Современная техника располагает целым рядомэлектронакопительных устройств. Это -- свинцовые,железо-никелевые, никель-кадмиевые, серебряно-цинковые,серно-натриевые, медно-литиевые и другие типы аккумуляторов.Наиболее распространенными являются свинцовые аккумуляторы. Аккумуляторами называются химические источники тока,предназначенные для многократного использования их активныхвеществ, регенерируемых путем заряда. Аккумуляторы являются химическими источникамиэлектрической энергии многоразового действия. Они состоят издвух электродов (положительного и отрицательного), электролитаи корпуса. Накопление энергии в аккумуляторе происходит припротекании химической реакции окисления-восстановленияэлектродов. При разряде аккумулятора происходят обратныепроцессы. Экономичнее свинцового аккумулятора до сих пор ничего неизобретено. Широкое распространение они получили благодарявысокой надежности и невысокой цене. Эксперты ООН считают, чтов обозримом будущем свинцовые аккумуляторы сохранят своезначение как одних из самых удобных источников электрическойэнергии. Основным достоинством свинцовых аккумуляторов являетсястабильность напряжения при изменении тока нагрузки итемпературы. Напряжение аккумулятора -- это разностьпотенциалов между полюсами при фиксированной нагрузке. Взависимости от электрохимической системы напряжение на зажимахаккумулятора составляет от 1,2 до 2 В. Бытует ошибочное мнение, что основной сферой использованиясвинца является производство боеприпасов. Ежегодно только насвинцовые аккумуляторы расходуется немногим меньше половиныдобываемого в мире свинца. Первый работоспособный свинцово-кислотный аккумулятор былсоздан французским исследователем Г. Планте (в 1859 г.).Электроды первого аккумулятора были изготовлены из листовогосвинца, а сепаратором служило полотно. Вся конструкциясворачивалась в спираль и вставлялась в емкость с 10% растворомсерной кислоты. Для увеличения емкости такого аккумулятора проводилимногократные циклы заряда-разряда, чем формировали развитуюповерхность пластин. Для такой тренировки требовалось от 1000часов до двух лет. В последствии поверхностные пластиныформировались гальваническим способом. Единственнымиисточниками энергии в то время были первичные элементы. От них(в основном это были элементы Бунзена) осуществлялся зарядаккумуляторов. Зарядом аккумулятора называется превращение электрическойэнергии в химическую, а разрядом -- химической в электрическую.Процесс разряда -- явление обратное заряду, когда самаккумулятор отдает свой заряд во внешнюю электрическую цепьпотребителю электроэнергии. Значительно увеличить емкость электродов удалось в 1880 г.К. Фор стал изготавливать намазные электроды нанесением наповерхность пластин окислов свинца. Уже в 1881 году Э. Фолькмарпредложил намазную решетку в качестве электродов. В том же годуСеллону был выдан патент согласно которому решетки Фолькмарапредлагалось изготавливать из сплава сурьмы и свинца. Ускорению работ по совершенствованию свинцовогоаккумулятора способствовало изобретение Эдисоном лампынакаливания. В 1881 году по Сене ходила лодка с электрическимдвигателем и батареей аккумуляторов Планте. В том же годусоздан электромобиль. Тогда же появились дешевые генераторы,позволившие начать коммерческое использование аккумуляторов. В Кронштадте разработки конструкции аккумулятора началисьв 1881 г., а уже в 1884-м на Неве прошел испытаниеэлектрический катер. Он мог пройти 30 миль при скорости до 6узлов. К 1890 году в промышленно развитых странахсвинцово-кислотные аккумуляторы выпускались серийно. Первойпатенты Фора, Фолькмара и Селлона купила Electrical PowerStorage Company. В 1900 году фирма VARTA выпустила стартерный аккумулятордля запуска автомобильного двигателя. VARTA являетсяпоставщиком заводов "Мерседес", "Фольксваген", "Ауди" и"Опель". В 1938 году, Леопольд Джунгфер основал фирму Baren.Начиная с 1939 года фирмой были изготовлены батареи почти длякаждой области применения. В 1942 году в Италии Гиулио Долсетта основал фирму FIAMM.FIAMM выпускает стартерные, тяговые и стационарные аккумуляторы(см. гл. 2.3). С появлением электростанций понадобились мощныестационарные аккумуляторы. На станциях постоянного тока онислужили дополнительным источником энергии в моменты пиковыхнагрузок. На станциях переменного тока стационарныеаккумуляторы используются для вспомогательных целей. Такгородские сети постоянного тока имели батареи аккумуляторов,которые развивали в 1927 году мощность: 80000 кВт -- Берлин, 95000 кВт -- Нью-Йорк. Кроме аварийного освещения их используют для средствсвязи, в системах автоматики на железной дороге, в устройствахохранной и пожарной сигнализации и пр. Для телефонных станцийони служили единственным источником постоянного напряжения. Из большого разнообразия стационарных аккумуляторов,которые обеспечивают питание нагрузок на время отключенияэлектроснабжения, в большей мере используются только свинцовыеи никель-кадмиевые аккумуляторы (см. табл. П4 приложения). Основные черты свинцовый аккумулятор приобрел на рубежеХIХ...ХХ веков. Вместе с ними и проблемы, часть из которых нерешены по сегодняшний день. Конструкция аккумуляторовнепрерывно совершенствуется. Они давно являются объектомпристального внимания изобретателей. Критерием состояния отрасли промышленности являютсяэкономические показатели. На рис. p001 представлен объем продажстартерных аккумуляторов мировыми производителями. Начиная с 1970 года выпускаются малоуходные (требующиенезначительного ухода) и герметизированные (необслуживаемые)аккумуляторные батареи. В таких аккумуляторах используютэлектроды с малым содержанием сурьмы -- не более 3%. С использованием сорбированного и гелеобразногоэлектролита удалось получить герметизированный аккумулятор,который может работать в любом положении. В качествезагустителя электролита используется силикагель, алюмогель,сульфат кальция и др. Примерно в это же время были разработанытакие материалы для изготовления пластин, как медно-кальциевыесплавы покрытые оксидом свинца, титановые, алюминиевые и медныерешетки. Свинцовые аккумуляторы изготавливаются в различныхисполнениях в зависимости от области применения. Основные типы-- стартерные, тяговые и стационарные аккумуляторы. Выпускаемыесерийно свинцово-кислотные аккумуляторы обладают емкостью от0,5 до 12000 Ач. Активные вещества аккумулятора заключены в положительном иотрицательном электродах и электролите. Совокупность активныхвеществ, применяемых в химическом источнике тока, называетсяэлектрохимической системой. Распространенные электрохимические системы стационарныхаккумуляторов приведены в табл. t032 [7]. В аккумуляторах находящихся в эксплуатации непрерывноповторяется последовательность электрохимическихпреобразований. Период заряда-разряда аккумулятора называютциклом. С каждым циклом аккумуляторы изнашиваются.Долговечность аккумулятора оценивают количеством циклов. Долговечность аккумуляторов зависит от: ресурса заложенного в электрохимическую систему иконструкцию аккумулятора, условий ввода в эксплуатацию; условий эксплуатации. Наиболее широкое применение, как более дешевые, получилисвинцовые аккумуляторы. Они обеспечивают срок службы до 20 лет,что обусловлено соответствующим конструктивным исполнением. Почти все свинцовые аккумуляторы используют так называемуюбаночную конструкцию. При изготовлении корпусов используются:эбонит, полипропилен, и т.п. Эти материалы стойки к длительномувоздействию серной кислоты. Блок электродов каждой аккумуляторной ячейки помещается визолированной банке. Между электродами устанавливаютсясепараторы. Крайними всегда являются отрицательные электроды(рис. p070). Горизонтальные перемычки, соединяющие одноименныепластины в банке, называются баретками. Во всех малоуходных аккумуляторах пластины приподняты наддном. В образующемся пространстве скапливается шлам --отделившаяся от электродов активная масса. В герметизированныхаккумуляторах выполненных по технологии PLT пространство подпластинами отсутствует. Для получения достаточно больших значений напряжений илиразрядных токов отдельные ячейки соединяются между собойпоследовательно или параллельно в батареи. Батареей аккумуляторов называется источник тока, состоящийиз нескольких параллельно или последовательно соединенныхаккумуляторных ячеек. Аккумуляторы содержащие несколькопоследовательно соединенных банок в одном корпусе называютсямоноблочными. Все европейские производители и большая часть в Азиируководствуются стандартами DIN. Перечень стандартов постационарным аккумуляторам приведен в табл. П3 приложения. Рядусловных обозначений стационарных аккумуляторов стандартизован. Согласно DIN VDE 0510 ч. 2 расшифровка условныхобозначений аккумуляторов приведена в табл. t035. Номинальной емкостью аккумулятора называется емкость,гарантированная заводом изготовителем при определенных условияхразряда. Зарядной емкостью называется количество электричества,сообщаемое аккумулятору при заряде. Зарядная емкость всегданесколько больше разрядной из-за необратимых процессов,протекающих при заряде и разряде. Величина разрядной емкости аккумулятора зависит от типа иконструкции используемых пластин, количества содержащихся в нихактивных веществ, материала электродов, режима разряда итемпературы. Совершенствование свинцовых аккумуляторов идет по путиизыскания новых сплавов для решеток, облегченных и прочныхматериалов корпусов (сополимер пропилена и этилена) и улучшениякачества сепараторов.