Устройство аккумуляторных батарей

Аккумулятор представляет собой сосуд заполненный электролитом в который опущены свинцовые электроды.

Электролитом является раствор серной кислоты и дистиллированной воды. Электроды выполнены в виде пластин, одна из которых изготовлена из губчатого свинца Pb, а вторая из диоксида свинца PbO₂ . В результате взаимодействия электролита с электродами на них возникает разность потенциалов.

 Аккумуляторная батарея представляет собой моноблок, выполненный из кислостойкой пластмассы, который разделен перегородками на отдельные секции, число которых равно числу аккумуляторов в аккумуляторной батареи.

Каждая секция сверху закрывается эбонитовой крышкой с отверстиями, для заливки электролита и для сообщения с окружающей средой. В каждой секции установлено несколько положительных и отрицательных пластин. Между пластинами установлены кислотоупорные вставки из изоляционного материала – сепараторы.

Отверстия в крышке для заливки электролита закрыта резьбовой пробкой с уплотнительной прокладкой. Для сообщения с окружающей средой в пробке имеется отверстие.

Необслуживаемые батареи выпускаются в герметичном исполнении и могут не иметь заливных пробок горловин. В таких батареях устанавливают световые индикаторы заряженности.

Химические процессы, происходящие внутри аккумуляторных батарей

В аккумуляторе в результате химических процессов накапливается химическая энергия. При прохождении тока заряда между электродами происходит процесс преобразования электрической энергии в химическую, называемой зарядом аккумулятора. Обратный процесс, при котором химическая энергия превращается в электрическую и ток разряда идет к потребителю, называется разрядом аккумулятора.

Химические уравнения разряда и заряда тождественны, но реакции в них протекают в различных направлениях. Такая химическая реакция называется  обратимой и позволяет весь процесс, происходящий в аккумуляторе записать следующим образом:

+                 -                    +                    -

_разряд

PbO₂ + 2Н₂SO₄ +Pb          _разряд        PbSO₄ + 2H₂O + PbSO₄

В процессе разряда количество воды в электролите увеличивается а количество серной кислоты уменьшается. При этом понижается плотность электролита и падает электродвижущая сила. Когда вся активная масса обоих электродов будет покрыта сульфатом свинца, электродвижущая сила может стать равной нулю. Однако на практике это не допускается во избежании порчи аккумулятора. Во время заряда аккумулятор подсоединяют к источнику постоянного тока. При прохождении зарядного тока химические процессы происходят в обратном направлении: сульфат свинца отрицательного электрода превращается в губчатый свинец, сульфат свинца положительного электрода – в двуокись свинца. Количество воды в электролите уменьшается, а количество серной кислоты увеличивается, т.е. повышается его плотность. Процесс продолжается до тех пор, пока на обоих электродах сульфат свинца не преобразуется в активные вещества двуокись свинца и губчатый свинец. При этом ЭДС возрастает до максимальной величины.

Во время процесса заряда изменяется цвет пластин, при этом положительные пластины приобретают светло-коричневый цвет, а отрицательная – светло-серый.