Traditionelle blysyre-bilbatterier kan blive overset i dag med vanviddet over lithium-ion EV batterier, men disse små fyre er uvurderlige vidundere inden for teknik, som har hjulpet med at drive køretøjer til årtier.
Uden de komplekse kemiske reaktioner inde i dit køretøjs 12V batteri, ville du ikke engang være i stand til at tænde din bil eller endnu mindre skrue ned for dine elruder. Læs videre for at udforske de geniale måder, hvorpå dit bilbatteri fungerer, og hvordan det går sammen med bilens generator for at gøre din bil til et bedre sted at tilbringe tid.
Hvordan virker et 12V bilbatteri?
Bilbatteriet arbejder med kemiske reaktioner. På det mest basale overfører det elektroner mellem anoden (negativ terminal) til hvor de faktisk ønsker at være: katoden (positiv terminal). For eksempel har blybatteriet, de fleste biler bruger, sit navn fra det faktum, at det bruger blydioxid (og rent bly) plader dyppet i en blanding af vand og svovlsyre.
Disse batterier har faktisk seks celler, der producerer omkring 2V hver, hvilket er grunden til, at bilbatterier almindeligvis omtales som 12V-batterier, selvom de ikke ligefrem er 12V. Disse seks celler består hver af blydioxidplader (positiv katode) og blyplader (negativ anode), der er dyppet i svovlsyre/vand-blandingen for at skabe kemiske reaktioner, som i sidste ende vil hjælpe med at batteriet frigives elektricitet.
Husk, at batteriet består af seks celler, og hver af dem har forskellige plader. Men kernen i denne proces er samspillet mellem de positive og negative terminaler. Når katodens blydioxid interagerer med sulfatet i den sure blanding, frigives oxygenioner til blandingen, hvor de interagerer med brinten for at producere vand. I mellemtiden, på den negative side, reagerer sulfat med blyet i anoden, hvilket skaber et blysulfatlag i anoden og frigiver elektroner.
Disse elektroner akkumuleres i den negative terminal og ønsker bestemt ikke at være der, men de kan ikke rejse gennem elektrolytopløsning, så de ledes ud gennem den negative terminal og gennem et kredsløb, indtil de til sidst når den positive terminal. Dette er kerneprincippet for bilbatteriets funktionalitet, da alle andre hjælpeenheder i dit køretøj forbindes til dette kredsløb.
Men dette virker kun, mens bilen er slukket; Ellers er det, der faktisk driver dit køretøjs elektronik, generatoren. Batteriet er hovedsagelig i din bil for at drive starteren, når køretøjet er slukket, men når først starteren brøler motoren til live, tager generatoren over. Generatoren oplader også batteriet gennem en vending af de processer, der førte til dets afladning.
Hvad gør en generator?
Som tidligere nævnt udfører generatoren grundlæggende det arbejde, folk ville tro, at batteriet konstant gør. Husk, at batteriet hurtigt ville dræne sig selv, hvis det skulle drive alle dine vinduer og radio og stort set enhver anden elektronisk enhed i dit køretøj. Så løsningen på dette er ret genial.
Ingeniører installerede en vekselstrømsgenerator i dit køretøj drevet af motoren i stedet for batteriet. Den producerer nok elektricitet til at drive alle dit køretøjs elektriske bits. Det fantastiske ved generatoren er, at den også genoplader batteriet, mens køretøjets motor er tændt, fordi batteriet oplever en ret kraftig tømning efter at have udført sit arbejde med at skrue på motor.
Det eneste problem med generatoren er, at den producerer vekselstrøm, som skal omdannes til jævnstrøm. For at løse dette problem behandles vekselstrømmen via en ensretter, som gør det muligt for generatoren at pumpe den nødvendige jævnstrøm ud.
Når en generator går dårligt, vil du begynde at bemærke tegn på dette over det hele. For eksempel vil dit køretøjs elektronik ikke fungere korrekt, og dine lys kan pludselig dæmpes. Under disse forhold kan dit køretøj begynde at kaste en masse koder, og selvom du tilslutter det til en OBD2 app, vil det sandsynligvis ikke identificere, at problemet faktisk er generatoren eller batteriet.
Endnu værre, mange køretøjer bruger avancerede moduler, som er kalibreret til at arbejde med meget små tolerancer. Hvis din generator eller batteri svigter, kan hele bilen begynde at agere uregelmæssigt og smide koder, der er fuldstændig uafhængige af det faktiske problem: det defekte batteri eller generator.
Er et bilbatteri det samme som et EV-batteri?
Nej, de er ikke det samme som batteriet i din elbil. Blybatterier er væsentligt forskellige fra de lithium-ion-batterier, der findes i din elbil. Først og fremmest, som du allerede har lært, består sammensætningen af blysyrebatterier for det meste af bly og en blanding af vand/svovlsyre. På den anden side består lithium-ion-batterier af materialer som lithium, kobolt og grafit.
Ikke kun dette, men lithium-ion-batterier har en overlegen energitæthed end bly-syre-batterier, hvilket især er ideelt i ydeevne elbiler og elektronik, hvor plads- og vægthensyn er uhyre vigtige.
Blybatterier lider også af ringere livscyklusser sammenlignet med lithium-ion-batterier. Hvad dette betyder er, at du kan genoplade og aflade et lithium-ion-batteri mange gange mere, end du kunne et blybatteri. Dette er naturligvis et stort plus til brug i elbiler, hvor batteriet udgør den vigtigste og dyreste komponent, og en underparallel livscyklus ville gøre det ubrugeligt. Blybatterier kræver også regelmæssig vedligeholdelse for at holde dem i gang, hvorimod lithium-ion-batterier er relativt vedligeholdelsesfrie i deres levetid.
Det er let at se, hvorfor lithium-ion-batterier bruges i elbiler frem for traditionelle blybatterier. Hvis elektriske køretøjer brugte blybatterier, ville de være sindssygt tunge og mangle strøm.
Blybatterier har stadig deres plads
Uanset de ulemper, der er forbundet med blybatterier, har de deres plads i billandskabet. Deres relativt billige omkostninger sammenlignet med lithium-ion-batterier sikrer, at de vil fortsætte med at være det bruges i benzindrevne køretøjer og andre applikationer, hvor forudgående omkostninger er en vigtig faktor.
Disse batterier har drevet køretøjer i mange år, og selvom lithium-ion-teknologi er det skinnende nye, vil blybatterier altid have deres plads i bilhistorien.