Рис. 1. Зависимость емкости С аккумуляторной батареи 6СТ-75 от значения разрядного тока при 25 °С

Основными факторами, оказывающими существенное влияние на емкость аккумуляторных батарей, являются: количество активного материала в электродах, конструкция электродов и их состояние, ток разряда, концентрация электролита, пористость электродной массы. Рассмотрим эти факторы в отдельности.

Количество активного материала. Согласно закону Фарадея 96 500 Кл электричества преобразуют один грамм-эквивалент свинца; так как атомный вес свинца равен 207,2 г, а валентность его в реакциях на отрицательном электроде 2, то эквивалентная масса свинца равна 103,6 г. Отсюда вычисляем количество грамм свинца у отрицательного электрода, перешедших в сульфат свинца при прохождении 1 А-ч. Так как 96 500 Кл эквивалентны 26,8 А-ч, то одному ампер-часу соответствует 3,866 г свинца. Таким же образом можно вычислить, что на 1 А-ч в реакции участвует 4,463 г диоксида свинца, содержащегося в положительном электроде. На каждую молекулу свинца или его диоксида расходуется

Количество электричества, сообщенное аккумулятору при его заряде, называется зарядной емкостью.

Конструкция электродов. Емкость аккумулятора при длительных режимах разряда возрастает с увеличением толщины активного материала в электроде при условии, что активная масса обладает достаточной пористостью, обеспечивающей хороший доступ электролита в глубину электродов. При стартерных разрядах внутренние слои активной массы электрода используются значительно меньше наружных. Объясняется это тем, что электролит не успевает проникнуть в глубину активного материала и сульфат, образующийся на поверхности, в силу своего большого молекулярного объема закупоривает поры.

Емкость определяется размерами поверхности активной массы электродов, принимающей участие в токообразующем процессе. Одинаковое количество активной массы можно заложить в малое число толстых токоотводов или большое число тонких токоотводов.

При одинаковой токовой нагрузке аккумулятор с тонкими электродами, имея более развернутую поверхность активной массы и меньшее внутреннее сопротивление, будет работать в стартерном режиме лучше, чем с более толстыми электродами. Количество активной массы, находящейся в аккумуляторе, значительно больше, чем теоретически необходимо для получения определенной емкости. Это соотношение характеризуется коэффициентом использования активной массы. В свинцово-кислотных автомобильных аккумуляторах он не превышает 0,4. Уменьшение толщины электродов повышает его, но при этом снижается срок службы таких аккумуляторов.

Ток разряда. Емкость, отдаваемая аккумулятором при стартерном режиме разряда, в несколько раз меньше емкости, снимаемой при длительном режиме разряда. Следовательно, емкость аккумулятора уменьшается с повышением разрядного тока. Это обстоятельство объясняется следующими причинами.

Во-первых, с увеличением разрядного тока увеличивается расход активных масс на токообразующие реакции в единицу времени. Интенсивный расход серной кислоты не успевает пополняться за счет диффузии электролита в поры активной массы. В результате этого равновесие между количеством серной кислоты, расходуемой и подводимой со свежим электролитом за счет диффузии, будет устанавливаться при более низкой концентрации серной кислоты в порах электродной активной массы. А это обстоятельство вызовет соответственно понижение ЭДС и напряжения аккумулятора.

Во-вторых, чем больше разрядный ток, тем больше сульфата свинца образуется на поверхности электрода, причем в виде мелкокристаллического сплошного слоя. Сульфат свинца быстро изолирует активную массу электродов от контакта с электролитом, что также приводит к ускорению снижения ЭДС и напряжения до конечных значений; тогда разряд необходимо прекращать. Такое покрытие активной массы слоем мелкокристаллического сульфата свинца носит название пассивации электрода. При разряде малыми токами процесс пассивации идет медленно, так как образующийся в этом случае сульфат свинца имеет более крупнокристаллическую структуру и поэтому его слой будет более пористым, а, следовательно, доступ электролита к активной массе электродов будет облегчен. Пассивация электродов наступает тем быстрее, чем выше плотность разрядного тока.

Температура электролита. С повышением температуры электролита емкость аккумуляторной батареи повышается, а при понижении — уменьшается. Изменение температуры приводит к изменению вязкости электролита, и, следовательно, к скорости его диффузии. Номинальная емкость батареи определяется всегда при температуре 25 °С, а полученная емкость при разряде приводится к температуре 25 °С по формуле

Емкость положительных и отрицательных электродов не в одинаковой степени изменяется с изменением температуры электролита. Если при обычной температуре электролита емкость батареи лимитируется положительными электродами, то при низких температурах — отрицательными.

Концентрация электролита определяет потенциал электродов, электрическое сопротивление электролита и его вязкость, которая влияет на скорость протекания диффузионных процессов. В процессе разряда концентрация электролита уменьшается, в результате чего напряжение аккумулятора падает до предельных конечных значений. Установлено, что наибольшую емкость стартерный аккумулятор имеет при плотности электролита 1,27—1,29 г/см3.

Если высокая концентрация электролита благоприятна для положительных электродов, то она оказывает вредное влияние на отрицательный электрод. Например, емкость отрицательного электрода в электролите плотностью 1,315 г/см3 меньше, чем в электролите плотностью 1,140 г/см3, особенно при коротких режимах разряда. При определенных условиях отрицательные электроды ограничивают емкость аккумулятора.

Повышенная плотность электролита отрицательно сказывается на сроке службы аккумуляторной батареи, поэтому она устанавливается в зависимости от условий и требований эксплуатации.

Пористость активной массы зависит от материала, из которого она изготовлена, и от состояния электродов, т. е. от степени их заряженности. Пористость активной массы стартерного аккумулятора составляет 55—65% всего его объема. Под пористостью понимается способность активного материала поглощать электролит. Сульфат свинца, образующийся в результате разряда аккумулятора, менее плотен, чем свинец и его оксиды.