汽车电池技术科学

汽车电池技术如何工作?

铅和酸是大多数人都知道可以避免的两件事。 铅是一种重金属,可能会导致一整套健康问题,而酸就是酸。 仅仅提到这个词就让人联想到冒泡的绿色液体的图像和专注于世界统治的疯狂科学家。

但是就像巧克力和花生酱一样,铅和酸似乎并不一起,但它们确实如此。 没有铅和酸,我们就没有汽车电池,也没有汽车电池,我们就没有任何现代配件 - 或者像头灯那样的基本必需品 - 这就需要电气系统的功能。 那么,这两种致命物质究竟是如何聚集在一起,形成汽车电子系统坚如磐石的基础呢? 答案是借用一句话,是基本的。

储存电能的科学

电池是简单的储存容器,能够保持电荷,然后将其放电到负载中。 一些电池一旦组装就能够从它们的基座部件产生电流。 这些电池被称为原电池 ,一旦电量耗尽,它们通常会被丢弃。 汽车电池适用于不同类别的电池,可以一次又一次充电,放电和充电。 这些二次电池利用可逆化学反应,这种反应在一种可充电电池与另一种可充电电池之间不同。

就大多数人可以理解的而言,您在商店购买的AA或AAA电池可以粘在遥控器上,然后在它们死亡时丢弃为原电池。 它们通常由锌碳或锌和二氧化锰电池组装而成,它们能够提供电流而无需充电。 当他们死亡时,你可以把它们扔掉 - 或者如果你愿意,可以把它们妥善处理掉。

当然,你可以购买那些相同的AA或AAA电池,以“可充电”的形式购买,成本更高。 这些可充电电池通常使用镍镉或镍氢电池。 与传统的“碱性”电池不同,NiCd和NiMH电池在组装时无法为负载提供电流。 相反,电流被施加到电池,这导致电池内的化学反应。 然后,将电池固定在遥控器中,当电池耗尽时,将其放入充电器中,施加电流以逆转放电过程中发生的化学过程。

使用铅和硫酸代替羟基氧化镍和储氢合金的汽车电池在功能上与镍氢电池相似。 当电流施加到电池时,发生化学反应,并且存储电荷。 当负载连接到电池时,该反应反转,并且向负载提供电流。

铅和酸储存能量

如果使用铅和酸来储存电荷听起来很古老,那就是。 第一个铅酸电池是在19世纪50年代发明的,而且你的汽车中的电池使用相同的基本原理。 多年来设计和材料已经发展,但同样的基本理念正在发挥作用。

当铅酸电池放电时,电解质变成非常稀的硫酸溶液 - 意味着它大部分是普通的H 2 O,其中一些H 2 SO 4浮在其中。 吸收硫酸的铅板主要成为硫酸铅。 当电流施加到电池时,该过程反转。 硫酸铅板(大部分)转回到铅中,稀硫酸溶液变得更浓。

就电池的重量和体积与其储存的能量相比而言,这不是一种非常有效的储存电能的方式,但由于两个原因,铅酸电池目前仍在使用中。 首先是经济问题; 铅酸电池的制造成本比任何其他选择都要便宜得多。 另一个原因是铅酸电池能够一次提供大量的按需电流,这使得它们非常适合用作启动电池。

你的周期如何?

传统的汽车电池有时被称为SLI电池 ,其中“SLI”代表起动,照明和点火。 这个缩写说明了汽车电池的主要目的,因为任何汽车电池的主要工作是在发动机运行之前运行起动马达,灯光和点火装置。 发动机运转后,交流发电机提供所有必要的电能,并对电池进行充电。

这种类型的使用是一种较浅的占空比类型,因为它提供了大量电流的短时间爆发,这就是专门设计的汽车电池。 考虑到这一点,现代汽车电池含有非常薄的铅板,可以最大限度地暴露在电解液中,并在短时间内提供最大可能的电流。 由于起动电机的巨大电流要求,此设计是必要的。

与启动电池相比,深循环电池是另一种设计用于“更深”循环的铅酸电池。 板的配置不同,因此不适合提供大量的按需电流。 相反,它们被设计为在更长的时间内提供更少的电力。 周期是“更深”的,因为它更长,而不是由于整体排放更大。 与每次使用后自动充电的启动电池不同,深循环电池可以在再次充电之前缓慢放电至安全水平。 像启动电池一样,深循环铅酸电池不应低于建议的水平以避免永久性损坏。

不同的包装,相同的技术

虽然铅酸电池背后的基本技术仍然差不多,但材料和技术的进步已经导致了许多变化。 当然,深循环电池使用不同的板配置以允许更深的工作循环。 其他变化使事情更进一步。

铅酸电池技术的最大进步可能是阀控铅酸(VRLA)电池。 他们仍然使用铅和硫酸,但他们没有“淹没”湿电池。 相反,他们使用凝胶电池或吸收玻璃亚光(AGM)作为电解质。 化学过程在基本水平上是相同的,但是这些电池不会像淹没电池那样受到排气的影响,如果倾斜,也不易泄漏。

虽然阀控式密封铅酸蓄电池有许多优点,但它们的生产成本要高于传统的液淹电池。 所以,尽管技术不断前进,但在未来一段时间内,您仍然有机会利用尖端的1860技术在您的引擎下驾驶 - 除非您进行电动。 但就电池而言,这完全是另一回事。