil akkumulyatorlarının ağırlığını yeni akkumulyator alarkən anlayır. Təxminən 10,5 kq-dan 30 kq-a qədər çəkilər mümkündür. Bunun səbəbi akkumulyator hüceyrələrindəki qurğuşun lövhələrdir.

Batareya hüceyrəsinin komponentləri və quruluşu

 

Müsbət elektrod:

• Müsbət Plitə: Qurğuşun-turşu akkumulyatorunda müsbət yüklənmiş plitə (aktiv material) elektrolitə batırılmış qurğuşun oksidindən (PbO₂) ibarətdir.
• Müsbət şəbəkə: Müsbət şəbəkə qurğuşun ərintisindən ibarətdir və aktiv materialı saxlamaq və cərəyan kollektoru kimi istifadə olunur.

Mənfi elektrod:

• Mənfi Plitə: Mənfi yüklü plitə (aktiv material) təmiz qurğuşundan (Pb) ibarətdir ki, bu da elektrolitə batırılır.
• Mənfi Plitə: Müsbət plitə kimi, bu da qurğuşun ərintisindən ibarətdir və eyni məqsədə xidmət edir.

 

Müxtəlif yüklərə malik elektrodlar ayırıcı torba ilə ayrılır.

Elektrolit sulfat turşusu (H₂SO₄) və distillə edilmiş suyun qarışığıdır. Bu elektrolit maye şəklində (adi sulu batareyalarda və ya qabaqcıl EFB texnologiyasında olduğu kimi), gel şəklində və ya şüşə mat şəklində (yeni start-stop sistemləri üçün AGM texnologiyasında olduğu kimi) ola bilər.

Bir neçə müsbət elektrod müsbət plitə dəstini, bir neçə mənfi elektrod isə mənfi plitə dəstini təşkil edir. Birlikdə mənfi və müsbət plitə dəsti boşqab blokunu təşkil edir. Plitə bloku batareya hüceyrəsidir.

 

Adi starter akkumulyatoru, hər birinin nominal gərginliyi 2 V olan, ardıcıl olaraq bağlanmış 6 hüceyrədən ibarətdir ki, bu da batareya tam doldurulduqda tam olaraq 12,72 V gərginliyə səbəb olur. Batareyanın tutumu və soyuq işə salma qabiliyyəti hüceyrəyə düşən lövhələrin sayından irəli gəlir.

Əsas qayda: Hüceyrədə nə qədər çox plitə varsa və buna görə də daha böyük bir səth meydana gətirirsə, batareyanın çatdıra biləcəyi soyuq başlanğıc gücü (CCA) bir o qədər böyükdür. Bununla belə, hüceyrədəki boşluq daha az, lakin daha qalın plitələr üçün istifadə edilərsə, dövrün sabitliyi artır. Bu o deməkdir ki, batareya daha yüksək doldurma qabiliyyəti üçün nəzərdə tutulub (davamlı doldurulma və boşalma prosesi).

Hüceyrələr turşuya davamlı plastikdən (polipropilendən) hazırlanmış bir korpusda saxlanılır. Adi SLI akkumulyatorunda bu, akkumulyator mayesinin çıxmasının qarşısını alan və mayeni qazdan ayıran labirint sistemi olan qapaq ilə bağlanır.

İlkin batareyalarda vidalı tıxaclar var idi ki, bu da onları distillə edilmiş su ilə doldurmağa imkan verirdi. Müasir akkumulyatorlar tamamilə texniki xidmət tələb etmir. Suya ehtiyac yoxdur və əlavə edilməməlidir. AGM akkumulyatorlarında hələ də “birdəfəlik tıxaclar” olsa da, bunlar heç bir halda açılmamalıdır.

Avtomobil akkumulyatorunun funksiyası: Kimyəvi enerji elektrik enerjisinə çevrilir

Avtomobil akkumulyatoru enerjini kimyəvi formada saxlayır və onu elektrik enerjisinə çevirir. Bu elektrokimyəvi prosesdə dörd material bir-biri ilə reaksiya verir:

• Hidrogen (H)
• Oksigen (O₂)
• Qurğuşun (Pb)
• Kükürd (S)

Xarici istehlakçının qoşulması batareyada kimyəvi reaksiyaya səbəb olur:

• Kükürd turşusu və distillə edilmiş suyun qarışığı olan elektrolit (H₂SO₄) müsbət yüklü hidrogen ionlarına (H⁺) və mənfi yüklü sulfat ionlarına parçalanır (SO₄^2-).
• Eyni zamanda, elektronlar (2e^–) xarici istehlakçı vasitəsilə mənfi elektroddan müsbət elektroda keçir.
• Bu elektron axınını kompensasiya etmək üçün sulfat ionları elektrolitdən mənfi elektroda keçir və burada qurğuşun (Pb) ilə reaksiyaya girərək qurğuşun sulfat əmələ gətirir (PbSO₄).
• Müsbət elektrodda qurğuşun sulfat da əmələ gəlir: (O₂) Qurğuşun oksidində oksigenin bağlanması (PbO₂) elektronların köçürülməsi ilə pozulur və oksigen elektrolitə keçir. Qalan qurğuşun (Pb) (SO₄) elektrolitdən olan sulfatla birləşir.
• Orada oksigen hidrogenlə birləşərək suyu əmələ gətirir (H₂O). Qurğuşun sulfat yaratmaq üçün sulfat turşusu sərf olunduqca, elektrolit məhlulunun konsentrasiyası azalır. Kükürd turşusunun konsentrasiyası müəyyən bir səviyyədən aşağı düşdükdə, akkumulyator yenidən doldurulmalıdır.
• Doldurma zamanı kimyəvi proseslər tərs qaydada baş verir. Sonda orijinal elementləri tapa bilərsiniz: Müsbət elektrod qurğuşun sulfatdan (PbSO₄), mənfi elektrod təmiz qurğuşundan (Pb) və elektrolit isə seyreltilmiş sulfat turşusundan ibarətdir (H₂SO₄). Bu çevrilmə prosesi itkilərlə əlaqəli olduğundan, batareya yalnız məhdud sayda şarj dövrünə tab gətirə bilər. Ona görə də onun istifadə müddəti məhduddur. 

 

Qurğuşun-turşu akkumulyatorları ilə bağlı problemlər: Sulfatlaşma və turşu yığılması

Batareya çox aşağı gərginliklə doldurularsa və ya o, həmişə çox aşağı gərginliklə (80%-dən aşağı) işləyirsə, təbəqələşmə də adlandırılan turşu təbəqəsi meydana gəlir. Elektrolitdəki turşu zəif qarışdırıldığı üçün təbəqələşir. Müxtəlif sıxlıqlar akkumulyatorun altındakı sulfat turşusunun və yuxarı hissəsində suyun qatlanmasına səbəb olur. Buna görə boşalma və doldurma prosesi üçün elektrolitin yalnız orta hissəsi, yəni yalnız üçdə biri istifadə edilə bilər.

Turşu təbəqəsinin mümkün səbəbi, çoxlu sayda elektrik istehlakçılarının eyni vaxtda istifadəsi ilə əsasən qısa səfərlərdir. Bu vəziyyətdə, alternatorun batareyanı doldurmaq üçün kifayət qədər vaxtı olmur.

 

Turşu təbəqələşməsinin nəticəsi sulfatlaşmadır. Bu, batareyada baş verərsə və ya daim adekvat səviyyəyə qədər doldurulmazsa, qurğuşun sulfat (PbSO₄) zaman keçdikcə daha böyük kristal strukturlar yaratmaq üçün elektrodlarda kristallaşır. Bu proses “sulfatlaşma” kimi tanınır. Kristallaşma qurğuşun sulfatın yenidən orijinal komponentlərə qurğuşun və ya qurğuşun oksidinə çevrilməsinin qarşısını alır ki, bu da yük qəbulunun qarşısını alır və soyuq başlanğıc gücünün azalması ilə nəticələnir.

Kəskin kristallar həmçinin ayırıcıları zədələyə və ya hüceyrələrdə qısa qapanmaya səbəb ola bilər.

Bu təsirin qarşısını almaq və batareyanın vaxtından əvvəl sıradan çıxmasının qarşısını almaq üçün batareya uzun müddət ərzində heç vaxt aşağı yüklənmə səviyyəsinə məruz qalmamalıdır. Bunun üçün akkumulyatoru mütəmadi olaraq sınaqdan keçirmək və lazım gəldikdə onu tam doldurmaq məsləhətdir.

Bu mövzu haqqında daha çox bilmək istərdinizmi? Batareyanı necə düzgün doldurmaq olar.

Yeni akkumulyator texnologiyaları: AGM və litium ion

İndiyə qədər ənənəvi qurğuşun-turşu akkumulyatorları əhəmiyyətli bir bazar payına sahib idi. Bununla belə, bazar sürətlə dəyişir: AGM kimi start-stop avtomobilləri üçün innovativ akkumulyator texnologiyaları daha çox dövrə sabitliyini təmin etmək və artan enerji tələbatı olan avtomobillərdə etibarlı işləməyi təmin etmək üçün pambıqda saxlanmış turşudan istifadə edir. AGM-nin başqa bir üstünlüyü: turşu təbəqələrinin əmələ gəlməsi artıq bağlanmış turşuya görə mümkün deyil.
Mikro-hibrid avtomobillər üçün yeni nəsil avtomobil akkumulyatorları 48V-la işləyir və litium-ion texnologiyası olan hüceyrələrdən istifadə edir.