汽車電池技術科學

汽車電池技術如何工作?

鉛和酸是大多數人都知道可以避免的兩件事。 鉛是一種重金屬,可能會導致一整套健康問題,而酸就是酸。 僅僅提到這個詞就讓人聯想到冒泡的綠色液體的圖像和專注於世界統治的瘋狂科學家。

但是就像巧克力和花生醬一樣,鉛和酸似乎並不一起,但它們確實如此。 沒有鉛和酸,我們就沒有汽車電池,也沒有汽車電池,我們就沒有任何現代配件 - 或者像頭燈那樣的基本必需品 - 這就需要電氣系統的功能。 那麼,這兩種致命物質究竟是如何聚集在一起,形成汽車電子系統堅如磐石的基礎呢? 答案是藉用一句話,是基本的。

儲存電能的科學

電池是簡單的儲存容器,能夠保持電荷,然後將其放電到負載中。 一些電池一旦組裝就能夠從它們的基座部件產生電流。 這些電池被稱為原電池 ,一旦電量耗盡,它們通常會被丟棄。 汽車電池適用於不同類別的電池,可以一次又一次充電,放電和充電。 這些二次電池利用可逆化學反應,這種反應在一種可充電電池與另一種可充電電池之間不同。

就大多數人可以理解的而言,您在商店購買的AA或AAA電池可以粘在遙控器上,然後在它們死亡時丟棄為原電池。 它們通常由鋅碳或鋅和二氧化錳電池組裝而成,它們能夠提供電流而無需充電。 當他們死亡時,你可以把它們扔掉 - 或者如果你願意,可以把它們妥善處理掉。

當然,你可以購買那些相同的AA或AAA電池,以“可充電”的形式購買,成本更高。 這些可充電電池通常使用鎳鎘或鎳氫電池。 與傳統的“鹼性”電池不同,NiCd和NiMH電池在組裝時無法為負載提供電流。 相反,電流被施加到電池,這導致電池內的化學反應。 然後,將電池固定在遙控器中,當電池耗盡時,將其放入充電器中,施加電流以逆轉放電過程中發生的化學過程。

使用鉛和硫酸代替羥基氧化鎳和儲氫合金的汽車電池在功能上與鎳氫電池相似。 當電流施加到電池時,發生化學反應,並且存儲電荷。 當負載連接到電池時,該反應反轉,並且向負載提供電流。

鉛和酸儲存能量

如果使用鉛和酸來儲存電荷聽起來很古老,那就是。 第一個鉛酸電池是在19世紀50年代發明的,而且你的汽車中的電池使用相同的基本原理。 多年來設計和材料已經發展,但同樣的基本理念正在發揮作用。

當鉛酸電池放電時,電解質變成非常稀的硫酸溶液 - 意味著它大部分是普通的H 2 O,其中一些H 2 SO 4浮在其中。 吸收硫酸的鉛板主要成為硫酸鉛。 當電流施加到電池時,該過程反轉。 硫酸鉛板(大部分)轉回到鉛中,稀硫酸溶液變得更濃。

就電池的重量和體積與其儲存的能量相比而言,這不是一種非常有效的儲存電能的方式,但由於兩個原因,鉛酸電池目前仍在使用中。 首先是經濟問題; 鉛酸電池的製造成本比任何其他選擇都要便宜得多。 另一個原因是鉛酸電池能夠一次提供大量的按需電流,這使得它們非常適合用作啟動電池。

你的周期如何?

傳統的汽車電池有時被稱為SLI電池 ,其中“SLI”代表起動,照明和點火。 這個縮寫說明了汽車電池的主要目的,因為任何汽車電池的主要工作是在發動機運行之前運行起動馬達,燈光和點火裝置。 發動機運轉後,交流發電機提供所有必要的電能,並對電池進行充電。

這種類型的使用是一種較淺的佔空比類型,因為它提供了大量電流的短時間爆發,這就是專門設計的汽車電池。 考慮到這一點,現代汽車電池含有非常薄的鉛板,可以最大限度地暴露在電解液中,並在短時間內提供最大可能的電流。 由於起動電機的巨大電流要求,此設計是必要的。

與啟動電池相比,深循環電池是另一種設計用於“更深”循環的鉛酸電池。 板的配置不同,因此不適合提供大量的按需電流。 相反,它們被設計為在更長的時間內提供更少的電力。 週期是“更深”的,因為它更長,而不是由於整體排放更大。 與每次使用後自動充電的啟動電池不同,深循環電池可以在再次充電之前緩慢放電至安全水平。 像啟動電池一樣,深循環鉛酸電池不應低於建議的水平以避免永久性損壞。

不同的包裝,相同的技術

雖然鉛酸電池背後的基本技術仍然差不多,但材料和技術的進步已經導致了許多變化。 當然,深循環電池使用不同的板配置以允許更深的工作循環。 其他變化使事情更進一步。

鉛酸電池技術的最大進步可能是閥控鉛酸(VRLA)電池。 他們仍然使用鉛和硫酸,但他們沒有“淹沒”濕電池。 相反,他們使用凝膠電池或吸收玻璃亞光(AGM)作為電解質。 化學過程在基本水平上是相同的,但是這些電池不會像淹沒電池那樣受到排氣的影響,如果傾斜,也不易洩漏。

雖然閥控式密封鉛酸蓄電池有許多優點,但它們的生產成本要高於傳統的液淹電池。 所以,儘管技術不斷前進,但在未來一段時間內,您仍然有機會利用尖端的1860技術在您的引擎下駕駛 - 除非您進行電動。 但就電池而言,這完全是另一回事。