Электрический вид транспорта обладает неоспоримыми плюсами:
• электрические двигатели (ЭД) имеют сравнительно высокий КПД (70-93 %), в сравнении с двигателями внутреннего сгорания (22-42 %) [2];
• ЭД не производят вредных выбросов в атмосферу в месте его нахождения (если пренебречь выбросами при производстве электроэнергии);
• конструкция электромобиля проще ввиду простоты конструкции ЭД и отсутствии потребности в коробке переключения передач (ЭД имеют высокий крутящий момент в широком диапазоне частот вращения вала и могут реверсироваться) и т.п. [5].
Однако электромобили обладают и недостатками, большинство из которых связаны с несовершенством химического источника тока (ХИТ):
• малый запас хода электромобилей на одной зарядке (150400 км);
• длительное время зарядки аккумуляторов электромобиля в сравнении с заправкой топливом;
• снижение емкости ХИТ при низких температурах окружающей среды и, как следствие, сокращается запас хода.
В настоящее время в качестве ХИТ в электромобиле применятся свинцово-кислотные (крайне редко), никель-кадмиевые и литий-ионные аккумуляторы [5].
Свинцово-кислотный аккумулятор состоит из электродов в виде свинцовых решеток, ячейки которых заполнены активной массой. В качестве активной массы положительного электрода используют диоксид свинца PbO2, отрицательного – чистый металлический свинец Pb.
Для разделения разноименных электродов используются сепараторы пористые полимерные перегородки.
Электроды находятся в электролите, которым служит водный раствор серной кислоты H2SO4 высокой степени чистоты.
Электрохимический процесс, проходящий в свинцово-кислотном аккумуляторе, описывается общим уравнением (разряд – слева направо):
Согласно уравнению, при разряде аккумулятора на обоих электродах образуется сульфат свинца, а электролит разбавляется водой.
При заряде происходит обратная реакция. Емкость свинцово-кислотного аккумулятора снижается при высоких токах разряда. Так, теоретически удельная емкость диоксида свинца составляет 240мАч/г, свинца – 257 мАч/г. При токе 20-часового разряда емкость диоксида свинца составляет лишь 100 мАч/г, свинца – 110 мАч/г. Серная кислота электролита тоже является расходуемым компонентом. Ее удельная емкость достигает 273 мАч/г [4].