1. Перечислите основные требования, предъявляемые к аккумуляторным батареям и режимы их работы на автомобилях.

АКБ обеспечивает автомобиль питанием при выключенном двигателе или недостаточной мощности;

При работающем ДВС батарея работает параллельно с генератором;

После разряда на пуск ДВС батарея подзаряжается от генератора.

Требования к стартерным батареям:

• Максимальное рабочее напряжение

• Минимальная общая масса

• Минимальное внутреннее сопротивление

• Малое изменение напряжения в процессе разряда

• Малая стоимость и габариты, высокая прочность

• Надёжность и простота в обслуживании и эксплуатации

2. Почему в качестве электродов свинцово-кислотного аккумулятора используется губчатый свинец и двуокись свинца?

В свинцовом аккумуляторе в токообразующихпроцессах участвуют двуокись свинца (диоксид свинца) PbO₂ (окислитель) положительного электрода, губчатый свинец Pb (восстановитель) отрицательного электрода и электролит (водный раствор серной кислоты H₂SO₄). Активные вещества электродов представляют собой относительно жесткую пористую электронопроводящую массу.

При разряде происходит химическая реакция, в результате которой активная масса обоих электродов начнет изменять свой химический состав, преобразуясь из губчатого свинца и его двуокиси в сернокислый свинец (сульфат свинца – PbSO4), а плотность электролита начнет падать. В результате внутри батареи образуется направленное движение ионов и в цепи потечет электрический ток.

3) Поясните физические процессы заряда и разряда аккумулятора.

При разряде аккумулятора генерируется ток за счет осаждения SO₄ на пластинах и активная масса как положительного, так и отрицательного электродов превращается в сульфат свинца, в связи с чем снижается концентрация электролита и постепенно повышается внутреннее сопротивление.

При полном разряде плотность электролита снижается 1,10-1,14 г/см и практически вся активная масса превращается в сернокислый свинец (сульфат свинца), который имеет свойство постепенно кристаллизоваться и терять способность к электрохимическим преобразованиям, после чего батарею практически невозможно восстановить. Этот процесс называется «сульфатацией». Поэтому долгое пребывание в состоянии разрядки губительно для аккумулятора. Чтобы избежать «сульфатации» необходимо как можно быстрее произвести зарядку разряженной батареи.

Физические процессы, происходящие при пуске двигателя, отличаются от процессов при медленном разряде батареи потребителями. При пуске участвует не весь объем активной массы и электролита, а лишь та ее часть, которая находится на поверхности пластин и соприкасающийся с поверхностью пластин электролит. Поэтому, после неудачной попытки запустить двигатель, следует подождать некоторое время для того, чтобы электролит перемешался, плотность его выровнялась, он проник в поры активной массы.

Процесс зарядки батареи состоит в электрохимическом разложении PbSO4 на электродах под воздействием постоянного тока внешнего источника. Процесс заряда полностью разряженной батареи похож на процесс разряда, как бы развивающийся в обратном направлении. Первоначально ток заряда достаточно велик и ограничен лишь способностью внешнего источника генерировать необходимый ток и сопротивлением токонесущих элементов. Теоретически он ограничен только скоростью с которой продукты реакции выводятся из активной зоны. Затем, по мере "растворения" молекул серной кислоты, ток снижается.

4) Почему плотность электролита определяет степень заряженности аккумулятора?

  Во время разряда расходуется серная кислота из электролита и одновременно в электролит выделяется вода. Поэтому по мере разряда свинцового аккумулятора уменьшается концентрация серной кислоты, из-за чего плотность электролита понижается. При заряде происходят обратные химические реакции – в электролит выделяется серная кислота и расходуется вода. При этом плотность электролита по мере заряда возрастает. Поскольку при разрядах и зарядах изменяется плотность электролита, то по ее величине можно судить о степени заряженности аккумулятора, чем и пользуются на практике.