Bateria

Sistemul de alimentare electric

1

3.3 Bateria de acumulatori

3.1.3 Generaliti

Bateriile de acumulatori sunt pile electrice reversibile care au proprietatea de

a nmagazina energia electric prin transformarea ei n energie chimic i reciproc.

Transformarea energiei chimice n energie electric implic un cuplu

electrochimic, doi electrozi plasai ntr-un electrolit corespunztor, cu o valoare ct mai

ridicat a diferenei de potenial, valoare care se pstreaz ct mai constant n tot

intervalul de descrcare.

Un cuplu electrochimic se caracterizeaz prin:

tensiunea la borne, n circuit deschis i n sarcin;

energie disponibil;

numrul de cicluri ncrcare descrcare;

puterea i energia specific, respectiv puterea sau energia

raportat la unitatea de mas sau la unitatea de volum (Wh/kg, Wh/dm3);

durata de conservare a energiei poteniale, n stare ncrcat,

respectiv prin valoarea ct mai redus a autodescrcrii.

Dup rolul pe care l ndeplinesc pe autovehicul, bateriile de acumulatori pot

fi: baterii pentru pornire i baterii pentru traciune.

Bateriile de pornire

Denumite i baterii de pornire, iluminat i aprindere, cunoscute n literatura de

specialitate ca baterii S.L.I. (Starting Lighting - Ignition), sunt conectate n paralel cu

generatorul de curent i ndeplinesc urmtoarele funcii: alimenteaz demarorul i

sistemul de aprindere la pornirea motorului, alimenteaz consumatorii cnd motorul

este oprit, preiau vrfurile de sarcin cnd consumul de curent depete posibilitile

generatorului, contribuie la meninerea unei tensiuni constante n instalaia electric,

indiferent de regimul de lucru al generatorului.

La alimentarea demarorului bateria de pornire trebuie s asigure un curent

foarte mare, de ordinul sutelor de amperi, dar pentru o durat scurt. Pentru a putea

debita cureni att de mari, fr ca tensiunea la borne s scad prea mult, se impun

urmtoarele condiii:

plcile electrod s fie subiri (0,81,3 mm) i numeroase (5 15

buci pentru fiecare polaritate);

distana ntre electrozii de polaritate diferit ct mai mic (0,5

1,0 mm);

separatori cu o bun porozitate;

o stare permanent de ncrcare, prin funcionarea n tampon cu

sursa de ncrcare antrenat de motor;


2

o greutate specific redus;

o durat de funcionare ct mai mare.

n utilizarea lor nu se nregistreaz cicluri complete de ncrcare descrcare.

Ca baterii de pornire se utilizeaz cu precdere baterii acide cu plci de plumb,

care corespund cerinelor impuse. Bateriile de traciune

Servesc ca surs autonom pentru alimentarea motoarelor de curent continuu

destinate traciunii electrice. Acestea trebuie s asigure un curent mai mic ns pentru

o durat mare.

Sunt solicitate n cicluri zilnice de ncrcare descrcare. Descrcarea se

face n timp de 5 8 ore pn la limita capacitii disponibile, sub cureni de ordinul a

10 100 A, iar ncrcarea, la curent sau tensiune constant, timp de 7 14 ore.

Durata de via fiind de ordinul a 500 2500 cicluri (5 12 ani) se impun

construcii adecvate:

monocelulare (rareori uniti de 3 4 celule), nseriate n baterii cu tensiuni

adecvate (12, 24, 36, 48 V) pentru a se putea nlocui elementele defecte;

plci electrod cu grosimi mari (3 10 mm) n construcie robust;

separatori (mono sau dublu strat), cu grosime mai mare pentru a

se asigura rezerva de electrolit necesar unor descrcri profunde;

nlimi mai mari pentru a se putea utiliza plci de suprafee

corespunztoare unor capaciti mai ridicate i pentru o rezerv mai

pronunat de electrolit deasupra nivelului plcilor.

Drept baterii de traciune se utilizeaz baterii cu plci de plumb i electrolit

acid sau baterii alcaline.

3.1.3 Bateria de acumulatori acid cu plci de plumb

Aprut n 1859 ea a suferit o serie de modificri ce au vizat optimizarea

parametrilor funcionali i reducerea operaiilor de ntreinere. Prin aceasta, firmele

productoare urmresc meninerea poziiei de lider absolut n domeniul

automobilelor, att ca baterie de pornire ct i ca baterie de traciune.

3.3.2.1 Construcia bateriei

Bateria este format dintr-o carcas confecionat din material plastic

rezistent la acid sulfuric, compartimentat n 6 elemente (celule), fig. 3.45.

Fiecare element constituie un acumulator avnd tensiunea nominal de 2 V,

format dintr-un ansamblu de plci pozitive i negative izolate ntre ele prin separatori.

Plcile de aceeai polaritate sunt legate ntre ele prin puni de plumb sub form de

pieptene, prin care se realizeaz i nserierea dintre celule.


3

Plcile de plumb Plcile pozitive i negative pot fi obinute prin turnare

sau prin tanare.

Plumbul destinat plcilor cuprinde o serie de elemente de aliere care

contribuie la mbuntirea caracteristicilor fizice i chimice.

Aliajele Pb Sb, au un coninut de Sb cuprins ntre 2 7%. Aliajele cu un

coninut mediu de Sb (4-7%) se foloseau la bateriile cu ntreinere normal.

Aliajele cu coninut redus de Sb (2-3%) au n prezent o larg utilizare n cazul

bateriilor cu ntreinere redus.

Prezena stibiului confer plumbului caracteristici fizice superioare: rigiditate

i rezisten la ntindere superioar, turnabilitate mai bun, aderen mbuntit a

masei active.

Aliajele de Pb Ca s-au impus dup 1950, iar n prezent constituie soluia

agreat n cazul bateriilor fr ntreinere. Calciul n cantitate redus (0,06 0,09%)

ridic valoarea supratensiunii cu 0,2 V, fa de cea a aliajelor Pb Sb i prin aceasta

acumulatorul are o autodescrcare redus i n acelai timp pierderi reduse de ap.

Pentru reducerea coroziunii, grtarele de Pb Ca se pasivizeaz prin

acoperirea superficial cu un strat de sulfat de plumb care mpiedic ptrunderea

electrolitului n profunzime i o corodare succesiv.

Aliajele Pb Ca favorizeaz tehnologii noi, de mare productivitate i condiii

de lucru superioare: n loc de procesul de turnare cu atmosfer viciat, se pot utiliza

procese de obinere a plcilor din folii prin tanare sau prin expandare, se pot realiza

grtare cu structuri dense i omogene.

Conductivitatea electric a acestor aliaje este superioar conductiviti

aliajelor Pb Sb cu 15 20%, atribut important pentru acumulatoarele de pornire

pentru care cderea de tensiune la alimentarea demarorului trebuie s fie ct mai

redus.


4

Figura 3.45

Bateria de acumulatori acid cu plci de plumb

n scopul realizrii unor acumulatoare cu parametrii superiori i durat de via

mare, cercetrile au condus la obinerea unor aliaje binare i ternare cu proprieti

remarcabile:

dac n aliajul Pb Ca se adaug staniu n proporie de 0,5 1% se

mrete fluiditatea materialului i grtarele se toarn sau se lamineaz mai uor,

avnd proprieti tehnologice i funcionale superioare;

aliajele de plumb cu adausuri reduse de telur, arsen sau argint, conduc la realizarea unor electrozi cu degajri foarte reduse de gaze;

litiul, folosit n aliajele de plumb binare sau teriare, n proporie redus,

mrete rezistena la coroziune. Un aliaj de plumb cu litiu sub 0,03% i staniu n

proporie de 0,05 0,5% este indicat pentru acumulatoarele fr ntreinere;

prezena cuprului n aliajul binar Pb Sb mrete rezistena grtarelor,

conductivitatea, rezistena la coroziune i conduce la creterea duratei de via, a

capacitii funcionale i reduce autodescrcarea.

Plcile pozitive avnd o durabilitate mai redus, i n plus tendina de a se

curba la sarcini neuniforme, se aeaz ntotdeauna ntre dou plci negative, astfel

nct, n fiecare celul va exista cu o plac negativ mai mult. Prin aceasta se asigur

o descrcare uniform a plcilor pozitive pe ambele fee.

Grosimea plcilor negative este n general mai mic dect a celor pozitive.

Att plcile pozitive ct i cele negative sunt prevzute n partea superioar cu o

proeminen, prin care plcile de aceeai polaritate sunt legate ntre ele prin


5

intermediul unei armturi sub form de pieptene (baret), care servete att la fixarea

plcilor, ct i la nserierea lor, fig. 3.46.

nserierea dintre celule se realizeaz cu ajutorul baretelor care sunt prevzute

la capete cu o proeminen care servete la nseriere direct prin pereii despritori cu

ajutorul unor piese de plumb.

Baretele celulelor extreme fac

legtura cu bornele

principale ale bateriei. Bornele

principale sunt standardizate i

dimensionate n aa fel nct s permit

fixarea sigur a cablurilor de seciune

mare ce fac legtura cu masa

autovehiculului, respectiv

demarorul.

Masa activ

Ochiurile (alveolele) grtarului

plcilor de plumb se umplu cu o past

poroas activ.

Pasta se prepar prin malaxarea

componentelor. Reelele pentru masa

activ pozitiv difer de cele pentru

masa activ negativ.

n principiu, prepararea pastei

const n malaxarea unui amestec de

oxizi de plumb, avnd o anumit fraciune

de plumb metalic mpreun cu ap n

care se introduce acidul sulfuric cu

densitatea de 1,4 g/cm3.

Drept aditivi se adaug

n procente reduse: negru de fum, fulgi de sticl, sulfat de bariu, oxilignin,

acid humic.

Procentul acestor componeni Figura 3.46

difer la cele dou plci astfel nct i densitatea pastei rezultante este

diferit:

3,8 4,2 g/cm3 pentru plcile pozitive i 4,25 4,5 g/cm3 pentru plcile negative.

Formarea plcilor

Tehnologia de obinere a plcilor este un proces complex care cuprinde ca

etape principale: pastarea (dispunerea materiei active n ochiurile grtarelor de

plumb), uscarea i maturizarea.

Formarea difer funcie de starea n care se livreaz bateria: ncrcat cu

electrolit (IE), uscat ncrcat (UI) sau uscat descrcat (UD).


6

Plcile pastate pot fi folosite pentru realizarea acumulatorilor cu plci

neformate.

Plcile pastate i maturizate sunt supuse n continuare formrii n cuve n

vederea realizrii acumulatoarelor de tip UI sau UD. Plcile pozitive i negative se

fixeaz n ghidaje dup care n cuv se introduce electrolit cu densitatea redus (1,05

1,10 g/cm3) i se supun procesului de ncrcare la o tensiune constant.

n urma procesului de formare plcile negative au o culoare cenuie (oxizii de

plumb i sulfaii transformndu-se n plumb spongios) iar plcile pozitive de culoare

brun rocat, i-au convertit componentele active (oxizii i sulfaii) n dou tipuri

cristaline de oxid de plumb.

Separatorii

Plcile de polaritate diferit se izoleaz ntre ele i se distaneaz cu ajutorul

separatoarelor. Materialul utilizat poate fi: policlorura de vinil (PVC), polietilen,

polipropilen sau rini fenolice rezultate din pulberi fine aglomerate i sinterizate,

materiale cu o porozitate foarte bun.

Separatorii pot fi sub form de plci sau plicuri.

Cele dou fee ale separatorului sunt asimetrice, suprafaa cu nervuri

proeminente fiind dispus ctre plcile pozitive, pentru a nu face contact pe o

suprafa mare de mas activ. n acest fel oxidarea plcilor pozitive se face mai greu

iar circulaia electrolitului spre plcile pozitive este mai intens, avnd n vedere c

acestea, n timpul reaciilor consum de 1,5 ori mai mult electrolit dect plcile

negative.

Grosimea redus i porozitatea mare a separatorilor trebuie s uureze

circulaia ionilor de electrolit asigurnd o rezisten intern ct mai mic a bateriei.

Deoarece n timpul funcionrii sau manipulrii se poate desprinde pasta

activ de pe plci care ar putea scurtcircuita plcile, fundul cuvei este prevzut cu

nervuri pe care se aeaz plcile i care are rolul de a colecta materialul desprins de

pe plci.

La bateriile moderne, n acelai scop se utilizeaz separatori sub form de

plicuri n care se introduc plcile de o anumit polaritate, care rein materia activ

desprins, permind totodat reducerea nlimii bateriei, nemaifiind necesare

nervurile de pe fund.

Electrolitul

Interiorul celulelor se umple cu electrolit. Acesta este o soluie de ap distilat

i acid sulfuric. Acidul sulfuric trebuie s fie foarte pur (concentraie 92 94%),

densitatea 1,84 g/cm3 i s nu conin fier. Din combinarea cu apa distilat va

rezulta un electrolit cu densitatea de 1,28

g/cm3.

Alegerea densitii depinde de o serie

de factori dintre care cei mai importani sunt

rezistivitatea specific, temperatura de

nghe, capacitatea specific i

viteza reaciilor chimice.

n fig. 3.47 se prezint

variaia rezistivitii specifice

i a coeficientului termic al

rezistivitii

funcie de

densitatea electrolitului.


7

Se constat c pentru o densitate de

cca. 1,3 g/cm3, rezistivitatea specific a

electrolitului este minim.

n tabelul 3.1 se prezint variaia

Figura 3.47

Variaia rezistivitii specifice i a

coeficientului termic al rezistivitii

capacitii specifice a electrolitului funcie de densitatea electrolitului.

Tab. 3.1Capacitatea specific a electrolitului funcie de densitatea

electrolitului la temperatura de +25

Densitate [ g/cm3] ,14 ,18 ,22 ,26 ,3 ,34

Capacitate specific

electrolit

[

Ah/1] 2 1 00 20 41 62

Se constat c, capacitatea specific crete cu densitatea iar n jurul densitii

de 1,3 g/cm3 are o valoare convenabil.

Un alt factor important, legat de condiiile n care se folosete bateria, este

temperatura de nghe a electrolitului care variaz cu densitatea conform tabelului 3.2.

Tab. 3.2 Variaia temperaturii de nghe, funcie de densitatea electrolitului

Densit

ate electrolit

[ g/cm3]

,0 ,05 ,1 ,15 ,2 ,25 ,3 ,35 ,4 ,45

Temp eratura de

nghe

[

C]

3,3 7,7 15 27 52 70 49 36 29

La temperaturi joase viteza de reacie scade, iar la temperaturi ridicate reaciile se accelereaz, reducnd durata de via a bateriei. Pe baza acestor considerente, densitatea electrolitului va fi: pentru zone nordice 1,28 1,3 g/cm3, pentru zone tropicale 1,2 1,23 g/cm3, iar pentru zone temperate 1,28 g/cm3.

Acoperirea celulelor se face cu un capac comun rmnnd la exterior doar

bornele principale. Acest capac este lipit de carcasa inferioar. n dreptul fiecrei

celule exist un buon necesar completrii nivelului electrolitului i ventilrii bateriei.


8

3.3.2.2 Funcionarea bateriei

Funcionarea bateriei are loc n baza reaciilor chimice reversibile de ncrcare,

descrcare care se produc n interiorul celulelor, fig. 3.48.

Fura 3.48

Procesul de ncrcare-descrcare a bateriei

ncrcarea. Procesul de ncrcare are loc dac la bornele bateriei (celulei) se

aplic o tensiune electric de polaritate corespunztoare. La trecerea curentului

electric prin electrolit, de la plcile pozitive la cele negative, soluia de acid sulfuric

disociat se descompune n ioni de hidrogen (H2) care sunt atrai de placa negativ

i de ioni negativi de radical acid (SO4) care se deplaseaz la palca pozitiv, conform

reaciilor:

la placa negativ PbSO4 + H22+ + 2e Pb + H2 SO4 la placa

pozitiv PbSO4 + SO42 + 2H2O PbO2 + 2H2 SO4 + 2e, reacia

global fiind:

2PbSO4 + 2H2O Pb + 2H2 SO4 + PbO2

n timpul ncrcrii are loc transformarea apei i sulfatului de plumb n plumb

care se depune pe plcile negative, peroxid de plumb care se depune pe plcile

pozitive i acid sulfuric care face s creasc densitatea electrolitului. Substanele

rezultate regenereaz bateria (att pasta activ ct i densitatea electrolitului), paralel

cu diminuarea sulfatului de plumb, mrindu-se durabilitatea. Prin ncrcare,

concentraia electrolitului crete, tensiunea electric pe element crete i rezistena

electric interioar scade.

Descrcarea. Procesul de descrcare are loc dac la borne se conecteaz un

consumator. n acest caz, n interiorul celulei ia natere un curent electric avnd

sensul de la plcile negative la plcile pozitive. Prin dizolvarea acidului sulfuric n ap

distilat, moleculele acidului sulfuric se disociaz n ioni de hidrogen (H2), ncrcai cu

sarcini pozitive i ioni radicali acid (SO4), ncrcai cu sarcini negative. La trecerea

curentului electric, ionii pozitivi de hidrogen sunt transportai la placa pozitiv unde

intr n combinaie cu peroxidul de plumb i acidul sulfuric, iar ionii negativi de radical

acid sunt transportai la placa negativ unde reacioneaz cu plumbul metalic, conform

reaciilor:


9

la placa negativ Pb + SO42 PbSO4 + 2e

la placa pozitiv PbO2 + H22+ + H2 SO4 + 2e PbSO4 + 2H2O reacia

global:

Pb + 2H2 SO4 + PbO2 2PbSO4 + 2H2 O

n timpul descrcrii, la ambele plci, att pasta activ ct i acidul sulfuric se

consum, transformndu-se n sulfat de plumb i ap, fenomen cu consecine

duntoare asupra durabilitii bateriei. Concentraia electrolitului scade, tensiunea

electric pe element scade iar rezistena intern crete. Procesul de formare a

sulfatului de plumb (sulfatarea plcilor) prin acoperire cu sulfat de plumb cristalin ru

conductor de electricitate i insolubil n electrolit, este cu att mai intens cu ct

elementul este mai descrcat i invers. Limita inferioar de descrcare pe element

este de 1,75 V.

Caracteristic pentru acumulatoarele cu plumb este faptul c prezint i un

fenomen de autodescrcare relativ mare, motiv pentru care ele trebuie pstrate n

stare ncrcat.

3.3.2.3 Caracteristicile electrice ale bateriilor acide cu plci de plumb

Energia necesar pornirii electrice a motorului termic ct i alimentarea

consumatorilor trebuie furnizat de ctre baterie. n general mrimea bateriei este

determinat de puterea necesar pentru pornire, caracteristicile demarorului,

momentul de torsiune pe care trebuie s-l asigure demarorul i turaia necesar

pornirii motorului.

Din cauza condiiilor de pornire variate i n special din cauza influenei

temperaturii, se cer cunotine precise asupra proprietilor bateriei.

Tensiunea pe element

Fora electromotoare a unui acumulator n condiii date (concentraia

electrolitului i temperatur) este numeric egal cu tensiunea la borne msurat n

circuit deschis, n aceleai condiii.

La descrcare, acumulatorul debiteaz un curent electric care depinde de

mrimea rezistenei totale a circuitului electric. Acest curent traversnd i

acumulatorul, rezult o cdere de tensiune proporional cu valoarea rezistenei

interne (Ri), n care rezistena de polarizare crete cu intensitatea lui:

U = IRi (3.8)

Tensiunea la borne este:

Ud = E U = E IRi (3.9)

Pe msur ce acumulatorul se descarc, pe suprafaa plcilor se depune un

strat de sulfat de plumb a crui grosime crete treptat. Sulfatul de plumb fiind ru

conductor contribuie la creterea componentei ohmice a rezistenei interne. i

reducerea densitii electrolitului are ca efect micorarea tensiunii la borne prin

creterea rezistenei interne i diminuarea valorii lui E. n procesul de descrcare


10

acidul sulfuric intervine direct. Pentru fiecare amper - or se consum 3,65 g acid

sulfuric i se produc 0,67 g ap, fapt ce contribuie la micorarea densitii electrolitului

de la 1,28 3, n stare ncrcat la 1,03 3 n stare descrcat.

Tensiunea electromotoare variaz i cu temperatura modificnd sensibil

tensiunea la borne. Valoarea tensiunii U la descrcare este mai mic dect tensiunea

electromotoare E din cauza cderii de tensiune pe rezistena intern

n regimuri de descrcare lent se limiteaz tensiunea n stare descrcat la

1,75 1,80 V/element, cnd densitatea electrolitului este aproximativ 1,03

g/cm3 i electrozii sunt sulfatai. Sub aceast valoare cristalele de sulfat se mresc i

conversia lor, la ncrcare, n Pb, respectiv PbO2 se face mai greu i n unele cazuri

numai parial, echivalnd cu o pierdere cronic de capacitate.

Pentru regimuri rapide, tensiunea de prag inferior poate scdea sub aceast

valoare, fr ca densitatea electrolitului s fi atins 1,03 g/cm3 datorit valorii mai mari

a lui

Cu ct regimul de descrcare este mai lent, cu att se transform o mai mare

cantitate de acid monohidrat n sulfat de plumb i n ap iar densitatea scade sub

limita admisibil. De aceea descrcarea se oprete la o tensiune de prag mai nalt.

La ncrcare, din contr, tensiunea la borne este mai mare dect tensiunea

electromotoare a elementului pentru concentraia i temperatura respectiv.

Variaia de tensiune pe element depinde de valoarea curentului de ncrcare

i de rezistena intern a elementului n stadiul respectiv de ncrcare.

Ui = E + U (3.10)

Cu ct valoarea curentului de ncrcare este mai ridicat cu att mai

mare i Ui crete n aceeai msur. Numai o parte din energie se consum n

conversia chimic a electrozilor, iar pentru valoarea de 2,3 V/element apare

fenomenul de electroliz a apei cu degajare de hidrogen la anod i oxigen la catod.

De aceea se recomand la nceputul ncrcrii cureni mai mari iar dup ce s-a atins

o valoare a tensiunii de 2,30 2,35 V/element o reducere a valorii curentului la

jumtate.

Caracteristica de ncrcare descrcare la curent constant Aceasta prezint

variaia tensiunii la bornele bateriei n funcie de timp, fig.

3.49, n care s-a prezentat i variaia corespunztoare a densitii electrolitului.

n general, valoarea curentului se ia egal cu 0,05 C20 [A].

La descrcare se constat c tensiunea la borne U scade la nceput rapid la

1,95 2 V, apoi lent pn la 1,8 V, unde se menine aproape constant, n timp ce

densitatea scade liniar funcie de timp. La sfrit, cnd bateria este descrcat,

tensiunea scade brusc la 1,7 V i apoi spre zero. Cnd tensiunea devine instabil i

ncepe s scad brusc, se ntrerupe descrcarea (de obicei la 1,7 V i o densitate a


11

Figura 3.49

Caracteristicile de descrcare (a) i ncrcare (b) ale bateriei de acumulatori

electrolitului de 1,12 g/cm3). Dac descrcarea ar continua vor apare reacii ireversibile

i pericolul sulfatrii.

La ncrcare tensiunea la borne crete la nceput rapid la 2,2 V, apoi lent

pn la 2,3 V. La sfritul ncrcrii tensiunea crete brusc la 2,7 2,8 V. Dac se

continu ncrcarea reaciile chimice normale iau sfrit aprnd reacii

electrochimice secundare care provoac descompunerea apei i scderea nivelului

electrolitului prin eliminarea de hidrogen i oxigen.

La sfritul ncrcrii tensiunea la bornele celulei va fi de 2,7 V iar densitatea

electrolitului 1,28 g/cm3.

Capacitatea bateriei

Mrimea unei baterii este caracterizat n general de capacitate, adic de

curentul pe care-l poate furniza ntr-o anumit perioad de timp.

Capacitatea bateriei (C), reprezint cantitatea de sarcini electrice msurate

convenional prin produsul dintre curentul de descrcare Id (sau ncrcare Ii), exprimat

n amperi i timpul t n ore, ntr-un regim anume determinat, pn la limitele admisibile

ale descrcrii (sau ncrcrii). Ci = Iiti [Ah]

Cd = Idtd [Ah] (3.11) Capacitatea unei baterii depinde de:


12

numrul i mrimea plcilor dintr-

un element (cantitatea de mas activ);

densitatea i temperatura

electrolitului;

valoarea curentului de ncrcare

(descrcare).

Utilizarea masei active este limitat de

creterea rezistenei interne i a reaciilor

electrochimice ireversibile. n general

coeficientul de utilizare a masei active

(cantitatea de mas activ ce particip la

Figura 3.50

reacie) nu depete 60%. Variaia capacitii bateriei funcie de temperatur

Capacitatea efectiv a unui acumulator

variaz sensibil cu temperatura (fig. 3.50). o dat

cu scderea temperaturii scade i capacitatea

bateriei.

La scderea temperaturii, crete

vscozitatea electrolitului ngreunnd difuziunea

acestuia n profunzimea porilor plcilor.

Tensiunea electromotoare i capacitatea bateriei

scad crescnd rezistena interioar astfel c

tensiunea la borne este mai mic la descrcare

iar la ncrcare mai mare. Temperaturile nalte

favorizeaz descrcarea rapid.

Capacitatea bateriei scade

cnd curentul de descrcare crete (fig. 3.51).

Figura 3.51 Variaia

capacitii bateriei funcie de curentul de descrcare

Capacitatea nominal (C20), ine cont de condiiile n care are loc descrcarea

bateriei, impunnd valori precise asupra valorii curentului i a timpului de descrcare

(ncrcare).

Capacitatea nominal se obine pentru un curent constant de descrcare

Id=0,05C20, care trebuie s descarce bateria timpul td=20 h, de la starea complet

ncrcat pn la tensiunea de 1,75 V pe element, la o temperatur de +25 C.

De exemplu, pentru o baterie de 45 Ah, valorile standard ale curentului (Id) i timpului (td) sunt: Id=0,05xC20=0,05x45=2,25 A (3.12) td=20 h

C20=Idxtd=2,25Ax20h=45 Ah (3.13)

Caracteristica extern

Caracteristica extern reprezint variaia tensiunii la bornele bateriei funcie de

curent. Ea se traseaz n dou cadrane, pentru ncrcare i descrcare i este

prezentat n fig. 3.52.


13

Figura 3.52

Caracteristica extern a bateriei

Modificarea caracteristicii la temperaturi sczute este realizat de ctre

compensatorul termic al releului regulator.

Randamentul bateriei

Reprezint raportul dintre cantitatea de electricitate (sau energie electric)

cedat n timpul descrcrii i cea consumat n timpul ncrcrii.

Randamentul, reprezint gradul de valorificare a energiei electrice consumate la o ncrcare complet i se exprim prin

randamentul de sarcin s, i randamentul

td/ti timpul de

ncrcare /

descrcare id/ii

curentul de

ncrcare /

descrcare

Randamentul de sarcin este 80 90%, iar randamentul energetic 65 75%.

Tensiunea i puterea bateriei

La pornire conteaz n primul rnd puterea

bateriei adic produsul dintre curentul furnizat i

tensiunea la bornele bateriei. Tensiunea la bornele bateriei scade o dat cu creterea

curentului de sarcin din cauza rezistenei interioare a bateriei. Aceast rezisten nu

este constant ci depinde printre altele de temperatur i de starea de ncrcare a

bateriei. La creterea temperaturii rezistena electric a metalelor crete puin pe cnd

cea a electrolitului scade mult; rezistena plcilor n stare descrcat este de cca. 3 ori

mai mare dect n stare ncrcat, datorit prezenei sulfatului de plumb care este ru

conductor de electricitate. Rezistena electric a legturilor crete substanial cnd

nu sunt strnse sau sudate corespunztor, fapt ce produce cderi mari de tensiune, n

special la pornire cnd curentul are valori foarte mari. La pornire rezistena intern are

energetic e. td

id dt s = 0ti 100

ii dt 0 (3.14)

td

idUddt e = 0ti 100

iiUidt 0

unde:

(3.15)


14

o importan deosebit, deoarece la trecerea curenilor mari au loc cderi mari de

tensiune.

Tensiunea electromotoare n gol (cnd nu circul curent) a unei celule U0,

depinde de densitatea electrolitului i se exprim cu relaia:

U0 = 0,84+[g /cm3] (3.16)

Rezult c, pentru valorile uzuale ale densitii 3,

tensiunea electromotoare a unei celule va fi U0=1,96 2,13 V.

Tensiunea la bornele bateriei UB, depinde de regimul de funcionare. Astfel,

pentru ncrcare va fi valabil ecuaia:

U B =U0 + Ii RB (3.17) iar

pentru descrcare:

UB =U0 Id RB (3.18) unde:

Ii curentul de ncrcare;

Id curentul de descrcare; RB

rezistena intern a bateriei;

Tensiunea electromotoare de mers n gol U0 se poate obine prin extrapolare

din curba caracteristicii de sarcin, fig. 3.53

Figura 3.53

Curbele caracteristice de sarcin i putere la o baterie de 12 V

Puterea bateriei este maxim la acel curent de sarcin la care tensiunea

bateriei scade la jumtate din tensiunea n gol. Notnd acest curent de sarcin cu I0,5U0

, se obine puterea maxim a bateriei.


15

PBmax = I0,5U0 U20 (3.19)

U0 I0,5U0 = R2B

(3.20)

PBmax = 4UR02B (3.21)

Capacitatea de descrcare rapid, caracterizeaz proprietile bateriei de

acumulatori la pornirea electric a motoarelor la temperaturi sczute de -18

Pentru aceasta bateria se descarc timp de 3 minute sub un curent de descrcare

Ip=3,5C20.

Dup 30 de secunde de la nceperea descrcrii tensiunea pe celul trebuie

s fie UC C V.

Deci, dup trei minute de descrcare, tensiunea bateriei trebuie s fie de minimum 6

V pentru bateriile cu tensiunea nominal de 12 V.

Autodescrcarea. Autodescrcarea (S) sau pierderea capacitii bateriei pe

durata depozitrii sau nefolosirii se exprim n procente i se determin cu relaia:

S = C C'

100 [%] (3.22)

C

unde:

C capacitatea medie obinut n cursul a dou descrcri iniiale [Ah]; C

capacitatea msurat dup un anumit numr de zile de depozitare [Ah]; Normele

prevd ca dup 28 de zile de depozitare la temperatura de +20 C,

autodescrcarea s nu fie mai mare de 20%.

3.3.2.4 ntreinere exploatare

Exploatarea bateriilor cuprinde: prepararea electrolitului, punerea n funciune

a bateriei, depozitarea, verificarea i diagnosticarea strii tehnice. De modul cum se

efectueaz aceste operaii depind durata de via i parametrii funcionali ai bateriei.

a. Prepararea electrolitului

Electrolitul se prepar din acid sulfuric pur pentru acumulatori i ap distilat

(aproximativ 3 pri acid la 8 pri ap), prin turnare treptat, cu grij a acidului n ap

i niciodat invers, pentru a nu apare pericolul de explozie. Acidul sulfuric are

proprietatea de a absorbi apa din toate substanele cu care vine n contact, absorbie

nsoit de puternic degajare de cldur. La preparare se folosesc numai vase din

sticl, ceramic, material plastic, plumb, care nu intr n reacie cu acidul sulfuric i

care nu produc impuriti sau compui care n prezena electrolitului formeaz mici

elemente galvanice care produc autodescrcarea timpurie a bateriilor.


16

n timpul preparrii, electrolitul se amestec n permanen cu o vergea de

sticl i se urmrete ca temperatura s nu depeasc 40 45 C, msurndu-se

densitatea obinut i fcndu-se corecia de temperatur a densitii, pentru

cunoaterea densitii corespunztoare temperaturii de +25 C.

n final, densitatea corespunztoare temperaturii de +25 C trebuie s fie 1,28 3.

b. Punerea n funciune a bateriei

Punerea n funciune a bateriei (ncrcarea) este o operaie specific strii n

care se livreaz bateria.

Bateriile pot fi livrate n trei variante tehnologice:

uscat descrcate (UD);

uscat ncrcate (UI);

ncrcate cu electrolit (IE).

Bateriile uscat descrcate (UD): se umplu cu electrolit cu densitatea 1,26

g/cm3, a crui temperatur trebuie s fie cuprins ntre 10 i 25 C. Nivelul de umplere

este cu 10 15 mm deasupra separatorilor. Dup un repaus de 3 4 ore se

completeaz nivelul cu acelai electrolit. ncrcarea se face cu un curent I1=1/10xC20

pn ce tensiunea ajunge la 2,4 V/element. Se reduce curentul la I2=1/20xC20 i se

menine constant pn la sfritul ncrcrii. ncrcarea se face de la redresor 35 40

h. Sfritul ncrcrii se consider atunci cnd tensiunea este 2,6 2,75 V/element i

densitatea electrolitului 1, 28 0,005 g/cm3 rmne constant timp de 3 4 ore.

Bateriile uscat ncrcate (UI): se umplu cu electrolit avnd densitatea 1,28

g/cm3 pn la 10 15 mm deasupra separatorilor. Se las n repaus 2 3 h dup care,

dac este cazul se completeaz nivelul cu electrolit de aceeai densitate. Dac bateria

are mai puin de 6 luni de la fabricaie i dac se monteaz pe un autovehicul ce

parcurge distane mari, bateria poate fi ncrcat de alternator, fr a mai fi necesar

o ncrcare prealabil.

Dac bateria are mai mult de 6 luni de la data fabricaiei, ori a stat n repaus

mai mult de 12 h dup umplere cu electrolit, ea trebuie supus ncrcrii cu un curent

I2=1/2xC20 pn ce tensiunea ajunge la 2,5 2,75 V/element i rmne constant timp

de 2 h.

Bateriile ncrcate cu electrolit (IE) (formate bloc), dac au stat n repaus dup

formare mai mult de 10 zile se supun unei ncrcri de completare cu un curent

I=1/20xC20 pn ce tensiunea ajunge la 2,6 2.75 V/element, respectiv 15,6 16,5

V/baterie i rmne constant 2 3 h.

c. Conservarea i depozitarea bateriilor

Timpul ct o baterie poate fi stocat depinde de starea n care se livreaz.

Astfel, bateriile umede ncrcate pot fi conservate 3 luni, cele uscat ncrcate 6 luni,

iar cele uscat descrcate timp de un an.

d. Verificarea i diagnosticarea bateriilor

Pentru verificarea strii tehnice ct i a caracteristicilor bateriilor de

acumulatori se execut urmtoarele operaii:

Controlul nivelului electrolitului


17

n timpul funcionrii nivelul electrolitului scade datorit electrolizei apei, prin

eliminarea de hidrogen i oxigen. Pentru ca plcile bateriei s nu vin n contact cu

aerul, fenomen ce duce la sulfatarea lor, refacerea nivelului electrolitului la 10 15 mm

peste nivelul plcilor se face prin adugare de ap distilat. Cnd scderea nivelului

se datorete pierderilor de electrolit din cuv prin vrsare, fisuri, etc., completarea se

va face cu electrolit de aceeai densitate ca cel din cuv. Controlul densitii

electrolitului

Starea de ncrcare a bateriei poate fi apreciat prin msurarea densitii

electrolitului, operaie ce se execut cu ajutorul densimetrului.

Densimetrul se compune dintr-un tub de sticl prevzut n partea superioar

cu o par de cauciuc.

n interiorul tubului se afl un plutitor gradat n uniti de densitate.

Cu ajutorul parei se absoarbe electrolit din celul i se citete valoarea

densitii n dreptul nivelului de pe plutitor. Aprecierea strii de ncrcare se poate face

conform tabelului 3.3.

Tab. 3.3 Indici de apreciere a strii tehnice a bateriei

Starea

de ncrcare a

bateriei

Densitatea

electrolitului

[g/cm3]

Tensiu

nea pe celul

[V]

100% 1,28 1,7

1,8

75% 1,24 1,6

1,7

50% 1,20 1,5

1,6

25% 1,16 1,3

1,4

descrcat sub 1,16 sub 1,3

Dac electrolitul are o temperatur diferit de +25 C, indicaiile date de

densimetru trebuie corectate cu un coeficient funcie de temperatura real. Cteva

exemple sunt prezentate n tabelul 3.4.

Tab. 3.4.Corecii de densitate pentru diferite temperaturi ale electrolitului

Temperatura

electrolitului (C) 40 25 10 5 20

Valoarea coreciei de

densitate 0,01

0,01 0,02 0,03

Dac bateria este descrcat mai mult de 25% iarna, sau mai mult de 50%

vara, ea trebuie scoas de pe autovehicul, verificat i pus la ncrcat.

Msurarea tensiunii n sarcin


18

n cazul bateriilor de tip clasic (cu punile de nseriere la exterior), aprecierea

strii de ncrcare, comportarea n sarcin i depistarea defectelor se poate face prin

msurarea tensiunii n sarcin pe elemente cu ajutorul voltmetrului cu furc.

ntre dinii furcii este prevzut o rezisten de sarcin, astfel nct ncercarea

s corespund unui curent foarte mare (minimum 100 A). Funcie de rezultatul obinut

se pot face aprecieri asupra strii de descrcare a fiecrui element conform tabelului

3.5 sau se pot diagnostica defectele (scurtcircuite ntre plci, deformri, ruperi de plci,

sulfatri, etc.).

Diferena de tensiune ntre elemente nu trebuie s depeasc 0,1 V.

La bateriile capsulate, aceste msurtori nu se pot efectua dect global, ntre

bornele principale ale bateriei.

Pe autoturism, ncercarea n sarcin se poate efectua n felul urmtor: se

ntrerupe aprinderea prin scoaterea fiei centrale, se racordeaz un voltmetru la

bornele bateriei, se cupleaz demarorul, urmrindu-se valoarea cderii de tensiune la

voltmetru. n cazul unei baterii bune, ncrcate normal, tensiunea la borne nu trebuie

s scad sub 9,5 10 V.

Verificarea unei baterii insuficient ncrcate, se poate face foarte simplu prin

aprinderea fazei mari n situaia cnd motorul este oprit. Dac filamentul este glbui i

lumineaz slab, bateria este descrcat sub limita normal.

e. Durata de funcionare ncrcarea complet, urmat de o descrcare

complet, constituie la acumulatorul electric un ciclu funcional.

Pentru acumulatoarele care nu lucreaz ciclic, durat de via se exprim n luni

sau ani de activitate, pn la atingerea pragului limit al capacitii.

Capacitatea acumulatoarelor acide cu plci de plumb are o anumit dinamic:

crete n prima treime a duratei de via, atingnd un maxim care depete cu 15

20% valoarea nominal a capacitii iar apoi scade treptat pn la 80% din valoarea

nominal, cnd se consider epuizat.

n prezent, durata de via a bateriilor acide cu plci de plumb este apreciat

la 250 400 cicluri convenionale de ncrcare descrcare sau cca. 4 ani.

3.3.2.5 Baterii acide performante

a. Baterii cu ntreinere redus sau fr ntreinere

Costurile ocazionate de ntreinerea unui acumulator auto clasic pentru o

durat medie de via de 4 ani sunt aproximativ egale cu preul de achiziie, iar

neglijarea ntreinerii sau o defectuoas ntreinere poate duce la degradarea

prematur.

Operaiile de ntreinere ale unei baterii clasice constau n completarea

nivelului electrolitului i eventuale ncrcri de la redresor.

Bateriile cu ntreinere redus i mai ales cele fr ntreinere reprezint soluia

la care nu mai sunt necesare operaii de ntreinere. S-a constatat c pierderea de ap

i autodescrcarea sunt cu att mai mari cu ct coninutul de stibiu din aliajul Pb Sb


19

pentru grtare este mai ridicat. Pierderea de ap pentru acelai tip de grtar crete cu

vechimea acumulatorului.

n cazul unui coninut de stibiu sub 3% pierderile de ap scad considerabil, dar

procentul nu poate scdea sub 2,5% deoarece: turnabilitatea se nrutete,

durabilitatea plumbului se micoreaz, scade rezistena la coroziune i implicit durata

de via.

O parte din productorii de baterii auto au abordat aceast soluie ea fiind mai

comod pentru tehnologia clasic iar rezultatele obinute sunt apropiate de cele ale

bateriilor fr ntreinere.

O alt soluie o reprezint utilizarea grtarelor din aliaje Pb Ca sau Pb Li,

cu reea adecvat de mas activ i electrolit, tehnologie ce st la baza bateriilor fr

ntreinere.

Principalele caracteristici ale bateriilor de nalt performan sunt:

o construcie nchis complet (capsulat), fr nici un aport de ap pe

parcursul vieii;

plci din aliaj plumb calciu, pentru un consum minim de ap, o

autodescrcare foarte redus i o putere de pornire constant ridicat;

separatoare din plci microporoase n form de buzunar pentru o putere

de pornire ridicat i o mare protecie la scurtcircuitarea plcilor, o durat de via

ridicat;

posibilitatea stocrii bateriei ncrcate i plin cu electrolit pentru o

perioad de 18 luni.

Avnd o suprafa activ a plcilor mai mare i separatori cu rezisten intern

redus, noua concepie a bateriilor permite creterea capacitii de pornire la

temperaturi sczute cu ca. 40% dar prin pstrarea aceluiai gabarit exterior. Acest

progres poate constitui un avantaj fie pentru ameliorarea capacitii de pornire a

motorului, fie pentru reducerea gabaritului i a greutii bateriei cu cca. 20 25%.

Bateriile cu ntreinere redus sunt definite (n normele DIN) ca baterii cu

eliminare redus de ap, la care nivelul electrolitului trebuie verificat doar la 15 luni de

exploatare, respectiv la 25.000 de km parcuri.

Bateriile fr ntreinere, sunt definite (n normele DIN) ca baterii la care nivelul electrolitului trebuie verificat doar la 25 de luni de exploatare, respectiv la

40.000 km parcuri. Dac o baterie fr ntreinere este ncrcat de la o surs

exterioar automobilului, este necesar ca tensiunea de alimentare s fie limitat la 2,3

2,4 V/element.

De la bateria auto fr ntreinere, la cea complet etan (fr buoane) se

poate trece uor dac se rezolv problema recombinrii totale, la nivelul celulelor a

degajrilor de hidrogen i oxigen prin utilizarea unui catalizator.

b. Baterii rezistente la cicluri alternante

Prin concepia lor, (grosimea plcilor, materialul separatorilor), bateriile de

pornire nu corespund dect cu anumite restricii aplicaiilor n care bateria este supus


20

unor descrcri profunde i repetate. Efectul unui astfel de regim ar fi o uzur puternic

a plcilor pozitive avnd ca urmri dezagregarea i sedimentarea pastei active.

n cazul bateriilor de pornire, rezistente la cicluri alternante, masa activ

pozitiv este susinut de o mpletitur de fibr de sticl din care este confecionat

separatorul, aceasta mpiedicnd sedimentarea precoce pe fundul bateriei a pastei

active.

n acest caz, durata de via, exprimat n cicluri complete de ncrcare

descrcare, este de ou ori mai mare comparativ cu bateriile

standard. Aceste baterii sunt marcate convenional cu litera

Z. c. Baterii rezistente la vibraii

n acest caz, micrile relative ale blocurilor de plci fa de carcas sunt

mpiedicate cu ajutorul unei rini sau cu ajutorul unor materiale plastice.

Conform normelor (DIN) aceste baterii trebuie s reziste la un regim de

ncercare la vibraii sinusoidale cu frecvena de 22 Hz timp de 20 de ore, cu o

acceleraie maxim de 6 g, aplicat pe direcie vertical. Aceste condiii sunt de cca.

10 ori mai severe dect condiiile impuse bateriilor standard.

Bateriile sunt destinate autovehiculelor utilitare i industriale care lucreaz de

obicei pe antier. Ele sunt marcate cu litera Rf.

d. Baterii de tip HD (Heavy Duty)

Aceste baterii reprezint o combinare ntre bateriile rezistente la cicluri

alternante i bateriile rezistente la vibraii. Ele sunt destinate vehiculelor industriale

supuse unor condiii grele de exploatare. Sunt marcate cu indicativul HD.

e. Baterii de tip S

Concepia lor este asemntoare celor rezistente la cicluri alternante dar

plcile lor sunt mai groase, i deci mai puin numeroase. n acest caz nu se specific

valoarea curentului de descrcare la rece.

Puterea lor de pornire este cu 35 40% mai mic dect a bateriilor de pornire

de acelai gabarit.

Sunt utilizate n cazul n care solicitarea ciclic este foarte puternic, putnd fi

destinate traciunii electrice.

3.3.2.6 Alte tipuri de baterii

n afar de bateriile acide cu plci de plumb mai exist i alte variante, unele

deja consacrate, altele aflate n faza de cercetare.

a. Baterii alcaline

n situaiile n care o baterie necesit ncrcri i descrcri frecvente, sau este

meninut n stare descrcat mai mult timp, bateriile acide cu plci nu sunt

recomandate, acestea fiind nlocuite cu baterii alcaline. Bateriile alcaline au o

ntreinere minim i sunt capabile s fac fa unor excese privind descrcarea sau

suprancrcarea puternic i prelungit.

Dezavantajul bateriilor alcaline este acela c, la aceeai parametrii funcionali

au un gabarit mai mare, avnd o densitate de energie mai joas, fiind n acelai timp


21

mai scumpe dect bateriile acide cu plci de plumb. n schimb prezint o durat de

via net superioar.

Bateriile alcaline au aprut n urm cu cca. 80 de ani i de atunci tehnologia

lor a evoluat continuu i s-a diversificat n raport de varietatea tipurilor de electrozi

impus de modificarea concepiilor constructive i mai ales de exigenele funcionale.

Alturi de electrozii masivi necesari acumulatoarelor de mare capacitate au aprut

electrozi tot mai subiri, pn la dimensiunea unei folii, destinai aparaturii electronice.

Electrolitul utilizat este alcalin i poate fi NaOH sau KOH.

n cazul bateriilor alcaline clasice exist dou tipuri de electrozi catod: de nichel

i de argint, i trei tipuri de electrozi anod: de fier, de cadmiu, de zinc. Din combinarea

acestora rezult principalele cupluri electrochimice: Ni-Fe, Ni-Cd, Ni-Zn, Ag-Zn, Ag-

Cd.

Dintre acestea mai utilizate n cadrul autovehiculelor sunt bateriile Ni-Cd (NICAD).

n cazul bateriilor Ni-Cd pentru autovehicule, fig. 3.54, electrodul pozitiv este

hidroxidul de nichel (NiOOH),

electrodul negativ este cadmiul

iar electrolitul este hidroxidul de

potasiu.

Electrozii sunt de tip sinterizat.

Procesul de ncrcare

implic migrarea oxigenului de la

plcile la plcile + i invers la descrcare.

La ncrcare complet la placa se

formeaz cadmiu pur (spongios) iar la placa +

hidrat de nichel, n baza reaciei urmtoare:

Figura 3.54 Apa este evacuat sub form de Schema de principiu a bateriei

alcaline Ni-Cd hidrogen i oxigen, pe tot parcursul ncrcrii.

n timpul ncrcrii i descrcrii densitatea electrolitului se menine

neschimbat, deci starea bateriei nu poate fi apreciat prin msurarea densitii

electrolitului.

Tensiunea pe fiecare celul n stare complet ncrcat este 1,4 V, dar aceasta

scade rapid la 1,3 V scurt timp dup nceperea descrcrii. Bateria se consider

descrcat cnd tensiunea pe celul este 1,1 V.

n concluzie, principalele caliti ale bateriei alcaline Ni-Cd sunt:

durat mare de via;

posibilitatea rencrcrii rapide;

putere i energie masic ridicat, iar ca inconveniente:

pre ridicat;

posibiliti reduse de cunoatere a gradului de ncrcare;

toxicitate ridicat;

rezerve limitate de cadmiu (cca. 20.000 tone/an).


22

Multe cercetri au avut ca scop obinerea de baterii care s realizeze o mare

densitate de energie, necesar n cazul traciunii electrice.

n tabelul 3.5 se prezint comparativ densitatea de energie pentru mai multe

tipuri de

baterii.

tab. 3.5

tipul bateriei

densitatea

energie wh/kg

de

acid cu plci de Pb 30

nichel fier 45

sodiu sulf 90

zinc aer 180

hidrogen oxigen

combustibil)

(celul 500

b. Bateria sodiu - sulf

Dezvoltat n ultimii 30 de ani, bateria a depit stagiul experimental

echipnd n prezent o serie de automobile electrice europene.

n afar de energia masic (densitatea de energie) superioar bateriei acide

cu plci de plumb i a bateriei Ni-Cd, aceasta prezint i alte avantaje:

autodescrcare inexistent;

funcionare fr ntreinere ntre -20 ... +60 C;

determinare uoar a gradului de ncrcare. iar ca principale

dezavantaje:

putere masic redus;

fragilitate mecanic determinat de existena pieselor ceramice;

necesitatea de a se asigura o temperatur ridicat (350 C); problema

de securitate (aprinderea sodiului).

Schema constructiv a bateriei este prezentat n fig. 3.55.

Bateria cuprinde un catod format din

sodiu lichid, n care este amplasat un colector

de curent. Acesta este un electrod solid de alumin. ntreg ansamblul este nconjurat de o cutie de metal, care este n contact cu anodul constituit dintr-un electrod de sulf.

Reacia specific este:

2Naincarcare+ 3S descarcareNa2 S


23

Celulele sunt foarte mici, utiliznd doar 15 g de sodiu. Aceasta prezint dou

avantaje importante: securitate mrit,

innd cont de posibilitatea aprinderii sodiului i posibilitatea

distribuirii celulelor n Figura 3.55 cadrul automobilului. Capacitatea

fiecrei Bateria Sodiu - Sulf celule este de 10 Ah iar tensiunea 2 V.

Un motor electric alimentat de o astfel de baterie constituie n prezent o

concuren serioas pentru motorul cu ardere intern.

c. Bateria sodiu clorur de nichel Este

asemntoare cu bateria sodiu sulf d.

Bateria zinc aer

Dup ce a fost neglijat mult timp a revenit n actualitate prin cercetrile

efectuate n SUA (DEMI) i Israel (Luz EFL). Destinat electromobilelor permite o

autonomie de 300 km asigurnd o energie masic de 300 wh/kg.

e. Bateria zinc brom (ZnBr2)

Studiul a nceput n anii 70, prezentnd avantajul posibilitii fabricrii n serie

mare. Principalele componente sunt din material plastic (electrozi din carbon plastic,

separatori din polietilen). Funcioneaz la temperatura mediului dar prezint i o serie

de limite constnd n complexitatea dispozitivului mecanic, nocivitatea bromului gazos,

durat de via limitat.

Permite obinerea unei autonomii a electromobilelor de 260 km, la o vitez de

50

km/h.

f. Bateria LiAl FeS (FeS2)

Temperatura de funcionare este ridicat (350 500 C). Este sigur, nu

posed componeni periculoi. Energia masic este 100 wh/kg pentru varianta FeS i

225 wh/kg pentru FeS2. Debutul industrial este prevzut pentru 2002 2005.

g. Bateria Litiu - polimer

Electrodul negativ de LiAl de la varianta precedent a fost nlocuit cu un

electrod organic, sau litiul este intercalat n reeaua polimeric.

Pe termen lung se preconizeaz un succes deosebit al acestei baterii

prezentnd urmtoarele caliti: energia masic 300 wh/kg, putere masic 300 w/kg,

durata de via: 1000 cicluri de ncrcare descrcare, timp de rencrcare: 20 minute.

O baterie avnd 20 30 kwh asigur automobilului electric o autonomie de peste 300

km


24

Bateria

Documents

Transcript of Bateria