Виды современных аккумуляторов для автомобилей и перспективы развития

Мечта об энергии: какими могут быть аккумуляторы будущего

В последние годы мы часто слышали, что вот-вот — и человечество получит аккумуляторы, которые будут способны питать наши гаджеты неделями, а то и месяцами, при этом очень компактные и быстрозаряжаемые. Но воз и ныне там. Почему до сих пор не появились более эффективные аккумуляторы и какие существуют разработки в мире, читайте под катом.

Сегодня ряд стартапов близки к созданию безопасных компактных аккумуляторов со стоимостью хранения энергии около 100 долларов за кВт⋅ч. Это позволило бы решить проблему электропитания в режиме 24/7 и во многих случаях перейти на возобновляемые источники энергии, а заодно снизило бы вес и стоимость электромобилей.

Но все эти разработки крайне медленно приближаются к коммерческому уровню, что не позволяет ускорить переход с ископаемых на возобновляемые источники. Даже Илон Маск, который любит смелые обещания, был вынужден признать, что его автомобильное подразделение постепенно улучшает литий-ионные аккумуляторы, а не создаёт прорывные технологии.

Многие разработчики верят, что будущие аккумуляторы станут иметь совсем другую форму, строение и химический состав по сравнению с литий-ионными, которые в последнее десятилетие вытеснили иные технологии со многих рынков.

Основатель компании SolidEnergy Systems Кичао Ху (Qichao Hu), в течение десяти лет разрабатывавший литий-металлический аккумулятор (анод металлический, а не графитовый, как в традиционных литий-ионных), утверждает, что главная проблема при создании новых технологий хранения энергии заключается в том, что при улучшении какого-то одного параметра ухудшаются остальные. К тому же сегодня существует столько разработок, авторы которых громко утверждают о своём превосходстве, что стартапам очень трудно убедить потенциальных инвесторов и привлечь достаточно средств для продолжения исследований.

Согласно отчёту Lux Research, за последние 8—9 лет компания вложила в исследование хранения энергии около 4 млрд долларов, из которых стартапам, создающим «технологии нового поколения», в среднем досталось по 40 млн долларов. При этом Tesla вложила около 5 млрд долларов в Gigafactory, занимающуюся производством литий-ионных аккумуляторов. Такой разрыв очень трудно преодолеть.

По словам Герда Седера (Gerd Ceder), профессора в области материаловедения Калифорнийского университета в Беркли, создание маленькой производственной линии и решение всех производственных проблем для налаживания выпуска аккумуляторов обходится примерно в 500 млн долларов. Автопроизводители могут годами тестировать новые аккумуляторные технологии, прежде чем решить, приобретать ли создавшие их стартапы. Даже если новая технология выходит на рынок, нужно преодолеть опасный период наращивания объёмов и поиска клиентов. К примеру, компании Leyden Energy и A123 Systems потерпели неудачу, несмотря на перспективность их продуктов, поскольку финансовые потребности оказались выше расчётных, а спрос не оправдал ожиданий. Ещё два стартапа, Seeo и Sakti3, не успели выйти на массовые объёмы производства и значительный уровень дохода и были куплены за гораздо меньшие суммы, чем ожидали первичные инвесторы.

В то же время три основных мировых производителя аккумуляторов — Samsung, LG и Panasonic — не слишком заинтересованы в появлении инноваций и радикальных переменах, они предпочитают незначительно улучшать свою продукцию. Так что все стартапы, предлагающие «прорывные технологии», сталкиваются с основной проблемой, о которой они предпочитают не упоминать: литий-ионные аккумуляторы, разработанные в конце 1970-х, продолжают совершенствоваться.

Но всё же — какие технологии могут прийти на смену вездесущим литий-ионным аккумуляторам?

Литий-воздушные «дышащие» аккумуляторы

В литий-воздушных аккумуляторах в качестве окислителя используется кислород. Потенциально они могут быть в разы дешевле и легче литий-ионных аккумуляторов, а их ёмкость способна оказаться гораздо больше при сравнимых размерах. Главные проблемы технологии: значительная потеря энергии за счёт теплового рассеивания при зарядке (до 30 %) и относительно быстрая деградация ёмкости. Но есть надежда, что в течение 5—10 лет эти проблемы удастся решить. Например, в прошлом году была представлена новая разновидность литий-воздушной технологии — аккумулятор с нанолитическим катодом.

Зарядное устройство Bioo

Это устройство в виде специального горшка для растений, использующего энергию фотосинтеза для зарядки мобильных гаджетов. Причём оно уже доступно в продаже. Устройство может обеспечивать две-три сессии зарядки в день с напряжением 3,5 В и силой тока 0,5 А. Органические материалы в горшке взаимодействуют с водой и продуктами реакции фотосинтеза, в результате получается достаточно энергии для зарядки смартфонов и планшетов.

Представьте себе целые рощи, в которых каждое дерево высажено над таким устройством, только более крупным и мощным. Это позволит снабжать «бесплатной» энергией окружающие дома и будет веской причиной для защиты лесов от вырубки.

Аккумуляторы с золотыми нанопроводниками

В Калифорнийском университете в Ирвайне разработали нанопроводниковые аккумуляторы, которые могут выдерживать более 200 тыс. циклов зарядки в течение трёх месяцев без каких-либо признаков деградации ёмкости. Это позволит многократно увеличить жизненный цикл систем питания в критически важных системах и потребительской электронике.

Нанопроводники в тысячи раз тоньше человеческого волоса обещают светлое будущее. В своей разработке учёные применили золотые провода в оболочке из диоксида марганца, которые помещены в гелеобразный электролит. Это предотвращает разрушение нанопроводников при каждом цикле зарядки.

Магниевые аккумуляторы

В Toyota работают над использованием магния в аккумуляторах. Это позволит создавать маленькие, плотно упакованные модули, которым не нужны защитные корпуса. В долгосрочной перспективе такие аккумуляторы могут быть дешевле и компактнее литий-ионных. Правда, случится это ещё не скоро. Если случится.

Твердотельные аккумуляторы

В обычных литий-ионных аккумуляторах в качестве среды для переноса заряженных частиц между электродами используется жидкий легковоспламеняющийся электролит, постепенно приводящий к деградации аккумулятора.

Этого недостатка лишены твердотельные литий-ионные аккумуляторы, которые сегодня считаются одними из самых перспективных. В частности, разработчики Toyota опубликовали научную работу, в которой описали свои эксперименты с сульфидными сверхионными проводниками. Если у них всё получится, то будут созданы аккумуляторы на уровне суперконденсаторов — они станут полностью заряжаться или разряжаться всего за семь минут. Идеальный вариант для электромобилей. А благодаря твердотельной структуре такие аккумуляторы будут гораздо стабильнее и безопаснее современных литий-ионных. Расширится и их рабочий температурный диапазон — от –30 до +100 градусов по Цельсию.

Учёные из Массачусетского технологического института в содружестве с Samsung также разработали твердотельные аккумуляторы, превосходящие по своим характеристикам современные литий-ионные. Они безопаснее, энергоёмкость выше на 20—30 %, да к тому же выдерживают сотни тысяч циклов перезарядки. Да ещё и не пожароопасны.

Топливные ячейки

Совершенствование топливных ячеек может привести к тому, что смартфоны мы будем заряжать раз в неделю, а дроны станут летать дольше часа. Учёные из Пхоханского университета науки и технологии (Южная Корея) создали ячейку, в которой объединили пористые элементы из нержавеющей стали с тонкоплёночным электролитом и электродами с минимальной теплоёмкостью. Конструкция оказалась надёжнее литий-ионных аккумуляторов и работает дольше них. Не исключено, что разработка будет внедрена в коммерческие продукты, в первую очередь в смартфоны Samsung.

Графеновые автомобильные аккумуляторы

Многие специалисты считают, что будущее — за графеновыми аккумуляторами. В компании Graphenano разработали аккумулятор Grabat, который может обеспечить запас хода электромобиля до 800 км. Разработчики утверждают, что аккумулятор заряжается всего за несколько минут — скорость зарядки/разрядки в 33 раза выше, чем у литий-ионных. Быстрая разрядка особенно важна для обеспечения высокой динамики разгона электромобилей.

Читайте также:  Выбор магнитолы 24 вольта, как подключить автомагнитолу для грузовиков и автобусов

Ёмкость 2,3-вольтового Grabat огромна: около 1000 Вт⋅ч/кг. Для сравнения, у лучших образцов литий-ионных аккумуляторов — на уровне 180 Вт⋅ч/кг.

Микросуперконденсаторы, изготовленные с помощью лазера

Учёные из Университета Райса добились прогресса в разработке микросуперконденсаторов. Один из главных недостатков технологии — дороговизна изготовления, но применение лазера может привести к существенному удешевлению. Электроды для конденсаторов вырезаются лазером из пластикового листа, что многократно снижает трудоёмкость производства. Такие аккумуляторы могут заряжаться в 50 раз быстрее литий-ионных, а разряжаются медленнее используемых сегодня суперконденсаторов. К тому же они надёжны, в ходе экспериментов продолжали работать даже после 10 тыс. сгибаний.

Натрий-ионные аккумуляторы

Группа французских исследователей и компаний RS2E разработала натрий-ионные аккумуляторы для ноутбуков, в которых используется обычная соль. Принцип работы и процесс изготовления держатся в секрете. Ёмкость 6,5-сантиметрового аккумулятора — 90 Вт⋅ч/кг, что сравнимо с массовыми литий-ионными, но он выдерживает пока не более 2 тыс. циклов зарядки.

Пенные аккумуляторы

Другая тенденция в разработке технологий хранения энергии — создание трёхмерных структур. В частности, компания Prieto создала аккумулятор на основе субстрата пенометалла (меди). Здесь нет легковоспламеняющегося электролита, у такого аккумулятора большой ресурс, он быстрее заряжается, его плотность в пять раз выше, а также он дешевле и меньше современных аккумуляторов. В Prieto надеются сначала внедрить свою разработку в носимую электронику, но утверждают, что технологию можно будет распространить шире: использовать и в смартфонах, и даже в автомобилях.

Быстрозаряжаемый «наножелток» повышенной ёмкости

Ещё одна разработка Массачусетского технологического института — наночастицы для аккумуляторов: полая оболочка из диоксида титана, внутри которой (как желток в яйце) находится наполнитель из алюминиевой пудры, серной кислоты и оксисульфата титана. Размеры наполнителя могут меняться независимо от оболочки. Применение таких частиц позволило в три раза увеличить ёмкость современных аккумуляторов, а длительность полной зарядки снизилась до шести минут. Также снизилась скорость деградации аккумулятора. Вишенка на торте — дешевизна производства и простота масштабирования.

Алюминий-ионный аккумулятор сверхбыстрой зарядки

В Стэнфорде разработали алюминий-ионный аккумулятор, который полностью заряжается примерно за одну минуту. При этом сам аккумулятор обладает некоторой гибкостью. Главная проблема — удельная ёмкость примерно вдвое ниже, чем у литий-ионных аккумуляторов. Хотя, учитывая скорость зарядки, это не так критично.

Alfa battery — две недели на воде

Если компании Fuji Pigment удастся довести до ума свой алюминий-воздушный аккумулятор Alfa battery, то нас ждёт появление носителей энергии, ёмкость которых в 40 раз больше ёмкости литий-ионных. Более того, аккумулятор перезаряжается доливкой воды, простой или подсоленной. Как утверждают разработчики, на одном заряде Alfa сможет работать до двух недель. Возможно, сначала такие аккумуляторы появятся на электромобилях. Представьте себе автозаправку, на которую вы заезжаете за водой.

Аккумуляторы, которые можно сгибать, как бумагу

Компания Jenax создала гибкий аккумулятор J.Flex, похожий на плотную бумагу. Его даже можно складывать. К тому же он не боится воды и потому очень удобен для использования в одежде. Или представьте себе наручные часы с аккумулятором в виде ремешка. Эта технология позволит и уменьшить размер самих гаджетов, и увеличить носимый объём энергии. Другой сценарий — создание гибких складных смартфонов и планшетов. Нужен экран побольше? Просто разверните сложенный вдвое гаджет.

Как утверждают разработчики, тестовый образец выдерживает 200 тыс. складываний без потери ёмкости.

Эластичные аккумуляторы

Над созданием гибких носителей энергии работают во многих компаниях. А команда учёных из Университета штата Аризона пошла дальше и с помощью особой механической конструкции создала аккумулятор в виде эластичной ленты. Не исключено, что идея будет развита и позволит встраивать аккумуляторы в одежду.

Мочевой аккумулятор

В 2013 году Фонд Билла Гейтса вложился в продолжение исследований Bristol Robotic Laboratory по созданию аккумуляторов, работающих на моче. Весь цимес в использовании «микробных топливных ячеек»: в них содержатся микроорганизмы, расщепляющие мочу и вырабатывающие электричество. Кто знает, возможно, скоро поход в туалет будет не только потребностью, но и в буквальном смысле полезным занятием.

Ryden — углеродные аккумуляторы с быстрой зарядкой

В 2014 году компания Power Japan Plus сообщила о планах по выпуску аккумуляторов, в основе которых лежат углеродные материалы. Их можно было производить на том же оборудовании, что и литий-ионные. Углеродные аккумуляторы должны работать дольше и заряжаться в 20 раз быстрее литий-ионных. Был заявлен ресурс в 3 тыс. циклов зарядки.

Органический аккумулятор, почти даром

В Гарварде была создана технология органических аккумуляторов, стоимость производства которых составляла бы 27 долларов за кВт⋅ч. Это на 96 % дешевле аккумуляторов на основе металлов (порядка 700 долларов за кВт⋅ч). В изобретении применяются молекулы хинонов, практически идентичные тем, что содержатся в ревене. По эффективности органические аккумуляторы не уступают традиционным и могут без проблем масштабироваться до огромных размеров.

Просто добавь песка

Эта технология представляет собой модернизацию литий-ионных аккумуляторов. В Калифорнийском университете в Риверсайде вместо графитовых анодов использовали обожжённую смесь очищенного и измельчённого песка (читай — кварца) с солью и магнием. Это позволило повысить производительность обычных литий-ионных аккумуляторов и примерно втрое увеличить их срок службы.

Быстрозаряжаемые и долгоживущие

В Наньянском технологическом университете (Сингапур) разработали свою модификацию литий-ионного аккумулятора, который заряжается на 70 % за две минуты и служит в 10 раз дольше обычных литий-ионных. В нём анод изготовлен не из графита, а из гелеобразного вещества на основе диоксида титана — дешёвого и широко распространённого сырья.

Аккумуляторы с нанопорами

В Мэрилендском университете в Колледж-Парке создали нанопористую структуру, каждая ячейка которой работает как крохотный аккумулятор. Такой массив заряжается 12 минут, по ёмкости втрое превосходит литий-ионные аккумуляторы такого же размера и выдерживает около 1 тыс. циклов зарядки.

Генерирование электричества

Энергия кожи

Тут речь идёт не столько об аккумуляторах, сколько о способе получения энергии. Теоретически, используя энергию трения носимого устройства (часов, фитнес-трекера) о кожу, можно генерировать электричество. Если технологию удастся достаточно усовершенствовать, то в будущем в некоторых гаджетах аккумуляторы станут работать просто потому, что вы носите их на теле. Прототип такого наногенератора — золотая плёнка толщиной 50 нанометров, нанесённая на силиконовую подложку, содержащую тысячи крошечных ножек, которые увеличивают трение подложки о кожу. В результате возникает трибоэлектрический эффект.

uBeam — зарядка по воздуху

uBeam — любопытный концепт передачи энергии на мобильное устройство с помощью ультразвука. Зарядное устройство испускает ультразвуковые волны, которые улавливаются приёмником на гаджете и преобразуются в электричество. Судя по всему, в основе изобретения лежит пьезоэлектрический эффект: приёмник резонирует под действием ультразвука, и его колебания генерируют энергию.

Читайте также:  Коробка передач: назначение, виды коробок передач, их преимущества и недостатки

Схожим путём пошли и учёные из Лондонского университета королевы Марии. Они создали прототип смартфона, который заряжается просто благодаря внешним шумам, в том числе от голосов людей.

StoreDot

Зарядное устройство StoreDot разработано стартапом, появившимся на базе Тель-Авивского университета. Лабораторный образец смог зарядить аккумулятор Samsung Galaxy 4 за 30 секунд. Сообщается, что устройство создано на базе органических полупроводников, изготовленных из пептидов. В конце 2017 года в продажу должен поступить карманный аккумулятор, способный заряжать смартфоны за пять минут.

Прозрачная солнечная панель

В Alcatel был разработан прототип прозрачной солнечной панели, которая помещается поверх экрана, так что телефон можно заряжать, просто положив на солнце. Конечно, концепт не идеален с точки зрения углов обзора и мощности зарядки. Но идея красивая.

Год спустя, в 2014-м, компания Tag Heuer анонсировала новую версию своего телефона для понтов Tag Heuer Meridiist Infinite, у которого между внешним стеклом и самим дисплеем должна была быть проложена прозрачная солнечная панель. Правда, непонятно, дошло ли дело до производства.

Что нового в аккумуляторах: 10 фактов и новостей в 2021-м

Что на самом деле нового происходит в мире аккумуляторов для потребительской электроники и электромобилей? Предлагаем взглянуть на 10 наиболее интересных фактов и новостей за прошедший год.

В большой пучине пустых обещаний и ничем не подкреплённых анонсов нам помог разобраться доктор наук Крис Хорн (Chris Horn) из Ирландии.

Забегая наперёд, к 2021-му году мы не получили ни одной революции аккумуляторных технологий. Короли рынка всё ещё литий-ионные аккумуляторы. Да, им уже 30 лет в обед, но достойной альтернативы все ещё не появилось. И на ближайшее будущее особых надежд никто не питает даже среди учёных.

Кто такой Крис Хорн и почему мы прислушались к его мнению?

Крис Хорн (Chris Horn) — крупный деятель научного плацдарма Ирландии, доктор наук, предприниматель, промышленник, управленец, председатель в именитых ВУЗах страны. Известен по таким компаниям, как IONA Technologies, IBEC, Sophia Search, Science Gallery. Имеет множество наград за научный вклад в Ирландии.

Крис Хорн о современной ситуации в мире аккумуляторов

«Мы все стали намного лучше осведомлены об улучшениях в технологии аккумуляторов. Просто потому что мы ищем новейшие ноутбуки, смартфоны и гаджеты.

Значительную часть их размера и веса составляет аккумулятор. А ведь всем нам нужны устройства полегче и покомпактнее.

Время, доступное между подзарядками, также влияет на наши решения о покупке. Но многократная подзарядка сокращает срок службы батареи. И всё чаще производители не предусматривают возможность замены батареи».

В 2021-м году Крис Хорн высказался об эволюционной характеристике современных аккумуляторов. Мы хотели бы запечатлеть его высказывания в контексте ключевых событий 2020-го, так как они однозначно заслуживают нашего с вами внимания.

Что нового у аккумуляторов электроники: 10 интересных фактов

Многие из вас наверняка сразу же снимут с уст слово «электромобили», но это лишь распиаренная инвесторами тема. Касаемо аккумуляторных технологий мы предпочитаем научный подход. Давайте посмотрим, что получилось в итоге.

1. Системы хранения энергии

Возобновляемые источники энергии, такие как ветер и солнце, уже давно не фантазия утопистов. Даже в нашей стране ветряки существовали ещё при СССР, крупнейшие солнечные электростанции вы найдёте вдоль южных границ на Алтае, в Оренбурге, Ставрополе, Крыму и так далее.

В таких системах возникает необходимость балансировать нагрузку (например, из-за капризов погоды).

По всему миру все последние годы активно развиваются проекты и строятся комплексы по сохранению энергии в аккумуляторах. В России в том числе — вот вам пример, а вот другой. Гигантские накопительные батареи обеспечивают ёмкости на сотни мегаватт-час и подстраиваются к городским или промышленным энергосистемам — и это настоящий тренд 2021.

2. Климатические условия для аккумуляторов

Если раньше для электротранспорта (Electric Vehicle, EV) более всего важно было обеспечить как можно большее расстояние пробега на одном заряде в принципе, то за прошлый год учёные озаботились этой характеристикой в экстремальных условиях эксплуатации. Например, зимой в России или Канаде. Либо в супер-жарких климатических регионах.

Тяговые аккумуляторные батареи в электротранспорте «не любят» отклонения от температурной нормы (ниже -20°C и выше +50°C для Li-Ion). Дальность хода снижается, срок службы сокращается.

Нужны климатические адаптации — подогреватели, охладители и так далее. За прошедший 2020-й год в отрасли возникли масштабные проекты и стартапы в этой области. Финансируют это сами автопроизводители. Опытное применение на практике мы увидим в течение 2021-го года в электромобилях, гироскутерах, электроскейтах, велосипедах и самокатах на аккумуляторах и так далее.

3. Безопасность литиевых аккумуляторов

За последний год было получено более десятка сообщений о возгорании литий-ионных аккумуляторов в электромобилях. Ни один из этих случаев не связан с ДТП. Просто припаркованный или заряжаемый электромобиль самопроизвольно загорелся.

Из-за многочисленных самовоспламенений были отозваны целиком партии электромобилей во всём мире:

  • Hyundai Kona EV (источник) в октябре 2020 года;
  • Chevy Bolt EV от General Motors (источник) в ноябре 2020 года.

Вот каким предостережением поделился Крис Хорн : « Если у вас есть лодочный прицеп, то будьте предельно осторожны при спуске лодки на воду, чтобы не погрузить аккумулятор электромобиля в водоём! » Автопроизводители вынуждены теперь печатать это в инструкциях к электромобилям, исходя из опыта нескольких случаев в 2020-м.

4. Литий — новое «белое золото»

По крайней мере, так считают участники глобальной торговли сырьевыми товарами. Мировой спрос на литий увеличился благодаря батареям для электромобилей.

Узнайте всё про литий для аккумулятора: откуда он берётся, почему дорожает?

Например, производство аккумуляторов Tesla зашло так далеко, что компания намеревается целиком взять под контроль все поставки редкоземельных металлов. Сейчас она уже владеет промышленностью по добыче лития.

5. Кобальт дорожает

Ещё один чуть менее важный для аккумуляторного рынка химический элемент — кобальт. Он тоже дорожает, так как используется в большинстве современных аккумуляторов электромобилей. Материал составляет при этом значительную часть стоимости тяговых батарей.

Демократическая Республика Конго контролирует большую часть мирового производства кобальта на данный момент (источник). Высокий спрос вынуждает предприятия по добыче идти на нарушения законов. В 2020-м даже были заявления о детском труде и нарушениях прав человека в Республике Конго при разработке этого ценного ресурса.

6. Усовершенствование аккумуляторов больше не выгодно откладывать

Может показаться, что аккумуляторы не совершенствуют нарочно — ведь можно ещё выжать все «соки» из существующих разработок. Однако действительность играет против воли хитрых маркетологов и жадных бизнесменов

Индустрия электромобилей нуждается в новых технологиях как никогда.

Автопроизводителям EV не хватает чуть более надёжных, безопасных и «дальнобойных» по расстоянию пробега аккумуляторов, чтобы окончательно победить индустрию двигателя внутреннего сгорания. Вот только учёные всё ещё не готовы предложить готовые коммерческие образцы своих стартапов и изобретений. Их несовершенство препятствует здоровой конкуренции с 30-летней литий-ионной технологией.

Читайте также:  Как выбрать автошколу правильно: полезные советы

7. Твердотельный электролит из Стэнфорда

Существует мнение, что если в аккумуляторах когда-то и случится революция, то это будет связано с твердотельным электролитом. В 2020-м году компания QuantumScape под крылом Стэнфордского университета в Калифорнии (США) вышла на финишную прямую в создании гибкого керамического электролита для твердотельной батареи (источник).

Плюсы аккумулятора QuantumScape:

  • • 15-минутная зарядка среднестатистического электромобиля;
  • • в 2 раза увеличенный срок службы (6 лет в гаджетах, более 12 лет в EV).

В сентябре 2020-го года QuantumScape стала публичной компанией. Сейчас её стоимость составляет 16 миллиардов долларов и продолжает расти.

8. Китайцы тоже могут

Известный китайский поставщик аккумуляторов для iPhone и прочих мобильных устройств, промышленной электроники и электромобилей компания Contemporary Amperex Technology (CATL) тоже сделал анонс в 2020-м году. Речь о новой аккумуляторной технологии для автоконцернов.

Плюсы аккумулятора Amperex:

  • • срок службы более 16 лет;
  • • гарантия на 2 миллиона километров пробега.

Вместе с Volkswagen компания CATL уже строит завод в Германии (источник). Начало производства аккумуляторов с 16-летним сроком службы запланировано на конец 2021-го года.

9. Сульфатный твердотельный электролит

На эту технологию сделали ставку в Solid Power (стартап из Колорадо, США). Инвестиции в проект уже сделали Ford, BMW, Hyundai.

В Азии также заинтересованы в твердотельных батареях на сульфатном твердотельном электролите (источник). Своё одобрение в материальной поддержке изъявили такие гиганты, как Toyota, Panasonic, Samsung и LG Energy.

10. European Battery Innovation

Проект European Battery Innovation стоит примерно столько же (источник), сколько за год Россия тратит на всю систему здравоохранения (источник). В 2020-м году сумма составила 11,9 млрд евро. Деньги идут на совершенствование аккумуляторных технологий.

  • • сам Европейский Союз (бюджетные вложения в размере 2,9 млрд евро);
  • • 12 различных государств-участников проекта;
  • • 42 коммерческих организаций и производителей.

Мы скептически относимся к анонсам и заявлениям производителей аккумуляторов, стартапов и коммерсантов. Подробнее о причинах мы рассказывали в нашей статье: «Действительно ли технология аккумуляторов достигла своего предела и остановилась в развитии?».

Однако совсем игнорировать явные изменения и явления в индустрии нельзя. Мы хотели поделиться с вами свежими и достойными вашего внимания событиями, важность которых подтверждает и доктор наук Крис Хорн .

Напишите в комментарии, какие на ваш взгляд события из аккумуляторного бизнеса достойны упоминания или отправьте сообщение нам ВКонтакте @NeovoltRu.

Подпишитесь на нашу группу, чтобы узнавать новости из мира автономности гаджетов, об их улучшении и прогрессе в научных исследованиях аккумуляторов. Подключайтесь к нам в Facebook и Twitter. Мы также ведём насыщенный блог в «Дзене» и на Medium — заходите посмотреть.

masterok

Мастерок.жж.рф

Хочу все знать

Жаль вас расстраивать, но она уже прошла. Просто растянулась на пару десятилетий и потому осталась почти незамеченной.

Дело в том, что изобретение литий-ионных батарей стало апогеем эволюции химических аккумуляторов.

Химические источники тока основаны на окислительно-восстановительной реакции между элементами. В периодической таблице существует всего 90 природных элементов, которые могут участвовать в такой реакции. Так вот, литий оказался металлом с предельными характеристиками: самой низкой массой, самым низким электродным потенциалом (–3,05 В) и самой высокой токовой нагрузкой (3,83 А·ч/г).

Литий является лучшим активным веществом для катода из существующих на Земле. Использование других элементов может улучшить одну характеристику и неизбежно ухудшит другую. Именно поэтому уже 30 лет продолжаются эксперименты именно с литиевыми батареями — комбинируя материалы, среди которых бессменно есть литий, исследователи создают типы аккумуляторов с нужными характеристиками, которые находят очень узкое применение. Старый-добрый аккумулятор с катодом из оксида литий-кобальта, который пришел к нам аж из 80-х годов прошлого века, до сих пор можно считать самым распространенным и универсальным благодаря отличному сочетанию напряжения, токонагрузки и энергетической плотности.

Поэтому, когда очередной стартап устами СМИ громко обещает миру энергетическую революцию со дня на день, ученые скромно умалчивают о том, что у новых батарей есть некоторые проблемы и ограничения, которые только предстоит решить. Решить их обычно не получается.

Главная проблема «революционных» батарей

Сегодня существует множество типов аккумуляторов с разным химических составом, в том числе и без использования лития. Каждый из типов со своими характеристиками нашел свое применение в определенном виде техники. Легкие, тонкие и с высоким напряжением литий-кобальтовые аккумуляторы давно прописались в компактных смартфонах. Выносливые, мощные, но очень габаритные литий-титанатные батареи уместились в общественном транспорте. А малоемкие пожаробезопасные литий-фосфатные ячейки используются в виде больших массивов на электростанциях.
Но всё же самыми востребованными являются именно литий-кобальтовые батареи для потребительской мобильной техники. Главные критерии, которым они отвечают, — высокое напряжение 3,6 В при сохранении высокой энергоемкости на единицу объема. К сожалению, многие альтернативные виды литиевых батарей имеют гораздо меньшее напряжение — ниже 3,0 В и даже ниже 2,0 В — запитать от которых современный смартфон невозможно.

Компенсировать проседание любой из характеристик можно объединением батарей в ячейки, но тогда растут габариты. Так что если очередная перспективная батарея с чудо-характеристиками оказывается непригодной для применения в мобильной технике или электромобилях, ее будущее почти гарантированно предрешено. Зачем нужен аккумулятор со сроком жизни в 100 тысяч циклов и быстрой зарядкой, от которого можно запитать разве что наручные часы со стрелками?

Неудачные эксперименты

Не все из описанных далее аккумуляторов можно считать неудачными — некоторые требуют очень долгой доработки, некоторые могут найти свое применение не в смартфонах, а специализированной технике. Тем не менее, все эти разработки позиционировали как замену литий-ионных батарей в смартфонах.

В 2007 году американский стартап Leyden Energy получил $4,5 млн инвестиций от нескольких венчурных фондов на создание, как они сами заявляли, литий-ионных батарей нового поколения. Компания использовала новый электролит (Solvent-in-Salt) и кремниевый катод, которые позволили значительно увеличить энергоемкость и стойкость к высоким температурам вплоть до 300 °C. Попытки сделать на основе разработок аккумуляторы для ноутбуков закончились неудачно, поэтому Leyden Energy переориентировался на рынок электромобилей.

Несмотря на постоянные вливания десятков миллионов долларов, компания так и не смогла наладить производство аккумуляторов со стабильными характеристиками — показатели плавали от экземпляра к экземпляру. Будь у компании больше времени и финансирования, возможно, ей и не пришлось бы в 2012 году распродавать оборудование, патенты и уходить под крыло другой энергетической компании, A123 Systems.

Литий-металлические батареи — не новость: к их числу относится любая неперезаряжаемая литиевая батарейка. SolidEnergy занялась созданием перезаряжаемых литий-металлических ячеек. Новый продукт обладал удвоенной энергоемкостью по сравнению с литий-кобальтовыми батареями. То есть в прежний объем можно было уместить вдвое больше энергии. Вместо традиционного графита на катоде в них использовалась литий-металлическая фольга. До недавних пор литий-металлические аккумуляторы были крайне взрывоопасны из-за роста дендритов (вырастающих на аноде и катоде деревообразных металлических образований), приводивших к короткому замыканию, но добавление в электролит серы и фосфора помогло избавиться от дендритов (правда, SolidEnergy пока не обладает технологией). Помимо очень высокой цены среди известных проблем аккумуляторов SolidEnergy значится долгая зарядка — 20% от емкости в час.

Читайте также:  ТОП 10 Лучшие автомобили до 1 миллиона рублей

Сравнение размеров литий-металлической и литий-ионной батарей равной емкости. Источник: SolidEnergy Systems

Активные работы над серно-магниевыми элементами начали в 2010-х годах, когда Toyota объявила об исследованиях в этой области. Анодом в таких батареях является магний (хороший, но не равноценный аналог лития), катод состоит из серы и графита, а электролит представляет собой обычный соляной раствор NaCl. Проблема электролита в том, что он разрушает серу и делает аккумулятор неработоспособным, поэтому заливать электролит приходилось непосредственно перед использованием.

Инженеры Toyota создали электролит из ненуклеофильных частиц, неагрессивный к сере. Как оказалось, стабилизированный аккумулятор все равно невозможно использовать на протяжении долгого времени, так как спустя 50 циклов его емкость падает вдвое. В 2015 году в состав батареи интегрировали литий-ионную добавку, а спустя еще два года обновили электролит, доведя срок службы аккумулятора до 110 циклов. Единственная причина, по которой продолжаются работы над столь капризной батареей, это высокая теоретическая энергоемкость (1722 Вт·ч/кг). Но может оказаться, что к моменту появления удачных прототипов серно-магниевые элементы уже будут не нужны.

Выработка вместо накопления энергии

Некоторые исследователи предлагают пойти от обратного: не запасать, а вырабатывать энергию прямо в устройстве. Можно ли превратить смартфон в маленькую электростанцию? За последнее десятилетие было несколько попыток избавить гаджеты от необходимости в подзарядке через электросеть. Судя по тому, как мы сейчас заряжаем смартфоны, попытки оказались неудачными — напомним о самых «удачных» изобретениях.

Топливная ячейка с прямым распадом метанола (DFMC). Попытки внедрить топливные элементы на метаноле в мобильную технику начались в середине 2000-х. В это время как раз происходил переход от долгоживущих кнопочных телефонов к требовательным смартфонам с большим экраном — литий-ионных аккумуляторов в них хватало максимум на два дня работы, поэтому идея мгновенной перезарядки казалась очень привлекательной.

В топливной ячейке метанол на полимерной мембране, выступающей в роли электролита, окисляется в диоксид углерода. Протон водорода переходит к катоду, соединяется с кислородом и образует воду. Нюанс: для эффективного протекания реакции нужна температура около 120 °C, но ее можно заменить платиновым катализатором, что закономерно влияет на стоимость элемента.
Уместить топливный элемент в корпус телефона оказалось невозможно: слишком уж габаритным получался топливный отсек. Поэтому к концу 2000-х идея DFMC оформилась в виде портативных аккумуляторов (пауэр-банков). В 2009 году Toshiba выпустила в продажу серийный пауэр-банк на метаноле под названием Dynario. Он весил 280 г и размерами напоминал современные портативные аккумуляторы на 30000 мА·ч, то есть был размером с ладонь. Цена на Dynario в Японии составляла впечатляющие $328 и еще $36 за комплект из пяти пузырьков по 50 мл метанола. Одна «заправка» требует 14 мл, ее объема хватало на две зарядки кнопочного телефона через USB током 500 мА.

Видео с демонстрацией заправки и работы Toshiba Dynario

Дальше выпуска экспериментальной партии в 3000 экземпляров дело не пошло, потому что топливный пауэр-банк оказался слишком противоречивым: сам по себе дорог, с дорогими расходниками и высокой стоимостью одной зарядки телефона (около $1 для кнопочного). Кроме того, метанол ядовит и в некоторых странах требует лицензии на его продажу и даже покупку.

Прозрачные солнечные панели. Солнечные батареи — это отличное решение для добычи нескончаемой (на нашем веку) энергии Солнца. У таких панелей невысокий КПД при высокой стоимости и слишком малая мощность, при этом они являются самым простым способом выработки электричества. Но настоящей мечтой человечества являются прозрачные солнечные панели, которые можно было бы устанавливать вместо стекол в окна домов, автомобилей и теплиц. Так сказать, сочетать приятное с полезным — генерирование электроэнергии и естественное освещение пространства. Хорошая новость заключается в том, что прозрачные солнечные панели существуют. Плохая — в том, что они практически бесполезны.

Разработчик и Университете Мичигана демонстрирует прозрачную панель без рамки. Источник: YouTube / Michigan State University

Чтобы «поймать» фотоны света и превратить их в электричество, солнечная панель в принципе не может быть прозрачной, но новый прозрачный материал может поглощать УФ- и ИК-излучение, переводя всё в ИК-диапазон и отводя на грани панели. По краям прозрачной панели в качестве рамки установлены обычные кремниевые фотовольтаические панели, которые улавливают отведенный свет в ИК-диапазоне и вырабатывают электричество. Система работает, только с КПД 1-3%… Средний КПД современных солнечных батарей составляет 20%.

Несмотря на более чем сомнительную эффективность решения, известный производитель часов TAG Heuer в 2014 году анонсировал премиальный кнопочный телефон Tag Heuer Meridiist Infinite, в котором поверх экрана была установлена прозрачная солнечная панель производства Wysis. Еще во время анонса решения для смартфонов Wysis обещала мощность такой солнечной зарядки порядка 5 мВт с 1 см2 экрана, что крайне мало. Например, это всего 0,4 Вт для экрана iPhone X. Учитывая, что комплектный адаптер смартфона Apple ругают за неприлично низкую мощность 5 Вт, понятно, что с мощностью 0,4 Вт его не зарядишь.

Кстати, пускай с метанолом не получилось, но топливные ячейки на водороде получили билет в жизнь, став основой электромобиля Toyota Mirai и мобильных электростанций Toshiba.

А что получилось: удачные эксперименты с Li-Ion

Успеха достигли те, кто не рвался во что бы то ни стало перевернуть мир, а просто работал над совершенствованием отдельных характеристик аккумуляторов. Смена материала катода сильно влияет на напряжение, энергоемкость и жизненный цикл батарей. Далее мы расскажем о прижившихся разработках, которые лишний раз подтверждают универсальность литий-ионной технологии — на каждую «революционную» разработку находится более эффективный и дешевый существующий аналог.

Литий-кобальтовые (LiCoO2, или LCO). Рабочее напряжение: 3,6 В, энергоемкость до 200 Вт·ч/кг, срок жизни до 1000 циклов. Графитовый анод, катод из оксида литий-кобальта, классический аккумулятор, описанный выше. Это сочетание чаще всего используется в батареях для мобильной техники, где требуется высокая энергоемкость на единицу объема.

Литий-марганцевый (LiMn2O4, или LMO). Рабочее напряжение: 3,7 В, энергоемкость до 150 Вт·ч/кг, срок жизни до 700 циклов. Первый эффективный альтернативный состав был разработан еще до начала продаж литий-ионных аккумуляторов как таковых. На катоде использовалась литий-марганцевая шпинель, позволившая уменьшить внутреннее сопротивление и значительно повысить отдаваемый ток. Литий-марганцевые аккумуляторы применяются в требовательном к силе тока оборудовании, например, электроинструменте.

Литий-никель-марганец-кобальтовые (LiNiMnCoO2, или NMC). Рабочее напряжение: 3,7 В, энергоемкость до 220 Вт·ч/кг, срок жизни до 2000 циклов. Сочетание никеля, марганца и кобальта оказалось очень удачным, аккумуляторы нарастили и энергоемкость, и силу отдаваемого тока. В тех же «банках» 18650 емкость поднялась до 2800 мА·ч, а максимальный отдаваемый ток — до 20 А. NMC-аккумуляторы устанавливают в большинство электромобилей, иногда разбавляя их литий-марганцевыми ячейками, так как у таких аккумуляторов большой срок жизни.

Читайте также:  Volkswagen Atlas Teramont 2020 цена и характеристики нового кроссовера после рестайлинга

Новая NMC-батарея электрокара Nissan Leaf по расчетам производителя проживет 22 года. Прошлый LMO-аккумулятор имел меньшую емкость и изнашивался гораздо быстрее. Источник: Nissan

Литий-железо-фосфатный (LiFePO4, или LFP). Рабочее напряжение: 3,3 В, энергоемкость до 120 Вт·ч/кг, срок жизни до 2000 циклов. Открытый в 1996 году состав помог увеличить силу тока и повысить жизненный цикл литий-ионных аккумуляторов до 2000 зарядок. Литий-фосфатные батареи безопаснее предшественников, лучше выдерживают перезаряд. Вот только энергоемкость у них неподходящая для мобильной техники — при поднятии напряжения до 3,2 В энергоемкость снижается минимум вдвое относительно литий-кобальтового состава. Но зато у LFP меньше проявляется саморазряд и наблюдается особая выносливость к низким температурам.

Массив литий-фосфатных ячеек с общей емкостью 145,6 кВт⋅ч. Такие массивы используют для безопасного накопления энергии с солнечных батарей. Источник: Yo-Co-Man / Wikimedia

Литий-никель-кобальт-алюминий-оксидный (LiNiCoAlO2, или NCA). Рабочее напряжение: 3,6 В, энергоемкость до 260 Вт·ч/кг, срок жизни до 500 циклов. Очень похож на NMC-аккумулятор, обладает отличной энергоемкостью, подходящим для большинства техники номинальным напряжением 3,6 В, но высокая стоимость и скромный срок жизни (порядка 500 циклов зарядки) не дают NCA-батареям победить конкурентов. Пока что их используют лишь в некоторых электромобилях.

Видео вскрытия святая святых — NCA-ячейки батареи электромобиля Tesla Model S

Литий-титанатный (Li4Ti5O12, или SCiB/LTO). Рабочее напряжение: 2,4 В, энергоемкость до 80 Вт·ч/кг, срок жизни до 7000 циклов (SCiB: до 15 000 циклов). Один из самых интересных типов литий-ионных аккумуляторов, в которых анод состоит из нанокристаллов титаната лития. Кристаллы помогли увеличить площадь поверхности анода с 3 м2/г в графите до 100 м2/г, то есть более чем в 30 раз! Литий-титанатный аккумулятор заряжается до полной емкости в пять раз быстрее и отдает в десять раз более высокий ток, чем другие батареи. Однако у литий-титанатных аккумуляторов есть свои нюансы, ограничивающие сферу применения батарей. А именно, низкое напряжение (2,4 В) и энергоемкость в 2-3 раза ниже, чем у других литий-ионных аккумуляторов. Это значит, что для достижения аналогичной емкости литий-титанатную батарейку надо увеличить в объеме в несколько раз, из-за чего в тот же смартфон ее уже не вставишь.

SCiB-модуль производства Toshiba с емкостью 45 А·ч, номинальным напряжением 27,6 В и током разрядки 160 А (импульсно до 350 А). Весит 15 кг, а размером с коробку для обуви: 19х36х12 см. Источник: Toshiba

Зато литий-титанатные батареи сразу же прописались в транспорт, где важна быстрая зарядка, высокие токи при разгоне и устойчивость к холодам. Например, электромобилях Honda Fit-EV, Mitsubishi i-MiEV и в московских электробусах! На старте проекта московские автобусы использовали другой тип батарей, из-за чего возникали неполадки еще на середине первого проезда по маршруту, но после установки литий-титанатных батарей производства Toshiba сообщений о разрядившихся электробусах больше не поступало. SCiB-аккумуляторы Toshiba благодаря использованию в аноде титана-ниобия восстанавливают до 90% емкости всего за 5 минут — допустимое время для стоянки автобуса на конечной остановке, где есть зарядная станция. Число циклов зарядки, которое выдерживает SCiB-батарея, превосходит 15 000.

Тест литий-титанатной батареи Toshiba на разгерметизацию. Загорится или нет?

Энергетическая сингулярность

Больше полувека человечество мечтает уместить в батарейки энергию атома, которая обеспечивала бы электричество многие годы. На самом деле еще в 1953 году был изобретен бетавольтаический элемент, в котором в результате бета-распада радиоактивного изотопа электроны превращали атомы полупроводника в ионы, создавая электрический ток. Такие батареи используются, например, в кардиостимуляторах.

А что насчет смартфонов? Да пока ничего, мощность атомных элементов ничтожна, она измеряется в милливаттах и даже микроваттах. Купить такой элемент питания можно даже в интернет-магазине, правда, запитать от него не выйдет даже пресловутые наручные часы.

Долго ли ждать атомных батареек? Пожалуйста, City Labs P200 — 2,4 В, 20 лет службы, правда, мощность до 0,0001 Вт и цена около $8000. Источник: City Labs

С момента изобретения стабильных литий-ионных аккумуляторов до начала их серийного производства прошло более 10 лет. Возможно, одна из очередных новостей о прорывном источнике питания станет пророческой, и к 2030-м годам мы попрощаемся с литием и необходимостью ежедневной зарядки телефонов. Но пока именно литий-ионные батареи определяют прогресс в области носимой электроники и электромобилей.

Об аккумуляторах, батарейках: их отличия и особенности. Виды современных аккумуляторов для автомобилей и перспективы развития

Автомобильные аккумуляторы отличаются по типам и характеристикам, что достаточно сильно усложняет процесс их выбора для автовладельцев. Ведь характеристики аккумуляторных батарей для автомобилей определяют не только работоспособность автомобиля, но и дополнительных электронных устройств – магнитолы, кондиционера, прикуривателя. В вопросе, какие виды аккумуляторов есть, мы и попробуем сегодня разобраться, приведя краткое описание каждого из них.

Для ясности и точности следует отметить, что термины «аккумулятор» и «элемент», хотя и используются как синонимы, определяют разные продукты. Элементы называются устройствами, которые преобразуют химическую энергию в постоянный ток. Элемент состоит из трех компонентов: анода, катода и электролита. Химические элементы элемента, используемые для получения электрического тока с электрохимической реакцией, довольно широко варьируются, но по определению такие устройства, состоящие только из трех основных компонентов, должны называться элементами.

Особенности традиционных «сурьмянистых» автомобильных аккумуляторов

Традиционный тип аккумуляторной батареи содержит в своих свинцовых пластинах более 5% сурьмы. Для современных аккумуляторов это уже не характерно, так как процент сурьмы в них разительно снизили. Необходимо это было для того, чтобы предотвратить резкое усиление процесса электролиза, который из-за сурьмы активизируется уже по достижении показателя напряжения в 12 В. Еще одним недостатком таких аккумуляторов является необходимость заливать в них дистиллированную воду, так как из-за испарения воды верхние края электродов постоянно выходят наружу.

Взирая на все это, хотя бы раз в месяц приходится проверять такой аккумулятор и контролировать, на каком уровне находится вода и достигает ли плотность электролита необходимого показателя.

Для чего же тогда в свинец нужно было добавлять сурьму? Делали это исключительно для увеличения прочности пластин внутри аккумулятора. Благодаря прогрессу необходимость в использовании сурьмы сегодня отпала, поэтому встретить так называемые «традиционные» аккумуляторные батареи для авто уже практически невозможно. Использовать такие батареи рационально только на стационарных установках, где они будет проявлять себя как неприхотливые в обслуживании.

Достоинства и недостатки малосурьмянистых батарей

Этот вид аккумуляторных батарей содержит менее 5% сурьмы, благодаря чему отпала необходимость в постоянном контроле уровня электролита в аккумуляторе. К тому же, малосурьмянистые батареи не так интенсивно разряжаются во время простоя (хранения).

Читайте также:  Стартер крутит, но двигатель не заводится

В сравнении с сурьмянистыми аккумуляторами, данный тип батарей практически не приходится обслуживать, хотя необходимость в пополнении запаса воды все же периодически возникает. Самым большим достоинством этих аккумуляторов принято считать их «неприхотливость» к электронному оборудованию автомобиля. То есть, даже если к электрической сети будут подключены некачественные приборы, из-за которых постоянно будет меняться напряжение, необратимых изменений с аккумулятором не произойдет (как известно, более современные аккумуляторы в таком случае могут безвозвратно терять свою емкость).

Важно! Характеристики малосурьмянистых аккумуляторных батарей для автомобиля позволяют их использовать только на старых авто, произведенных еще в СССР или в России. Подходят они для таких автомобилей и своей низкой стоимостью.

Чем отличаются кальциевые аккумуляторы?

В этом случае вместо сурьмы в решетки электролитов добавляется кальций, на что при покупке вам укажет специальная маркировка «Са/Са» (маркировка гласит, что в состав пластин обоих полюсов входит кальций). Добиться дополнительной энергоемкости кальциевых аккумуляторных батарей удалось еще и благодаря добавлению в состав их пластин небольших частичек серебра. Благодаря серебру также было снижено внутреннее сопротивление аккумулятора, и значительно вырос коэффициент полезного действия.

К достоинствам данного типа аккумуляторной батареи также следует отнести:

Отсутствие необходимости обслуживать такую батарею, поскольку в процессе ее эксплуатации вода из нее практически не испаряется. Благодаря этому кальциевые аккумуляторы стали необслуживаемыми.

По сравнению малосурьмянистыми аккумуляторами, кальциевые практически не подвергаются саморазрядке. Эта разница между двумя типами батарей составляет около 70%, что говорит о длительном сроке службы кальциевых батарей, а также о возможности их длительного хранения.

Кальциевым батареям не так страшен перезаряд, а электролиз в них благодаря наличию кальция начинается с 16 В.

Но вот если слишком интенсивной зарядки эти батареи не боятся, то если их несколько раз подряд посадить «в ноль», они сразу же потеряют половину своей емкости. Зачастую подобное приводит к необходимости полной замены аккумулятора. Еще один недостаток – чувствительность к перепадам напряжения, поэтому при установке кальциевого аккумулятора необходимо проверить исправность бортовой сети автомобиля.

Встретить такие аккумуляторы чаще всего удается на иномарках, которые относятся к среднему ценовому диапазону. Если же говорить о стоимости самой кальциевой батареи, то она в разы дороже вышеописанных, однако это компенсируется сроком ее службы (но, чтобы он был как можно более длительным, батареей необходимо правильно пользоваться и не допускать полной разрядки).

Общая характеристика гибридных аккумуляторов

Из названия понятно, что данный вид аккумуляторной батареи имеет набор разных пластин. При этом положительные изготавливаются с добавлением сурьмы (но меньше 5%), а отрицательные – с добавлением кальция. Поэтому и обозначаются такие аккумуляторы как «Са+». Благодаря такому подходу удалось добиться:

1. Снижения расхода воды по сравнению с малосурьмянистыми аккумуляторами.

2. Повышения устойчивости батареи к перепадам напряжения, а также к слишком интенсивной зарядке и разрядке.

Таким образом, гибридные аккумуляторы не превосходят по своим качествам вышеописанные, а находятся ровно посередине между ними, если оценивать их качество.

Гелевые и AGM аккумуляторы – в чем особенности?

Если вы интересовались вопросом, какие виды аккумуляторов есть, то наверняка сталкивались и с гелевыми батареями, и с батареями AGM. От всех остальных автомобильных аккумуляторов их отличает то, что электролит внутри них находится не в жидком, а в гелеобразном состоянии.

Необходимость в использовании гелеобразного электролита возникла по причине того, что жидкий электролит очень часто может вытекать из корпуса аккумулятора. Поскольку он является раствором воды и серной кислоты, такая жидкость повреждала не только корпус самой батареи, но и все другие системы автомобиля. К тому же, такой электролит со временем приводил к разрушению свинцовых пластин, что автоматически снижало мощность аккумулятора.

Добиться решения всех этих проблем получилось путем использования гелеобразного электролита. При этом в батареях AGM, помимо гелеобразного электролита, для предотвращения осыпания частичек электродов используется специальный пористый материал, изготовленный из абсорбирующего стекловолокна. Но в целом гелевые и AGM не имеют существенных различий между собой и отличаются следующими преимуществами:

Такие виды аккумуляторов совершенно не боятся наклонов, поэтому даже для эксплуатации их можно устанавливать в любом удобном положении, но все же переворачивать их вверх дном не стоит.

Устойчивы к воздействию вибраций, так как они не приводят к обсыпанию поверхности электродов.

Имеют низкую скорость саморазряда, поэтому если их хранить в заряженном состоянии, они даже через несколько месяцев будут оставаться пригодными для эксплуатации.

Не боятся переразряда, и когда батарея садится, автомобиль этого не чувствует, поскольку высота тока при этом не падает.

Но есть у них и недостатки – гелеобразные батареи очень боятся перезаряда, да и сам процесс зарядки обязательно необходимо проводить постепенно, при использовании низкого тока. Специально для этого выпускаются особые зарядные устройства, которыми мы и рекомендуем пользоваться.

Стоит также учитывать, что гелевые батареи очень плохо работают на морозе, хотя, если не допускать их к эксплуатации при низких температурах и правильно заряжать, они могут прослужить около 10 лет. Но и стоят они при этом недешево, поэтому встретить такой тип аккумуляторной батареи вам может посчастливится только на престижном авто.

Изучаем характеристики щелочных батарей для авто

В автомобильных аккумуляторах роль электролита может выполнять и щелочь. При этом можно встретить сразу два типа таких батарей:

1. Никель-кадмиевые. Положительные пластины электродов в таких аккумуляторах покрываются гидроксидом никеля, а отрицательные – кадмием и железом.

2. Никель-железные. Положительные электроды имеют тот же состав, что и в никель-кадмиевых батареях, а вот отрицательные изготавливаются из железа без использования каких-либо примесей.

Но, независимо от типа пластин, электролит в таких аккумуляторах применяется один – раствор едкого калия КОН. При этом, по сравнению с кислотными батареями, щелочные имеют следующие преимущества:

1. Не боятся переразрядов, и допускается даже хранение в полностью разряженном состоянии.

2. Не боятся избыточной зарядки.

3. Хорошо функционируют при отрицательных температурах.

4. Саморазряд еще ниже, чем в кислотных калиевых батарей.

5. Испарения щелочи не являются вредными для человеческого организма.

6. Такие батареи отличаются большой емкостью.

Что же касается недостатков, то щелочные батареи не способны выдавать одновременно большое количество тока. Это и объясняет большие размеры щелочных батарей, поскольку в них приходится вставлять больше «банок». К тому же и стоят такие батареи дороже, нежели кислотные.

Важно! Щелочные аккумуляторы чаще используются не для старта, а для тяговых функций, поэтому и применяются они преимущественно на грузовых авто.

Какими преимуществами отличается литий-ионный тип аккумуляторных батарей?

Литий-ионные батареи являются наиболее перспективными в современном автомобилестроении. При этом разработчики их постоянно совершенствуют, делая менее токсичными и более доступными в ценовом аспекте.

Преимуществами литий-ионного типа аккумуляторов являются следующие характеристики:

Читайте также:  Расшифровка кодов ошибок тойота: диагностика, фото- и видеообзор

Максимально высокая емкость заряда батареи, которой не достигает ни один другой тип автомобильных аккумуляторов.

Высокое выдаваемое напряжение, позволяющее сделать аккумулятор максимально компактным.

Отсутствие интенсивного процесса саморазряда.

Но все же присутствует у них и целый ряд недостатков , по причине чего сегодня чаще используются свинцово-кислотные аккумуляторы для авто:

Когда температура падает до отрицательных отметок, сила тока, которую отдает аккумулятор, существенно снижается.

Литий-ионный аккумулятор может «пережить» только 500 процедур зарядки-разрядки.

Им характерен процесс «старения» – снижения емкости с возрастом. За 2 года уходит около 20% емкости.

Нельзя допускать глубокой разрядки литий-ионного аккумулятора.

Мощность такого аккумулятора не обеспечивает старт двигателя.

Тем не менее, согласно прогнозам, именно литий-ионные батареи в скором времени будут использоваться на автомобилях. Правда, инженерам придется хорошенько поработать, чтобы устранить все озвученные недостатки данного типа аккумуляторных батарей.

Следует заключить, что на сегодняшний день не существует идеального типа аккумуляторной батареи для авто, поскольку у каждого из существующих есть свои недостатки. По этой причине, при выборе аккумулятора каждый автовладелец должен ориентироваться на особенности своего автомобиля и личные предпочтения.

Подписывайтесь на наши ленты в

Постоянно развивающиеся технологии позволяют усовершенствовать даже те технические устройства, потенциал модернизации которых кажется исчерпанным. А подход к современной технике со старыми знаниями чреват её поломкой или ухудшением работы. Не является исключением и автомобильный аккумулятор. Внешне он изменился мало и многие потребители ошибочно полагают, что под привычной оболочкой скрывается всё та же начинка, что и полвека назад.

На сегодняшний день известны два типа аккумуляторных батарей: необслуживаемые и обслуживаемые. Второй тип был широко распространен еще совсем недавно, каких то 10 лет назад, сегодня в гражданском автомобилестроении их практические не осталось. Всё потому, что им требуется постоянное внимание: проверка уровня электролита, проверка плотности кислоты, доливка дистиллированной воды, дозарядка.

Появились более современные АКБ (необслуживаемые), которым кроме периодической (зависит от условий эксплуатации авто и вида АКБ) дозарядки ничего больше не надо.

Аккумуляторы, которыми мы пользуемся сегодня различаются по технологии исполнения. Встречаются аккумуляторы следующих видов:

  • Традиционные свинцово-кислотные аккумуляторы. Иначе говоря, сурьмянистые;
  • Малосурьмянистые;
  • Кальциевые;
  • Гибридные;
  • Гелевые;
  • Аккумуляторы с использованием AGM-технологии;
  • Щелочные;

Каждый тип аккумулятора имеет свои особенности, свои преимущества и недостатки, требования к эксплуатации. Технологии обслуживания также различаются.

Сурьмянистые аккумуляторы

Эти устаревшие модели в наше время встречаются крайне редко. Сурьма добавляется в состав свинцовых пластин батареи для повышения их прочности. Но её высокое содержание приводит к быстрому выкипанию электролита в процессе зарядки. В устройстве, выполненном по такой технологии нельзя даже сократить интервалы обслуживания. Приходится регулярно, не реже, чем раз в два месяца, проверять уровень электролита в банках аккумулятора и при необходимости доливать дистиллированную воду. Каждый автомобилист, у которого была ВАЗовская классика знает, что это за «батарейки». В отличии от конкурентов обладает слабым пусковым током.

Малосурьмянистые аккумуляторы

Расположив свинцовые пластины в специальных защитных кассетах, инженеры нашли возможность снизить содержание сурьмы в аккумуляторных пластинах. И хотя, такой аккумулятор можно назвать необслуживаемым достаточно условно, выкипание электролита снизилось до минимума. Проверять его уровень необходимо лишь изредка. Низкая стоимость подобных аккумуляторов и их стойкость к капризам бортовой сети автомобиля делает такие аккумуляторы весьма популярными на нашем рынке.

Кальциевые аккумуляторы

Маркировка Ca/Ca на этикетке означает, что перед вами кальциевый аккумулятор. В свинцовые пластины которого для укрепления добавлен кальций. Такое техническое решение позволило минимизировать выкипание электролита и создать батареи, не требующие его долива в течение всего срока службы. Снизились и потери тока в результате саморазрядки аккумулятора (лучшие показатели среди всех). Устойчив к низким температурам, не требует особого внимания. Поэтому имеет право называться необслуживаемым. В России кальциевые АКБ самые популярные на сегодняшний день.

Но в противовес этим явным плюсам появились и минусы: они не терпят сильного разряда и недостатка напряжения в бортовой сети. Стоит один раз сильно разрядить такой аккумулятор в процессе эксплуатации (больше чем на 50%), и зарядить его вновь до положенного уровня вряд ли удастся.

Перепады напряжения, возникающие в бортовой сети, также наносят кальциевому аккумулятору определенный ущерб.

Такие аккумуляторы имеют маркировку Ca+ или Hybrid и являются компромиссом между кальциевыми и малосурьмянистыми батареями. В их положительные пластины добавлена сурьма, а в отрицательные, соответственно, кальций. Обладают всеми плюсами кальциевой АКБ, и более устойчивы к глубокому разряду, как свинцово-кислотные.

Благодаря конструкции и используемым технологиям, испарение воды из электролита в 12 раз меньше, чем требуется по европейскому стандарту для необслуживаемых батарей. В результате гибриды выдают очень высокие показатели по току холодного пуска и емкостям – одно из наиболее ценных качеств дорогих AGM моделей.

Гелевые аккумуляторы и аккумуляторы по AGM-технологии

Преобразование электролита из жидкого в гелеобразное состояние ощутимо повышает устойчивость аккумулятора к ударам и вибрации. Снижается риск возникновения протечки в результате опрокидывания или повреждения батареи. AGM-технология подразумевает, что пространство между аккумуляторными пластинами разделено пористым материалом. Этот материал пропитывается кислотным гелем. Такое решение дополнительно повышает устойчивость аккумулятора к механическим воздействиям. Но для наших условий эксплуатации такие аккумуляторы слабо подходят. Их характеристики снижаются при низких температурах.

Вискомуфта. Что это такое и принцип ее работы. Плюс подробное видео

Сейчас очень большое количество так называемых кроссоверов имеют не совсем честный полный привод. Он не постоянный, да еще и подключаемый на очень короткое время (хочется отметить подключаемый автоматически) – хорошо это или плохо мы обязательно поговорим в другой статье, сегодня же я хочу поговорить про «автоматическое подключение» при помощи «вискомуфты» — а что это такое вы знаете? Ведь этот агрегат сейчас очень сильно востребован, но к сожалению многие просто не представляют принцип его работы, хотя это название у всех на слуху. Что же как обычно я разобрался в теме и постараюсь вам подробно рассказать что это такое и как собственно все работает, будет и подробное видео в конце, так что читаем – смотрим …

СОДЕРЖАНИЕ СТАТЬИ

  • Про жидкость внутри
  • Устройство и принцип работы
  • Где применяют вискомуфты?
  • Плюсы и минусы вискомуфты
  • ВИДЕО ВЕРСИЯ

Справедливости ради хочется заметить, что вискомуфты применяются не только в системах полного привода, но также и в системах охлаждения автомобилей и не только. Для начала как обычно определение.

Вискомуфта (или вязкостная муфта) – это автоматическое устройство для передачи крутящего момента по средствам вязкостных свойств специальных жидкостей.

Если сказать проще, то крутящий момент передается путем изменения вязкости специальной жидкости в корпусе вязкостной муфты.

Про жидкость внутри

В самом начале мне хочется рассказать про жидкость, которая находится внутри вязкостной муфты, что это такое и какими свойствами она обладает.

Для начала хочется сказать, что внутрь заливают – дилатантную жидкость, которая основана на силиконе. Ее свойства очень интересны, если ее сильно не нагревать и не перемешивать, она остается жидкой. НО стоит ее сильно смешать и немного нагреть, она сгущается и очень сильно расширяется, становится больше похожей на застывший клей. После того как смешивание опять становится не существенным, она опять приобретает свое первоначальное агрегатное состояние, то есть становится жидкой.

Читайте также:  Ниссан Кашкай 2019 фото цена и комплектации обновленного Nissan старт продаж в России

Стоит отметить, что жидкость залита на весь срок службы этого узла и не подвержена замене.

Устройство и принцип работы

Если хотите, то это очень похоже на гидротрансформатор автоматической трансмиссии, где крутящий момент передается при помощи давления масла. Здесь тоже передача крутящего момента происходит за счет жидкости, однако есть глобальные отличия в принципе работы.

Основных устройств вискомуфт всего два:

  • Есть замкнутый герметичный корпус, в котором друг напротив друга вращаются два турбинных колеса с крыльчатками (бывает и больше), одно установлено на ведущем валу, другое на ведомом. Конечно же они вращаются в нашей дилатантной жидкости. Пока валы вращаются синхронно, то перемешивание жидкости практически не происходит. НО стоит одной оси встать, а другой очень быстро вращаться (пробуксовывание колес), то жидкость внутри начинает очень быстро перемешиваться и нагреваться, а значит сгущаться. Таким образом, первая ведущая крыльчатка, зацепляется с ведомой и начинает передаваться крутящий момент на вторую ось. После того как автомобиль справился с бездорожьем, перемешивание прекращается и задняя ось автоматически отключается.

  • Вторая конструкция также имеет замкнутый корпус. Только на ведущем и ведомом валах находятся несколько групп плоских дисков. Часть на ведомом, часть на ведущем. Они также вращаются в специальной жидкости. Пока вращение происходит равномерно смешение жидкости минимально и она жидкая, но после того как одна ось встает, вторая начинает буксовать, смешивание огромное! Она не только густеет, но и расширяется. Тем самым – очень сильно прижимая диски друг к другу. В итоге, передача крутящего момента — начинает вращаться и вторая ось.

Вискомуфта достаточно простое и эффективное механическое устройство, при должном использовании может ходить без каких либо проблем очень долго.

Где применяют вискомуфты?

Собственно основных применений всего два, однако сейчас остается всего одно:

  • Применялись для охлаждения двигателя. НА шток закреплялась вискомуфта с вентилятором. Она приводилась в движение от коленчатого вала автомобиля посредствам ременной передачи. Чем быстрее вращался двигатель, тем больше густела жидкость и связь с вентилятором становилась жестче. Если обороты падали, то не происходило такого сильного смешивания, значит были проскальзывания то есть вентилятор вращался, не так сильно охлаждал радиатор. Такая система эффективна для холодного (зимнего) периода, когда двигатель итак не сильно прогревается, а его еще и охлаждают. Сейчас применение таких систем на новых автомобилях уже и не встретить, ее заменили электронные вентиляторы (с датчиками в жидкости), которые питаются от электричества и никак не связаны с коленчатым валом двигателя.

  • Автоматическое подключение полного привода. Именно в этом направлении вискомуфты остались очень сильно востребованными. Практически на 70 – 80% кроссоверах или паркетниках, сейчас применяются такие системы. Правда, их постепенно начинают вытеснять полностью электромеханические варианты, но пока они дороже и не такие практичные.

С одной стороны вискомуфта это очень простое, дешевое, практичное и универсальное механическое устройство, с другой у нее достаточно много минусов.

Плюсы и минусы вискомуфты

Для начала предлагаю поговорить о преимуществах этого узла:

  • Простая конструкция. Действительно конструкция очень банальна, ничего сверх сложного в ней нет.
  • Дешевая. Из-за своей простоты стоит совсем не дорого
  • Прочная. Корпус вискомуфты может выдержать давление в 15 – 20 атмосфер, все зависит от конструкции. Если изначально не было никаких поломок, то это означает, что она может проходить очень и очень долго.
  • Практичная. ПРИ ДОЛЖНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ. Устанавливается на весь срок службы автомобиля, не требует к себе никакого внимания.
  • НА грунтовой дороге или асфальте, также может работать. Если вы скажем резко «стартанули» с места или идет пробуксовка на льду или пыли. То задний мост автоматом подключиться. Это дает преимущества по управляемости даже в городе.

Не смотря на плюсы конструкции, стоит отметить, о ее недостатках, ведь их также много.

  • Ремонтопригодность. Как правило, не ремонтируется, то есть одноразовая, отремонтировать не выгодно и простому обывателю очень сложно. Практически всегда меняют на новую.
  • Подключаемость. Нет линейной зависимости подключения полного привода, угадать когда затормозятся диски внутри, практически не возможно! Поэтому нет контроля за полным приводом.
  • Нельзя подключить привод вручную самому.
  • Низкая эффективность полного привода. Передача максимального крутящего момента будет только тогда, когда передние колеса будут очень сильно буксовать.
  • Большие вискомуфты не используются. Потому как для нее нужен большой корпус, а так как она висит снизу, это реально сильно снижает клиренс автомобиля. Использование малых корпусов, то есть малых вискомуфт ведет к ограниченной передачи крутящего момента на заднюю ось, потому как там меньше дисков и малый объем специальной жидкости
  • Долго работать вискомуфта не может. Это крайне нежелательно! Она не рассчитана на длительные нагрузки, иначе банально выйдет из строя, ее полностью заклинит. ТО есть нам это говорит, что соваться на серьезное бездорожье нельзя! Использовать можно скорее для заснеженных дворов и небольшой грязи на даче, вот и все.

Сейчас небольшое видео, смотрим.

НА этом заканчиваю, думаю моя статья была вам полезна и теперь вы знаете что это такое, читайте мой АВТОБЛОГ, подписывайтесь на канал.

(16 голосов, средний: 4,69 из 5)

Что такое вискомуфта: принцип работы, виды и ремонт

Статья про вискомуфту — что это такое, функции, плюсы и минусы, разновидности, ремонт. В конце статьи — видео о том, как проверить и починить вискомуфту. Статья про вискомуфту — что это такое, функции, плюсы и минусы, разновидности, ремонт. В конце статьи — видео о том, как проверить и починить вискомуфту.

Любой автомобиль представляет собой сложнейшую конструкцию, состоящую из множества узлов и компонентов. Со временем они начинают стареть и перестают справляться с базовыми задачами, что заставляет владельцев транспортных средств отправлять машину на ремонт.

В качестве примера можно взять вискомуфту вентилятора, которая предназначается для избирательной передачи и напрямую воздействует на крутящий момент. И чтобы предотвратить возможное повреждение узла, а также знать, какие действия предпринять при непредвиденной поломке, нужно тщательно изучить принцип работы вискомуфты, ее конструкционные особенности и ряд других моментов.

Общая информация о вискомуфте

Одним из наиболее важных узлов автомобиля является вращающаяся вискомуфта, внутри которой расположены чередующие перфорированные пластины с вязкой жидкостью. В продаже имеется масса типов таких конструкций с различными рабочими свойствами и особенностями, но общий принцип их работы остается аналогичным.

От гидромуфты и гидротрансформатора такая деталь отличается специфическим принципом действия. В первую очередь, здесь задействован другой способ передачи крутящего момента, который основывается на воздействии специальной вязкой жидкости, расположенной во внутреннем пространстве конструкции.

Читайте также:  Ремонт блока цилиндров: как это делается

Первые упоминания о вискомуфте появились в 1917 году, но в те времена она не сумела обрести широкое распространение, т.к. не имела многих нынешних преимуществ. Только в 1964 изделие существенно усовершенствовали и стали поставлять в массовую продажу. В 60-х годах прошлого века эти изобретения начали появляться в межколесных дифференциалах на полноприводных легковых машинах.

Принцип работы и предназначение

Чтобы разобраться с принципом работы вискомуфты, необходимо тщательно ознакомиться с ее конструкцией. Все ее детали закреплены в одном герметичном корпусе, который содержит два ряда дисков, соединенных посредством ведомого и ведущего вала. Каждый ряд оснащен отверстиями и выступами с небольшим расстоянием друг от друга. Внутри вискомуфты протекает жидкость с повышенной вязкостью, состоящая из силиконовых добавок. Ее характеризует особый состав, позволяющий эффективно обслуживать приводную систему и обеспечивать требуемый крутящий момент.

Одним из уникальных свойств жидкости является увеличение вязкости при возрастании интенсивности перемешивания. Подобное значение может расти при нагреве системы. Если машина передвигается со стабильной скоростью, диски вращаются равномерным образом, при этом масляная основа между ними не смешивается. Но если между движением валов замечается какая-либо разница, это заметно сказывается на интенсивности вращения рабочих элементов. По мере роста вязкости, силикон начинает воздействовать на крутящий момент. В конечном итоге он приобретет другое состояние и практически станет твердым.

Разновидности вискомуфт

На рынке автомобильных запчастей можно встретить две основные разновидности вискомуфт:

    Первый тип отличается постоянным объемом дилетантной жидкости.

  • Второй тип имеет разный объем силикона, который меняется в зависимости от внешнего воздействия.
  • Вискомуфты первого типа задействуются для самоблокирующихся дифференциалов в коробке передач, включая автоматические полноприводные системы. Их применяют во внутренних охладительных системах.

    Если деталь работает в обычном режиме со средними нагрузками, а автомобиль перемещается по качественному дорожному покрытию, значения угловых скоростей двух осей остаются одинаковыми. Вращение дисков муфты осуществляется практически равномерно, а крутящий момент от двигателя к ведомой оси передается с минимальной нагрузкой. В результате транспортное средство может работать как на полном приводе, так и на заднем.

    Но если машина попадает на пересеченную местность или едет по льду и грязи, равномерность вращения серьезно снижается, а вязкость силикона существенно растет. Таким образом происходит увеличение передачи крутящего момента на вторую ось. В некоторых случаях показатель передачи мощности достигает 100-процентного уровня.

    При этом вязкостная муфта не может заменить полноценный дифференциал, который перераспределяет крутящий момент силовой установка на обе оси. Применять такую конструкцию целесообразно на неровных покрытиях и пересеченной местности. Также она будет оправдана при езде:

  • влажной трассе.
  • Если езда осуществляется по полному бездорожью, муфта должна срабатывать моментально. в противном случае система передачи крутящего момента выйдет из строя, что повлечет за собой необходимость проведения дорогого и сложного ремонта.

    В большинстве современных машин с «автоматом» вискомуфты работают в так называемом «предстартовом режиме». Он характеризуется равномерной передачей 5-15% мощности мотора на ведомую ось, что негативно сказывается на времени реакции узла.

    Сферы применения вискомуфты

    Раньше существовало две сферы применения вискомуфт, но сегодня их число сократилось до одной. В недалеком прошлом подобный механизм предназначался для комплексного охлаждения двигателя, что возможно при закреплении на штоке специальной вискомуфты с вентиляционным прибором. Ее движение обуславливается коленчатым валом автомобиля, к которому проложен ремень. В зависимости от скорости вращения двигателя жидкость обретает разную густоту и получает жесткую связь с вентилятором.

    При снижении оборотов сильного смешения не происходило, т.е. если присутствовали проскальзывания, процесс охлаждения системы был недостаточно хорошим. Применять изделие в качестве полноценного элемента охладительной системы целесообразно только в холодную зимнюю пору, когда мотор не сильно прогрет ему нужно обеспечить дополнительное охлаждение.

    Более востребованной сферой применения является обеспечение автоматического подключения полноприводной системы. В такой сфере вискомуфты крайне актуальны, ведь большинство внедорожников, кроссоверов и паркетников оборудованы такими узлами. Даже стремительный рост популярности продвинутых электромеханических вариантов не портит большую популярность вискомуфт.

    Изделие пользуется большим спросом из-за следующих преимуществ:

  • универсальность.
  • Однако кроме плюсов у вискомуфт имеются и недостатки.

    Минусы вискомуфты

    Одним из наиболее существенных минусов вискомуфты является ее «одноразовость». В большинстве случаев деталь не подлежит ремонту, да и сами ремонтные работы требуют больших усилий и финансовых вложений, поэтому автомобилисты рассматривают вариант покупки новой детали.

    Кроме того, нельзя выполнять подключение привода вручную, а его эффективность довольно низка. Максимальный крутящий момент передается лишь при сильном торможении.

    Большинство моделей вискомуфт обладают небольшими размерами, поэтому при расположении в нижней части системы появляется ограничение передачи крутящего момента на заднюю ось.

    Такое приспособление не способно работать в течение долгого времени и выдерживать внушительные нагрузки. В противном случае оно быстро деформируется и станет непригодным для дальнейшего использования. Продолжительная езда по бездорожью, грязи или льду приведет к тому, что вискомуфта выйдет из строя и будет нуждаться в замене.

    Как ремонтировать вискомуфту

    Если двигатель начинает перегреваться и сильно шуметь при работе на высоких оборотах, не нужно спешить заменять вискомуфту. Если правильно подойти к такой проблеме, ее можно устранить малыми силами. Зачастую поломка происходит при утечке масла из основания конструкции, что требует повторного залития силикона. Для решения проблемы нужно осторожно изъять деталь с насоса, а после выполнить ее разборку. На круглом диске элемента должна присутствовать пластина с пружиной, под которой расположено отверстие для масляной основы.

    Чтобы предотвратить поломку изделия, необходимо соблюдать осторожность при демонтаже штифта. Затем следует приступить к добавлению смазки, для чего лучше задействовать шприц. Важно отметить, что при выполнении такой задачи вискомуфту лучше размещать горизонтально. С помощью шприца можно взять 15-20 мл жидкости, и медленно поместить ее во внутрь.

    Через несколько минут силикон должен плотно проникнуть в вискомуфту и обрести достаточно твердое состояние. В конечном итоге нужно провести очистку поверхности конструкции от излишка силикона и выполнить повторный монтаж детали.

    Еще одной распространенной причиной повреждения вискомуфты считается деформация подшипников. Первым симптомом подобной неисправности является интенсивный шум. Для ремонта изделия его нужно демонтировать, открутив три фиксирующие болта. В таком случае конструкция легко отсоединится из отсека двигателя. После изъятия муфты и слития силикона можно начинать процедуру замены подшипников.

    Особых сложностей в решении такой задачи нет, но чтобы упростить задачу, рекомендуется воспользоваться специальным съемником. Такой инструмент имеется в каждом гараже. При использовании подручных средств можно вовсе повредить узел и доставить себе дополнительные хлопоты в виде недешевого ремонта. Завершив установку нового подшипника, остается повторно собрать деталь и запустить двигатель.

    Также при выполнении ремонта нельзя забыть о заливе нового силикона, которая сливалась перед ремонтом. Если муфта «ведет себя неправильно», не нужно спешить покупать новое изделие, ведь, возможно, проблема кроется в незначительной поломке, которая быстро решается своими руками. И для этого не обязательно обладать особыми навыками и умениями.

    Читайте также:  Порше Тайкан 2019-2020: обзор, фото, видео, технические характеристики, цена

    Единственной проблемой при ремонте бывает сложность поиска инструмента для изъятия старого подшипника. Если его нет в гараже, можно одолжить у друзей или приобрести в автомастерской. Остальные детали и расходные элементы доступны во всех автомобильных магазинах.

    Также важно избегать применения грубой физической силы, ведь диск муфты характеризуется уязвимостью к интенсивным воздействиям и может выйти из строя при малейшей нагрузке. В таком случае последствия будут необратимыми и придется полностью менять устройство.

    Заключение

    В основном, понять принцип работы вискомуфты несложно даже начинающему автомобилисту. То же самое касается ремонтных работ и обслуживания детали, которые не требуют специфических навыков или профессионального опыта. Достаточно следовать простой инструкции и учитывать рекомендации специалистов.

    Видео о том, как проверить и починить вискомуфту:

    Что такое вискомуфта полного привода, как работает и для чего нужна

    Важным элементом в автомобиле является вискомуфта полного привода, которая также называется вязкостной муфтой. Этот элемент входит в конструкцию трансмиссии автомобиля. Вискомуфта отвечает за функционирование механизма передачи и обеспечивает выравнивание крутящего момента колёс. Механизм важный и нужный, от его исправной работы зависит очень многое.

    Что такое вискомуфта

    Начнем разбираться с тем, что такое вискомуфта полного привода. Эта информация будет полезной многим автомобилистам, которые всегда хотят знать немного больше о строении и устройстве своего «железного коня». Вязкостная муфта не является новым изобретением, ведь она была изобретена в 1917 году. Правда, нашла своё применение лишь в 1964. Тогда этот механизм появился в английском авто Interceptor FF. С тех пор вискомуфта стала использоваться в качестве блокиратора для межосевого самоблокирующегося дифференциала на ТС с полным приводом на четыре колеса.

    Внешний вид муфты полного привода Haldex

    Главным отличием вискомуфты от гидромуфты и трансформатора является передача крутящего момента посредством особенных свойств жидкости, расположенной внутри механизма.

    Как устроены и работают вязкостные муфты для трансмиссий

    Для начала изучим устройство вискомуфты полного привода. Этот механизм имеет форму цилиндра, конструкция которого является герметичной. Основными компонентами конструкции являются перфорированные диски плоской формы и особенная жидкость. Диски делятся на две группы, которые отличаются соединением с валами. Одна группа дисков соединена с ведущим, другая — с ведомым. В процессе работы диски вискомуфты чередуются между собой, но находятся при этом на минимальном удалении друг от друга.

    Вискомуфта в разрезе

    Около 80% внутренней конструкции отводится для особенной силиконовой жидкости. Она выполняет роль связующего элемента между дисками. Для этой жидкости характерна высокая кинематическая вязкость. Вместе с этим она не обладает смазывающими свойствами. Такие особенности позволяют жидкости обеспечивать максимальное замыкание дисков при наличии разницы в угловой скорости. В этом заключается основной принцип работы вискомуфты.

    Ученые создали уникальную кремнийорганическую жидкость, которая при нагреве становится менее вязкой. Силоксан при этом становится настолько густым, что у него даже появляются признаки твёрдого вещества. Это позволяет вискомуфте передавать крутящий момент при условии разной скорости вращения деталей.

    Вязкостная муфта нашла широкое применение в автоматических системах, работающих по принципу полного привода. Если условия езды находятся в пределах нормы, усилие от мотора передаётся на одну ось. Через муфту подключена вторая ось, работающая в режиме свободного хода. При пробуксовке основной оси происходит блокировка вискомуфты, что вызывает распределение усилия от мотора на ведомую ось.

    Когда автомобиль выезжает на ровную дорогу, жидкость возвращается в прежнее состояние, с вискомуфты снимается блокировка и вторая ось вновь работает в режиме свободного хода. Примерно так и работает вискомуфта полного привода.

    Плюсы и минусы вискомуфты

    Нельзя назвать вискомуфты идеальным механизмом, поскольку наряду с преимуществами располагаются и недостатки. Прежде изучим положительные особенности механизма:

    • простая, даже примитивная, конструкция;
    • прочность корпуса настолько высокая, что он легко может выдержать давление в 20 атмосфер;
    • низкая стоимость новой детали делает её замену доступной для каждого автомобилиста;
    • минимальное обслуживание;
    • низкий процент поломок.

    Снятая вязкостная муфта дифференциала

    Разбавим эту картину отрицательными характеристиками:

    • ремонтопригодность не характерна для такого механизма, потому в случае поломки выполняется замена на новый;
    • длительная работа в сложных условиях повышает вероятность перегрева механизма;
    • отсутствие ручной блокировки;
    • неполная автоматическая блокировка;
    • запоздание в срабатывании;
    • невозможность подключения вискомуфты полного привода к системе ABS;
    • полный привод находится в бесконтрольном состоянии;
    • снижение клиренса автомобиля при установке крупногабаритных муфт.

    Как бы там ни было, а вискомуфты полного привода активно используются и пока достойную альтернативу никому не удалось представить мировой общественности.

    Какое масло заливать в муфту полного привода

    Вискомуфта полноприводного включения подобно другим механизмам в своей работе использует смазочную жидкость, в роли которой выступает специальное масло. Все производители заявляют об отсутствии необходимости менять его на протяжении всего периода эксплуатации автомобиля. Не всегда это утверждение соответствует действительному положению вещей.

    Заливаем масло в муфту полного привода

    О необходимости замены масла могут свидетельствовать небольшие пинки в задней части автомобиля при выжимании педали газа или совершении поворота. Такое поведение машины может говорить об испорченном состоянии масла вискомуфты.

    Выполнять замену лучше на станции техобслуживания, поскольку эта работа является не самой лёгкой. Для замены необходимо выбирать масло, которое указывается в инструкции к автомобилю. Часто так оказывается, что указанную смазку невозможно найти в продаже — с этой проблемой сталкиваются многие автомобилисты. Приходится искать замену. Достойным вариантом является смазочный материал Ravenol TF0870.

    Как избежать поломки муфты

    Вискомуфта полного привода при выходе из строя может серьёзно испортить автовладельцу жизнь. Её ремонт или замена не будет стоить дешево. Потому есть смысл поберечь механизм и оттянуть момент выхода из строя.

    На состоянии вискомуфты полного привода негативно сказывается в первую очередь неаккуратный и агрессивный стиль езды. Необходимо избегать частого передвижения по труднопроходимым участкам. Их преодоление вызывает перегрев муфты, которой для остывания требуется до 15 минут.

    Также необходимо своевременно реагировать на изменения в поведении автомобиля, которые могут свидетельствовать о нарушениях в работе муфты. Для её диагностики требуется обращение в СТО, специалисты которого точно знают, как проверить вискомуфту полного привода.

    Будьте внимательны к своему автомобилю, обращайте внимание на каждую деталь, не игнорируйте изменения в его поведении и не экономьте на диагностике. Поломку вискозной муфты легче предупредить, чем устранить.

    Рейтинг
    ( Пока оценок нет )
    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    Добавить комментарий

    ;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: