Traditionella blybatterier för bilar kan bli förbisedda nuförtiden med frenesi över litiumjon EV batterier, men dessa små killar är ovärderliga tekniska underverk som har hjälpt till att driva fordon årtionden.
Utan de komplexa kemiska reaktionerna inuti ditt fordons 12V-batteri skulle du inte ens kunna sätta på din bil eller ännu mindre skruva ner dina elfönsterhissar. Läs vidare för att utforska de geniala sätt som ditt bilbatteri fungerar på och hur det samarbetar med bilens generator för att göra din bil till en bättre plats att spendera tid på.
Hur fungerar ett 12V bilbatteri?
Bilbatteriet arbetar med kemiska reaktioner. Som mest grundläggande överför den elektroner mellan anoden (negativ terminal) till där de faktiskt vill vara: katoden (positiv terminal). Till exempel har blybatteriet som de flesta fordon använder fått sitt namn från det faktum att det använder blydioxid (och rent bly) plattor som doppas i en blandning av vatten och svavelsyra.
Dessa batterier har faktiskt sex celler som producerar cirka 2V vardera, vilket är anledningen till att bilbatterier vanligtvis kallas 12V-batterier, även om de inte är exakt 12V. Dessa sex celler består var och en av blydioxidplattor (positiv katod) och blyplattor (negativ anod) som är doppade i svavelsyra/vattenblandningen för att skapa kemiska reaktioner som så småningom kommer att hjälpa batteriet att frigöras elektricitet.
Tänk på att batteriet består av sex celler, och var och en har olika plattor. Men kärnan i denna process är interaktionen mellan de positiva och negativa terminalerna. När katodens blydioxid interagerar med sulfatet i den sura blandningen frigörs syrejoner i blandningen där de interagerar med vätet för att producera vatten. Samtidigt, på den negativa sidan, reagerar sulfat med blyet i anoden, vilket skapar ett blysulfatskikt i anoden och frigör elektroner.
Dessa elektroner ackumuleras i den negativa terminalen och vill definitivt inte vara där, men de kan inte resa genom elektrolytlösning, så att de leds ut genom minuspolen och genom en krets tills de till slut når den positiva terminal. Detta är kärnprincipen för bilbatteriets funktionalitet, eftersom alla andra hjälpenheter i ditt fordon ansluter till denna krets.
Men detta fungerar bara när bilen är avstängd; annars är det som faktiskt driver ditt fordons elektronik generatorn. Batteriet finns i huvudsak i din bil för att driva startmotorn när fordonet är avstängt, men när startmotorn vrålar till liv tar generatorn över. Generatorn laddar också batteriet genom en omkastning av de processer som ledde till dess urladdning.
Vad gör en generator?
Som tidigare nämnts gör generatorn i princip det jobb som folk skulle tro att batteriet ständigt gör. Kom ihåg att batteriet snabbt skulle tömmas av sig självt om det måste driva alla dina fönster och radio och i princip alla andra elektroniska enheter i ditt fordon. Så lösningen på detta är ganska genialisk.
Ingenjörer installerade en växelströmsgenerator i ditt fordon som drivs av motorn istället för batteriet. Den producerar tillräckligt med el för att driva alla ditt fordons elektriska bitar. Det fina med generatorn är att den även laddar batteriet medan fordonets motor är på eftersom batteriet upplever en ganska kraftig utarmning efter att ha gjort sitt jobb med att veva motor.
Det enda problemet med generatorn är att den producerar växelström, som måste omvandlas till likström. För att reda ut detta problem bearbetas växelströmmen via en likriktare, som gör att generatorn kan pumpa ut den erforderliga likströmmen.
När en generator går dåligt kommer du att börja märka tecken på detta överallt. Till exempel kommer ditt fordons elektronik inte att fungera korrekt, och dina lampor kan plötsligt dämpas. Under dessa förhållanden kan ditt fordon börja kasta en massa koder, och även om du kopplar upp det till en OBD2 app, kommer det förmodligen inte att identifiera att problemet faktiskt är generatorn eller batteriet.
Ännu värre är att många fordon använder avancerade moduler som är kalibrerade för att fungera med mycket små toleranser. Om din generator eller ditt batteri går sönder, kan hela bilen börja agera oregelbundet och kasta koder som inte är relaterade till det faktiska problemet: det felaktiga batteriet eller generatorn.
Är ett bilbatteri detsamma som ett elbilsbatteri?
Nej, de är inte samma som batteriet i din elbil. Blybatterier skiljer sig markant från litiumjonbatterierna som finns i din elbil. Först till kvarn, som du redan har lärt dig, består sammansättningen av blybatterier mestadels av bly och en vatten/svavelsyrablandning. Å andra sidan består litiumjonbatterier av material som litium, kobolt och grafit.
Inte bara detta, utan litiumjonbatterier har en överlägsen energitäthet än blybatterier, vilket är särskilt idealiskt i prestanda elbilar och elektronik, där utrymmes- och viktöverväganden är ytterst viktiga.
Blybatterier lider också av sämre livscykler jämfört med litiumjonbatterier. Vad detta betyder är att du kan ladda och ladda ur ett litiumjonbatteri många gånger mer än vad du kan göra med ett blybatteri. Detta är uppenbarligen ett stort plus för användning i elbilar, där batteriet utgör den viktigaste och dyraste komponenten, och en undermålig livscykel skulle göra det oanvändbart. Blybatterier kräver också regelbundet underhåll för att hålla dem igång, medan litiumjonbatterier är relativt underhållsfria under sin livslängd.
Det är lätt att förstå varför litiumjonbatterier används i elbilar framför traditionella blybatterier. Om elfordon använde blybatterier skulle de vara vansinnigt tunga och sakna ström.
Blybatterier har fortfarande sin plats
Oavsett nackdelarna med blybatterier har de sin plats i billandskapet. Deras relativt billiga kostnad jämfört med litiumjonbatterier säkerställer att de kommer att fortsätta att vara det används i bensindrivna fordon och andra applikationer där initialkostnaden är viktig faktor.
Dessa batterier har drivit fordon i många år, och även om litiumjonteknik är det glänsande nya, kommer blybatterier alltid ha sin plats i bilhistorien.