Стартерный аккумулятор

Стартерный аккумулятор — это химический источник тока многократного действия, предназначенный для запуска двигателя внутреннего сгорания (ДВС) и обеспечения электроэнергией бортовой сети транспортного средства при неработающем двигателе. Основное отличие стартерных аккумуляторов от других типов (например, тяговых или стационарных) — способность отдавать большой ток (сотни ампер) в течение короткого времени (несколько секунд), необходимый для вращения коленчатого вала стартером.

Устройство и принцип действия

Стартерный аккумулятор состоит из герметичного корпуса, разделённого на ячейки (банки), в каждой из которых размещён набор положительных и отрицательных пластин, разделённых сепараторами. Пластины изготавливаются из свинцово-кальциевого сплава (в современных моделях) или из сурьмянистого свинца (в устаревших). В качестве электролита используется водный раствор серной кислоты (H₂SO₄) плотностью 1,27–1,29 г/см³ (для полностью заряженного аккумулятора в средней полосе).

Принцип действия основан на обратимой электрохимической реакции между свинцом (Pb), диоксидом свинца (PbO₂) и серной кислотой. При разряде на отрицательном электроде свинец окисляется, образуя сульфат свинца (PbSO₄), а на положительном — диоксид свинца восстанавливается до сульфата свинца. При заряде процесс идёт в обратном направлении. Ключевая особенность — в процессе разряда плотность электролита снижается, что позволяет оценить степень заряженности аккумулятора ареометром.

Классификация

Стартерные аккумуляторы классифицируются по нескольким признакам:

По типу обслуживания

• Обслуживаемые — с доступом к банкам через пробки, позволяющие доливать дистиллированную воду и контролировать плотность электролита. В настоящее время практически вытеснены с рынка легковых автомобилей.
• Малообслуживаемые — имеют пробки, но конструкция пластин и сепараторов снижает расход воды. Наиболее распространённый тип.
• Необслуживаемые (герметичные) — корпус полностью запаян, нет доступа к электролиту. В таких аккумуляторах используется технология рекомбинации газов (кислород и водород, выделяющиеся при заряде, вновь превращаются в воду внутри корпуса). Требуют специального зарядного устройства с контролем напряжения.

По технологии изготовления

• Сурьмянистые (Sb-Sb) — с содержанием сурьмы в сплаве пластин до 5–6 %. Отличаются высоким расходом воды (электролиз начинается при напряжении 12,0–12,2 В). Устаревший тип.
• Кальциевые (Ca-Ca) — в сплаве пластин кальций (0,08–0,12 %). Расход воды минимален, саморазряд мал. Основной тип для современных автомобилей.
• Гибридные (Ca-Sb) — положительные пластины с сурьмой, отрицательные с кальцием. Компромиссный вариант.
• AGM (Absorbent Glass Mat) — электролит абсорбирован в стекловолоконном сепараторе. Устойчивы к глубоким разрядам, вибрации, могут работать в любом положении. Используются в автомобилях с системой «старт-стоп» и в гибридах.
• EFB (Enhanced Flooded Battery) — улучшенная жидкостная батарея с усиленными пластинами и полиэтиленовым сепаратором. Промежуточный вариант между обычными жидкостными и AGM.

По полярности

• Прямая — минусовая клемма расположена слева (если смотреть на аккумулятор со стороны клемм).
• Обратная — минусовая клемма справа.

Основные характеристики

Ёмкость (А·ч) — количество электричества, которое аккумулятор способен отдать при 20-часовом разряде до напряжения 10,5 В (для 12-вольтового). Для легковых автомобилей типичные значения — 40–100 А·ч.

Пусковой ток (ток холодной прокрутки, CCA — Cold Cranking Amps) — максимальный ток, который аккумулятор может отдать при температуре –18 °C в течение 30 секунд до падения напряжения до 7,2 В (для 12-вольтового). Для легковых автомобилей — 300–800 А.

Напряжение — номинальное напряжение одного элемента 2,0 В, полная батарея — 6 В (3 элемента) или 12 В (6 элементов). Для грузовых автомобилей и спецтехники применяются 24-вольтовые системы (две 12-вольтовые батареи последовательно).

Применение

Основная сфера применения — автомобильный транспорт: легковые и грузовые автомобили, автобусы, мотоциклы, снегоходы, водная техника. Кроме того, стартерные аккумуляторы используются в стационарных двигателях (генераторные установки), в сельскохозяйственной и строительной технике, а также в качестве резервного источника питания для систем сигнализации и аварийного освещения (в этом режиме они работают в буфере с зарядным устройством).

Эксплуатация и обслуживание

Срок службы стартерного аккумулятора в среднем составляет 3–5 лет для кальциевых моделей и до 7–8 лет для AGM при правильной эксплуатации. Основные факторы, сокращающие срок службы:

• Глубокий разряд (ниже 10,5 В для 12-вольтового).
• Систематический недозаряд (короткие поездки зимой).
• Высокая температура окружающей среды (ускоряет коррозию пластин).
• Вибрация (осыпание активной массы).

Для обслуживаемых и малообслуживаемых аккумуляторов требуется периодическая проверка уровня электролита и его плотности. В необслуживаемых моделях контроль состояния осуществляется по напряжению на клеммах (не менее 12,5 В для заряженного) и с помощью нагрузочной вилки.

Утилизация

Стартерные аккумуляторы относятся к отходам II–III класса опасности (содержат свинец и серную кислоту). В Российской Федерации их утилизация регулируется Федеральным законом «Об отходах производства и потребления» и постановлением Правительства РФ № 290 от 30.04.2019 (о сборе отработанных аккумуляторов). Свинец подлежит вторичной переработке (до 95 % материала возвращается в производство новых аккумуляторов). Запрещён выброс аккумуляторов в контейнеры для твёрдых бытовых отходов; сдача осуществляется в пункты приёма металлолома или специализированные магазины.

Интересные факты

• Первый свинцово-кислотный аккумулятор был создан французским физиком Гастоном Планте в 1859 году. Его конструкция использовала свинцовые листы, свёрнутые в рулон, и серную кислоту.
• Массовое применение стартерных аккумуляторов началось в 1910-х годах, когда компания Cadillac в 1912 году установила на свои автомобили электрический стартер и аккумуляторную батарею, заменив ручной пусковой кривошип.
• В России крупнейшими производителями стартерных аккумуляторов являются АО «Аккумуляторные технологии» (бренд «Тюменский аккумуляторный завод»), ООО «Аккумуляторные системы» (бренд «Актех»), ПАО «Электроисточник» (бренд «Исток»).
• В 2023 году в России было произведено около 18 млн стартерных аккумуляторов, из которых более 60 % — для легковых автомобилей.

Источники

• ГОСТ 959-2002 «Аккумуляторы свинцовые стартерные для автотракторной техники. Общие технические условия».
• Федеральный закон от 24.06.1998 № 89-ФЗ «Об отходах производства и потребления».
• Постановление Правительства РФ от 30.04.2019 № 290 «О сборе отработанных аккумуляторов».
• Техническая документация производителей (АО «Аккумуляторные технологии», ООО «Аккумуляторные системы»).
• Учебное пособие «Электрооборудование автомобилей» / под ред. Ю. А. Смирнова. — М.: Транспорт, 2018.