Расслоение электролита в аккумуляторе что это
Расслоение электролита в аккумуляторе что это
Владислав Харук запись закреплена
Стратификация или расслоение электролита, как устранить.
Чтобы устранить расслоение, необходимо перемешать электролит. Сделать это можно двумя способами.
1. Перемешать электролит наклонами батареи вперёд/назад.
Этот способ достаточно длительный и не самый лучший так как создаётся вибрация, а аккумуляторная батарея этого не «любит» этого особенно когда заряжена не полностью и пластины достаточно хрупкие в этом случае.
А теперь поговорим при каких условиях закипает электролит у кальциевых, гибридных и малосурьмянистых батарей.
Кальциевая батарея выполненная по технологии Ca/Ca, с очень низким расходом воды (VL)
В таких батареях электролит закипает при напряжение 16V
Но не путайте кипение батареи с электролизом, когда вода расщепляется на кислород и водород. Этот процесс начинается при достижение напряжения на выводах батареи 14.4V
Кальциевые батареи особенно не любят кипения, но без этого никак не обойтись. Иначе сульфатация низа пластин в следствие высокой концентрации электролита будет обеспечена.
Также нужно помнить что все необслуживаемые батареи также выполнены по технологии Ca/Ca. Но здесь нужно быть особенно внимательным и следить за этим процессом, чтобы батарея не начала терять воду, ведь туда её уже не долить.
Если заметили что сработал клапан газоотвода, то этот процесс стоит немедленно прекратить.
Гибридные аккумуляторные батареи.
В таких батареях электролит закипает при напряжение в 15.2V
Но у этих батарей есть особенность. Со временем такие батареи могут закипать при меньшем напряжение.
Наконец малосурьмянистые аккумуляторные батареи.
Таким батареям для закипания электролита достаточно напряжения 14.8V.
Для того чтобы полноценно перемешать электролит необходимо дать ему покипеть от 1 до 2 часов.
Всегда стоит помнить что этот метод не подходит для батарей выполненных по технологии GEL, AGM VRLA и батарей глубокого разряда.
Подписывайтесь в нашу группу АКБ премиум авто и ваш аккумулятор будет служить намного дольше гарантийного срока эксплуатации.
Запишите наши контакты, мы будем рады помочь вам.
+7(978) 965-94-86
Viber +7(978) 826-96-48
Харук Владислав.
Как проверить зарядку аккумулятора в домашних условиях?
Внимание: Зарядку автомобильного аккумулятора производить в хорошо проветриваемом помещении, при заряжании аккумулятора выделяется взрывоопасные газы (кислород и водород).
Химическая реакция в аккумуляторе
Аккумуляторная батарея может заряжаться и разряжаться много раз. Приведем четыре этапа зарядки/разрядки аккумулятора.
Этапы зарядки автомобильного аккумулятора
Для зарядки аккумулятора используется метод постоянного тока и постоянного напряжения (CC/CV). При этом методе регулируемое напряжение на клеммах достигает своего предела и затем падает в результате насыщения.
Стабилизация заряда EQUALIZATION проводится в течении 1-3 часов
Производим стабилизацию заряда аккумулятора
Перед началом следует внимательно прочитать инструкцию производителя аккумуляторной батареи, раздел Этап стабилизация (Equalization). Обязательно убедитесь, что производитель разрешает процесс стабилизации (AMG, гелевые и необслуживаемые)
Требуемые инструменты: зарядное устройство с регулируемой силой тока и регулируемым напряжением, ареометр, термометр, дистиллированная вода.
Добавочная зарядка типов аккумуляторов при постоянном напряжении
аккумулятора
Впитывание
ABSORPTION
Поддерживание
FLOAT
(опционально)
Стабилизация EQUALIZATION
(опционально)
* уточнить у производителя
Типы бытовых зарядных устройств
Существуют два основных типа бытовых зарядных устройств. Автоматические и с ручной регулировкой. Автоматические зарядки имеют встроенные программы зарядки и защиту от перезаряда аккумулятора. Зарядные устройства с ручной регулировкой дешевле и просты в использовании, но требуют постоянного контроля при зарядке. Автоматические зарядные устройства дороже, но предпочтительнее по техническим и потребительским качествам. По видам они делятся на:
Использование зарядного устройства с ручной регулировкой постоянного тока
Ниже приведена таблица зарядки полностью разряженного АКБ с помощью зарядного устройства с ручной регулировкой при постоянном токе. Рекомендуется заряжать аккумулятор при медленном (щадящем) режиме зарядки
Не забудьте выключить устройство после зарядки, перезаряд очень опасен для АКБ
Характеристики отечественных аккумуляторов. Какой зарядный ток использовать.
| Тип | Напряжение, вольт | Емкость при 20-ти часовом цикле, Ампер в час | Количество электролита, Литров | Номинальный зарядный ток, Ампер |
| 6СТ-45 | 12 | 45 | 3 | 4,5 |
| 6ТСТ-50 | 12 | 50 | 3,5 | 5 |
| 6СТ-55 | 12 | 55 | 3,8 | 5,5 |
| 6СТ-60 | 12 | 60 | 3,8 | 6 |
| 6СТ-75 | 12 | 75 | 5 | 7,5 |
| 6ТСТ-82 | 12 | 82 | 5,4 | 8 |
| 6СТ-90 | 12 | 90 | 6 | 9 |
| 6СТМ-128 | 12 | 128 | 8 | 10 |
| 6СТ-132 | 12 | 132 | 8 | 13 |
| 6ТСТ-182 | 12 | 182 | 11,5 | 18 |
| 6СТ-190 | 12 | 190 | 12 | 19 |
Медленная и быстрая зарядка при постоянном токе
| Емкость аккумулятора | Медленная зарядка | Быстрая зарядка |
| 32 Ah или меньше | 15 часов при силе тока 3 Ah | 5 часов при силе 10 Ah |
| 32-50 Ah | 21 час при силе тока 4 Ah | 7,5 часов при силе тока 10 Ah |
| 50-68 Ah | 22 часа при силе тока 5 Ah | 10 часов при силе тока 10 Ah |
| 68-100 Ah | 23 часа при силе тока 6 Ah | 7,5 часов при силе тока 10 Ah |
| Более 100 Ah | 24 часа при силе тока 10 Ah | 6 часов при силе тока 40 Ah |
Рекомендуемая зарядка в два этапа устройством с ручной регулировкой при постоянном токе и постоянном напряжении
Применяется для зарядки частично разряженного аккумулятора. При использование зарядного устройства постоянного тока с ручной регулировкой производится два первых этапа зарядки (BULK и ABSORPTION). Зарядка производится в хорошо проветриваемом помещении. Внимание: при заряжании аккумулятора выделяется взрывоопасные газы (кислород и водород).
Требуемые инструменты: зарядное устройство с регулируемой силой тока и напряжения, вольтметр или мульти метр, дистиллированная вода
Второй этап при достижении 14,4 В:
Температурная компенсация напряжения
электролита
градусов
Напряжение
вольт
Проверка полного заряда аккумулятора
Опасность перезаряда аккумулятора
Избегайте перезаряда АКБ, не давайте перегреться аккумулятору выше 51,5 градусов. Доливайте воду. Перезарядка может значительно сократить работоспособность АКБ и даже может вывести из строя. В процессе перезаряда активное вещество с положительных пластин может осыпаться. Перезарядка может уменьшить емкость аккумулятора. Ваш аккумулятор перезаряжен если:
Перемешивается ли электролит в аккумуляторе при движении автомобиля?
▍Перед началом опыта, вспомним известные факты о расслоении электролита:
❒ Основная токообразующая реакция в свинцовом аккумуляторе, — двойная сульфатация по Гладстону-Трайбу, — требует для заряда воды, которая расходуется из электролита с выделением кислоты, а при разряде наоборот, расходуется кислота и выделяется вода.
❒ Обязательными условиями заряда участка активной массы являются наличие в этом участке воды, а также электрический потенциал не ниже необходимого для преодоления термодинамической электродвижущей силы — ЭДС — на этом участке. ЭДС тем выше, чем выше концентрация кислоты.
❒ Следовательно, повышенная концентрация электролита в нижней части банок и глубине намазок пластин АКБ — аккумуляторной батареи — ведёт к тому, что для преодоления термодинамической ЭДС требуется более высокое напряжение на клеммах. При недостаточном напряжении заряд участка активной массы (АМ) с повышенной концентрацией кислоты не произойдёт никогда. Также препятствует заряду и недостаток воды в данном участке АМ.
❒ И заряд, и разряд активных масс ведут к расслоению электролита, так как выделяющаяся при заряде кислота стремится вниз, а образующаяся при разряде вода — вверх. Таким образом, если не предпринять специальных мер, при любой глубине циклирования или просто саморазряде АКБ расслоение электролита прогрессирует.
❒ Современные типы АКБ характеризуются плотными сепараторами, препятствующими оплыванию активных масс и короткому замыканию. Они повышают надёжность, виброустойчивость и срок службы АКБ, но и препятствуют перемешиванию электролита, усугубляя тенденцию к расслоению.
❒ Чем более прогрессирует расслоение электролита, тем большая доля активных масс при штатном зарядном напряжении не заряжается, то есть, остаётся в виде сульфата свинца, склонного переходить в труднорастворимую форму. Это явление называется сульфатацией. Не следует путать с двойной сульфатацией п. 1 — нормальной токообразующей реакцией. Сульфаты имеют меньшую плотность, чем заряженные АМ — губчатый свинец отрицательных пластин и оксид свинца положительных, потому сульфатированные намазки увеличиваются в объеме, что ведёт к разрушению конструкции аккумулятора и коротким замыканиям. П. 5 этому препятствует, но при отсутствии периодического выравнивающего заряда АКБ с расслоением и сульфатацией теряет ёмкость, токоотдачу и концентрацию кислоты в верхних слоях электролита.
❒ Электролит с низкой концентрацией кислоты замерзает при более высокой («менее минусовой») температуре, потому расслоение электролита ведёт к выходу аккумулятора из строя в зимнее время.
Отчасти поэтому, во многих моделях ЗУ производители ограничивают напряжение на уровне, не допускающем «кипения» электролита, в других моделях предоставляют пользователю выбор максимальных напряжений заряда путём ступенчатого переключения или плавной регулировки, даже если ЗУ представляет собой не просто источник питания со стабилизацией тока и напряжения (СС/CV), а имеет алгоритмы автоматического управления напряжением и током согласно табличным значениям профиля или на основании измерения характеристик АКБ.
Водород, аэрозоль серной кислоты и сероводород, могущие выделяться при заряде аккумулятора, действительно опасны, потому заряжать следует в проветриваемом помещении, адекватно управлять током, напряжением и временем заряда, изучить и соблюдать технику безопасности.
В сегодняшнем эксперименте посмотрим, насколько перемешают электролит пара современных отечественных ЗУ, и насколько это требуется от ЗУ вообще, применительно к стартерной аккумуляторной батарее. Ведь она монтируется на автомобиле (мотоцикле, снегоходе, катере. ), а тот испытывает ускорения и вибрации при движении. Некоторые авторы считают, что поездки перемешают электролит, потому в функции зарядного устройства это не входит. Давайте попробуем, и узнаем.
Начнём с измерения параметров текущего состояния. И как всегда, в первую очередь вымоем корпус и зачистим клеммы.
Напряжение разомкнутой цепи — НРЦ, оно же ЭДС без нагрузки, по показаниям трёх приборов 12.48, 12.50, 12.52 В.
Плотность электролита по банкам колеблется от 1.22 до 1.23. В крайних банках плотность ниже, в средних выше. Это тенденция, обычная для свинцовых батарей.
Итак, наблюдаем расхождение: НРЦ соответствует уровню заряженности выше 80%, плотность электролита при котором должна быть 1.24, а по плотности уровень заряженности получается 75%, НРЦ должно быть 12.4 В. Причиной такого несоответствия как раз является расслоение электролита за 4 месяца эксплуатации под капотом. Повышенная концентрация кислоты в нижней части банок создаёт завышенное НРЦ. АКБ в таком состоянии необходим стационарный заряд.
Напряжение под нагрузочной вилкой не падает ниже 10 вольт, аккумулятор способен крутить стартер. Но если почитать инструкцию от производителя, то там чётко и ясно написано: если плотность ниже 1.25, аккумулятор требуется зарядить до плотности 1.28. Также в инструкции сказано, что можно оценить степень заряда по напряжению, и рекомендуется производить стационарный заряд при НРЦ ниже 12.5, но если имеется доступ к электролиту, то лучше проверить его плотность.
Приступаем к заряду зарядным устройством BL1204 на программе 2.
Заряд длился 9 часов. Плотность по банкам составила от 1.23 до 1.24.
По графику напряжения на клеммах, видно, что ЗУ производит основной заряд с подачами и паузами разной продолжительности, а затем три этапа непрерывного дозаряда, после чего последовали тест АКБ и буферный режим 13.65 В. Однако для кальциевой АКБ до 14.8 вольт происходит лишь основной заряд, потому продолжим заряд на программе 4.
Время заряда составило 1 час 16 минут плюс 20 часов в режиме буферного хранения. Плотность поднялась ещё на одну сотую и составила от 1.24 до 1.25. Сделаем ещё один проход на 4-й программе.
Время заряда снова 1 час 16 минут. Плотность поднялась всего на 0.005. Перезапустим программу 4 в третий раз.
Третий проход длился те же 1 час 16 минут. Плотность снова поднялась на 0.005. Отключаем ЗУ от АКБ. После отстоя продолжительностью 18 часов 20 минут НРЦ 13.20 В. При плотности 1.25 это говорит об очень сильном расслоении электролита. Запустим программу 4 ещё раз.
Заряд длился на этот раз около 50 минут. Плотность электролита не поднялась. Попробуем воспользоваться другим ЗУ.
Возьмём Бережок-V, установим 15.9 В — то же максимальное напряжение, что у BL1204.
Заряд длился 4 часа, за которые ЗУ сделало две длительные паузы, и затем перешло в режим хранения — не поддержание буферного напряжения, как BL1204, а периодический подзаряд.
В пиках напряжение достигает тех же 15.9.
Плотность в 5 банках составила 1.26 или чуть выше, и в одной 1.255. Оставим АКБ на ночь дозаряжаться в режиме хранения.
По прошествии 15 часов, импульсы тока доходят до 5 А, снижаясь менее чем за секунду до 1 А.
Для отбора проб электролита из глубины банок воспользуемся удлинённой пипеткой, гибкий наконечник которой может пройти сбоку от пластин. Короткой пипеткой произведём отбор, как обычно, из верхнего слоя.
Плотность верхнего слоя составила 1.26, нижнего почти 1.31. Это весьма значительное расслоение, обуславливающее высокое напряжение разомкнутой цепи при недозаряженных и сульфатирующихся нижних частях пластин. Ни одно из применённых ЗУ при заряде нашего аккумулятора до 15.9В с расслоением не справилось.
Устранят ли поездки такое расслоение? Для непосредственной проверки установим АКБ под капот, для чего пришлось удлинить провод массы.
Для лучшего перемешивания прибавим напряжение бортовой сети с 14.3 до 14.8 В, так как это позволяет сделать трёхуровневый регулятор напряжения.
Приборная панель Gamma GF-618 позволяет регистрировать данные поездок, что тоже очень пригодится в нашем эксперименте.
Пробег за трое суток в городском режиме составил 143.7 километра. Большое количество разгонов и торможений должно способствовать перемешиванию электролита.
Израсходовано 12.8 литров бензина.
После таких поездок плотность на глубине составила 1.29.
Плотность сверху 1.27. Предписываемого инструкцией значения 1.28 так и не достигли. Расслоение до сих пор присутствует. Покатаемся ещё трое суток, на этот раз, не только по городу, но и по трассе.
Итого за 6 суток автомобиль двигался восемь с половиной часов.
Общий пробег за это время 377.8 км.
Бензина затрачено 28.8 литра.
Плотность электролита наверху и внизу, наконец, уравнялась, и составила чуть ниже 1.27.
Q: Перемешивается ли электролит в современном кальциевом аккумуляторе с высокой плотностью сепараторов и упаковки пластин при движении транспортного средства?
Q: Остались ли после всех стараний в испытуемом аккумуляторе недозаряд и сульфатация?
Q: Проявляют ли EFB аккумуляторы, вместе со склонностью к расслоению электролита, заявленную стойкость к длительному недозаряду (PSoC, partial state of charge, состояние частичной заряженности) и циклированию с глубокими разрядами?
Q: Тем не менее, будут ли ёмкость, токоотдача и устойчивость к замерзанию электролита деградировать если не предпринимать периодических регламентных процедур по полному стационарному заряду?
— Будут, у любого свинцово-кислотного аккумулятора, потому что препятствует замерзанию концентрация кислоты в растворе, полезная ёмкость обеспечивается количеством заряженных (десульфатированных) активных масс, а способность отдавать ток полезной нагрузке и оперативно восполнять затраченную энергию от генератора автомобиля или иного зарядного устройства — действующей площадью активных масс. На ёмкость и токоотдачу влияет доступность воды для заряда и кислоты для разряда, т.е. расслоение электролита напрямую вредит этим ключевым для химического источника тока параметрам.
Теперь давайте всё-таки продолжим заряд данной аккумуляторной батареи. На этот раз начнёт Бережок-V, при том же напряжении окончания заряда 15.9 В.
Заряд продолжался около 4 часов, плюс 4 часа в хранении.
Плотность поднялась с чуть ниже 1.27 до 1.275. Передаём эстафетную палочку BL1204.
Заряд длился около часа, и далее 14 часов в режиме хранения.
Плотность осталась 1.275.
Установим на Бережке-V ограничение напряжения 16.7 вольт и запустим заряд.
По прошествии 4 часов ЗУ автоматически перешло в режим хранения. Плотность и над пластинами, и на глубине чуть выше 1.28. Электролит перемешан, расслоение устранено.
Адекватный стационарный заряд не только перемешивает электролит эффективнее, чем ускорения и вибрации при движении транспортного средства, но и позволяет более полно зарядить аккумуляторную батарею, устранить сульфатацию, поднять эксплуатационные характеристики.
Зарядка кальциевого аккумулятора по науке или конец спорам
Споры по поводу правильной зарядки кальциевого аккумулятора ведутся уже давно. Одна половина автовладельцев выступает за напряжение 14,8 В ( ± 0,4 В ) при заряде, а другая утверждает, что для 100% заряда кальциевой аккумуляторной батареи необходимо напряжение не менее 16,0 В. При этом, каждая из сторон приводит свои «убедительные» доводы, чтобы доказать непогрешимость своей теории. Давайте вместе попробуем разобраться, в чем же причина таких жарких споров и существует ли единственно верный способ зарядки кальциевого аккумулятора?
Для справки: максимально растворимая величина кальция (Ca ) в свинце (Pb) составляет 0,1% от основной массы. Свинцовые пластины современных аккумуляторов содержат в своем составе от 0,06% до 0,09% кальция. Данное соотношение определено экспериментально и является самым оптимальным.
Дальнейшее чтение будет полезным для понимания того, почему на сегодняшний день традиционные АКБ с решетками из свинцово-сурьмянистого сплава ушли в прошлое, а им на смену пришли аккумуляторы с решетками из свинцово-кальциевого сплава. Понимание этих простых истин поможет нам увидеть, «с какой стороны», образно говоря, нужно подходить к зарядке кальциевых аккумуляторов.
Никому не нужные преимущества кальциевых аккумуляторных батарей
Знаете ли вы, что первый кальциевый аккумулятор был создан в 1932 году американской фирмой «Бел телефон»? На тот момент это было самым крупным прогрессом на рынке свинцовых аккумуляторов, ведь эти аккумуляторы обрели ряд преимуществ перед традиционными сурьмянистыми. Они имели гораздо меньший саморазряд (долго сохраняли накопленную энергию) и очень маленький расход воды (во время эксплуатации практически не «кипели»), что сделало их бесспорными лидерами по неприхотливости обслуживания.
Казалось бы, за кальциевыми аккумуляторами будущее! Но нет. На практике «кальциевая» технология до сегодняшнего времени не находила широкого применения. Почему? Потому что наряду с преимуществами, кальциевые аккумуляторы получили и существенные недостатки. Среди них:
Информация получена из источников: «Современная теория свинцового аккумулятора», авторы: М.А. Дасоян, И.А. Агуф, 1975 г. стр. 183-185. «Свинцовые аккумуляторы», авторы: А.И. Русин, Л.Д. Хегай, 2009 г. стр. 54-55.
Вышеперечисленные недостатки значительно сузили область применения кальциевых аккумуляторов. Они использовались только в тех случаях, когда первостепенно важной являлась способность АКБ сохранять заряд по времени. Другими словами, аккумулятор должен был долго держать заряд. В большинстве других случаев, предпочтение отдавали традиционным сурьмянистым аккумуляторным батареям.
Спрос рождает предложение
Почему же сейчас кальциевые аккумуляторы используются повсеместно? Может быть н аука нашла способ, как избавиться от всех вышеперечисленных недостатков? Не совсем. Главным фактором здесь выступает основной закон рыночной экономики, который можно сформулировать так: «Спрос рождает предложение».
Автомобильный бум
Вспомните, сколько автомобилей было во дворах ваших домов всего каких-то 30 лет назад? А сколько их сейчас? В любом городе дворы буквально забиты автомобилями. Налицо автомобильный бум. Это раньше автомобиль являлся роскошью и с него буквально «пылинки сдували», а сейчас? Вы думаете, что владельцы «живущих» на улице автомобилей ночами не спят, размышляя о том, как бы обслужить аккумулятор на своем авто? Ничего подобного.
Поставил и забыл
Приоритеты людей сильно изменились. Автомобиль стал обычным средством передвижения, а выбор аккумулятора сместился в сторону набирающего популярность принципа: «поставил и забыл». Что бы там ни говорили, но большинству автомобилистов глубоко «до лампочки», что там происходит с их аккумулятором. Они просто не хотят связываться с их обслуживанием.
Вот слова одного автомобилиста: «Как показала практика, у всех 3-х новых автомобилей, которые я покупал (за последние 15 лет) аккумуляторы прослужили по 2 года, максимум 3» (от себя добавлю, что этот автомобилист из северных районов России). Тогда я его спросил: «А заряжать не пробовал?» На что он ответил: «Зачем? Проще новый купить». Как вам такой ответ? Странно, правда? Однако таких людей с каждым днем становится все больше и больше.
Конкурентная борьба производителей АКБ
Теперь понятно, почему производители аккумуляторов «из кожи лезут вон», лишь бы предложить потребителю аккумулятор, который не требует к себе никакого внимания, одним словом – «поставил и забыл». И конкурентная борьба среди производителей аккумуляторов сейчас ведется в одной единственной плоскости – чей АКБ прослужит дольше без какого- либо обслуживания.
Кальцию – зеленый свет или «возвращение блудного попугая»
Как же кстати оказалась всеми забытая «кальциевая» технология, позволяющая изготавливать «необслуживаемые АКБ». Да, именно легирование свинца кальцием позволило повысить перенапряжение водорода или, говоря проще, аккумулятор стал «закипать» при более высоком напряжении (16,0 В). При напряжении бортовой сети автомобиля 14,4 В кальциевые аккумуляторы вообще не «закипают» и не требуют постоянного доливания дистиллированной воды, а значит нуждаются лишь в минимальном обслуживании. У кальциевого аккумулятора есть еще один бонус – это способность долго держать разряд. Скажем, если ваш автомобиль пару месяцев простоит на стоянке, то вернувшись за ним, у вас будут все шансы на успешный запуск двигателя. На этом, однако, его преимущества заканчиваются.
А как же недостатки, спросите вы. Да никак! Конечно, инженеры пытаются «продлить жизнь» кальциевым аккумуляторам, экспериментируя с «рецептами приготовления» токоотводящих решеток, а также самой обмазки, из которой впоследствии формируется активная масса. Плюсом ко всему в электролит добавляют различные «улучшители». Даже себестоимость производства свинцово-кальциевого сплава удалось снизить (за счет совершенствования технологии), но в глобальном смысле проблемы с кальцием как были, так они и остались.
Однако это уже не важно. Важно, что теперь потребителю можно предложить товар, который отвечает его ОСНОВНОМУ критерию: «поставил и забыл».
Производитель АКБ «думает о вас» или основа маркетинговой стратегии
Ситуация на сегодняшний день такова, что в условиях реальной эксплуатации кальциевого АКБ, зарядка при 14,8 В провоцирует глубокую сульфатацию пластин, а зарядка при 16,2 В способствует более быстрому оплыванию активной массы. В обоих случаях емкость аккумулятора уменьшается. Каждый из этих ОТДЕЛЬНО ВЗЯТЫХ способов заряда губителен для кальциевого аккумулятора, как ни крути.
Однако самое большое зло, которое таит в себе кальциевый аккумулятор – это непереносимость глубокого циклирования. Говоря проще, при глубоких разрядах потеря емкости ускоряется в разы, по сравнению с сурьмянистыми батареями (причины описаны в начале статьи).
Вы думаете производители об этом не знают? Прекрасно знают, но никогда вам об этом подробно рассказывать не будут. Цель у них совершенно иная. В основе их маркетинговых стратегий лежит одно единственное преимущество кальциевого аккумулятора – это его «необслуживаемость» или отсутствие необходимости уделять ему свое внимание, словом «поставил и забыл». А вот разборки по поводу «болячек» своего «детища» они оставили на усмотрение своих потребителей, поскольку сказать им нечего. Отсюда и «туманность» в их рекомендациях по обслуживанию. Стоит ли теперь удивляться неугасающим спорам по поводу «правильной» зарядки кальциевой АКБ? Ответ очевиден.
Что делать нам, жертвам маркетинга?
А как же быть тем, кто не хочет «забывать» про свой аккумулятор и кто не желает мириться с тем, что 2 года эксплуатации (для северных районов РФ) для кальциевого АКБ – это предел? Ответ прост – включать здравый смысл. Автор статьи не выступает в защиту того или иного способа зарядки, обсуждаемого на просторах интернета, а предлагает некий компромисс, помогающий продлить «срок жизни» кальциевого аккумулятора.
Компромиссный способ зарядки кальциевой АКБ
Вот мы и подошли к самому главному вопросу: как зарядить кальциевую батарею? В источнике «Свинцовые аккумуляторы», авторы: А.И. Русин, Л.Д. Хегай, 2009 г., на страницах 160–166 описываются 7 способов зарядки современных аккумуляторов:
Из всех вышеперечисленных способов авторы данного научного труда сходятся во мнении, что с точки зрения полноты заряда наиболее оптимальным является двухступенчатый комбинированный заряд. Его мы и возьмем за основу.
На первой схеме авторы изобразили изменение тока и напряжения при комбинированном заряде.
Точно такая же схема заряда имеется у зарядного устройства Орион «Вымпел-27». Вот схема:
Хотя визуально схемы изображены по-разному, принцип, который лежит в их основе одинаков: как только напряжение достигает максимального значения, сила тока начинает уменьшаться, пока не достигнет минимума. Получается, что на первой ступени заряда стабилизируется сила тока, а как только напряжение достигнет своей верхней допустимой величины, включается вторая ступень – стабилизируется напряжение, а ток начинает уменьшаться. Признаком окончания заряда принято считать достижение постоянства плотности электролита и силы тока в течение 2 часов.
Не сочтите это за рекламу зарядного устройства, но Вымпел-27 имеет все минимально необходимые параметры для зарядки 99% кальциевых аккумуляторных батарей, имеющихся у владельцев легковых автомобилей. Для тех, кто не занимается ремонтом аккумуляторов и не владеет грузовым транспортом, этого зарядного устройства вполне хватит. Целью данной статьи не является обзор всевозможных зарядных устройств, поэтому Вымпел-27 будет использоваться исключительно в качестве наглядного пособия для зарядки кальциевой батареи. Каждый автолюбитель вправе использовать любые другие зарядные устройства.
В чем компромисс?
В чем же заключается компромисс предлагаемого способа зарядки кальциевой АКБ? Компромисс в следующем: мы не будем заряжать аккумулятор при каком-то одном напряжении (14,8 или 16,0 вольт), а разделим заряд на 2 этапа. Перед началом заряда аккумуляторная батарея должна быть выдержана не менее 8 часов при комнатной температуре (20-25 0 С). Также не забудьте проверить уровень электролита. Он должен покрывать верхний край пластин на 25-35 мм (для АКБ «Аком»). Если он ниже, доведите его до нормы путем добавления дистиллированной воды.
1-й этап зарядки
На первом этапе мы воспользуемся автоматическим алгоритмом заряда, при котором зарядное устройство (далее ЗУ) Вымпел-27 ограничивает максимальное напряжение до 14,8 вольт. Это станет основным этапом заряда АКБ, который позволит зарядить батарею примерно до 90% от ее фактической емкости.
Итак, на ОТКЛЮЧЕННОМ от сети (220В) зарядном устройстве, подсоединяем плюсовой зажим к положительной клемме АКБ, а минусовой к отрицательной. Затем выставляем переключатель в положение 14,8 В и силу тока, равную 0,1 от номинальной емкости. Например, если АКБ на 60 Ач, то сила тока устанавливается 6А. Далее подключаем ЗУ к сети 220 В. После подключения автоматически начнется заряд.
Когда ток упадет приблизительно до 0,6А и дальше уже не будет снижаться, то первый этап зарядки можно считать завершенным. Далее отсоединяем ЗУ от сети 220 В, оставляя устройство подключенным к АКБ. Зачем? Дело в том, что во время заряда, когда ЗУ подключено к сети 220 В, автоматика не позволяет изменять величину тока.
2-й этап зарядки
Для чего нужен 2-й этап зарядки? В нашем случае мы будем заряжать кальциевый аккумулятор, изготовленный АО «Аком», а в инструкции по зарядке аккумуляторов этого производителя прямо говорится, что для эффективной и полной зарядки АКБ, изготовленной по технологии Ca/Ca, зарядное устройство должно обеспечивать зарядное напряжение 16,0 В. Ниже скрин из инструкции.
Зарядное устройство Орион Вымпел-27
На ЗУ Вымпел-27 как раз для этих случаев существует ручной режим «дозаряда» при 16,0 В. Поэтому выставляем переключатель на положение 16,0 В (зарядное устройство при этом остается отключенным от сети 220 В), а силу тока ограничиваем до 2А (1/30 от номинальной емкости). После выставления необходимых параметров подключаем ЗУ к сети 220 В и продолжаем следить за зарядом.
При напряжении 16,0 вольт на электродах кальциевого аккумулятора начинается электролиз воды (разложение на водород и кислород). Проще говоря, АКБ начинает «кипеть». И чем ближе конец заряда, тем сильнее будет «кипение». Это нормальный процесс, способствующий перемешиванию электролита и обеспечивающий более полное «растворение» сульфата свинца, отложившегося на пластинах в результате предыдущего разряда.
Далее, когда ток перестанет снижаться, выдерживаем аккумулятор в режиме подзаряда еще 2 часа и отключаем зарядное устройство от сети 220 В. Все, зарядка кальциевого аккумулятора завершена. Данный метод заряда определенно наносит аккумулятору некоторый вред, но он наиболее щадящий и представляет собой некий компромисс, подразумевая выбор наименьшего из «двух зол».
Контрольные измерения
Противникам «кипячения» кальциевого аккумулятора посвящается
В предвкушении шквала критики от «сторонников 14 вольт» хочется обратить внимание на некоторые научно доказанные факты. Для начала давайте рассмотрим, что лежит в основе доводов, которые приводят сторонники 14 вольт.
МИФ: «Кипячение» – это самое большое зло для АКБ
Нередко в пользу этой теории можно услышать примерно такие высказывания: «Зачем делать то, от чего производитель так старательно хочет уйти?». Некоторые сторонники 14 вольт наивно полагают, что производителю, путем неимоверных усилий, удалось таки избавиться от самого главного врага аккумулятора – «кипения», что именно «кипение» приводило к разрушению электродов в свинцово-кислотных аккумуляторах на протяжении всех 160 лет их существования. Наконец-то производители АКБ «прозрели» и сделали то, чего так ждали автовладельцы! Наконец-то аккумулятор стал «совершенным»! Как это ни грустно, но ситуация обратная.
ФАКТ: Использование в производстве «кальциевой» технологии, позволяющей уйти от «кипения» аккумулятора – не более, чем маркетинговый ход. Да, да, не более того! Это лишь реакция рынка на складывающиеся тенденции современного автомобильного общества. Автовладельцы ХОТЯТ аккумуляторы, которые «поставил и забыл». Не хотите возиться с аккумулятором? Не проблема – получите «кальциевое чудо»!
Более 70 лет «кальциевая» технология была никому не нужна, потому что она не «вписывалась» в рыночную экономику, но сегодня настал ее «звездный час». Единственное преимущество кальциевого аккумулятора перед сурьмянистым – это отсутствие необходимости пристально следить за уровнем электролита. Именно эта особенность «кальциевой» технологии легла в основу маркетинговых кампаний всех производителей. И делается это не потому, что «кипение» – зло, а потому, что люди просто-напросто этого ХОТЯТ. Второй по значимости плюс «кальция» – это низкий саморазряд, на этом, пожалуй, все его достоинства заканчиваются.
ДОКАЗАТЕЛЬСТВА: Электролиз воды или так называемое «кипение» является обычным рабочим процессом в эксплуатации свинцового аккумулятора – об этом твердят все учебники и научные труды, опубликованные за последние десятилетия. Да, в процессе электролиза или «кипения» происходит незначительное осыпание активной массы, но без «кипения» весь сульфат свинца на пластинах не растворится и заряд аккумулятора будет неполным. Каждый аккумулятор рассчитан на определенное количество циклов (разряд/заряд) и с каждым циклом происходит своего рода «износ» аккумуляторных пластин, характеризующийся осыпанием активной массы и безвозвратной потерей емкости. И что теперь? Не эксплуатировать аккумулятор? Проведем аналогию с тормозной системой автомобиля. Представьте, что вам говорят: «Когда вы едете на автомобиле, то не нажимайте на тормоза, а то тормозные колодки и тормозные диски изнашиваются в этот момент». Как вам такое заявление?
ВОЗРАЖЕНИЕ-1: Некоторые сторонники 14 вольт воскликнут: «Да как вы не понимаете, что кипение при 14,4 В (у сурьмянистых батарей) – это не тоже самое, что кипение при 16,0 В (у кальциевых). Кипение при 14,4 В – это хорошо, а вот кипение при 16,0 В – это уже зло! Именно при 16,0 В и происходит интенсивное оплывание активной массы. »
ОТВЕТ: Давайте узнаем мнения экспертов в этой области. Первый источник: «Эксплуатация, обслуживание и ремонт свинцовых аккумуляторов», авторы: В.И. Болотовский, З.И. Вайсгант, 1988 г., стр. 96. Ниже представлен скрин.
Обратили внимание, какое напряжение нужно подавать на один элемент батареи? На одну банку нужно подать 2,7 вольта, а на шесть банок (2,7 х 6 =16,2 вольта).
Если вы думаете, что эта книга сильно «лохматая» и данные не отвечают современным реалиям, то обратимся к более свежему источнику: «Свинцовые аккумуляторы», авторы: А.И. Русин, Л.Д. Хегай, 2009 г., стр. 162,163. Скрин ниже.
Как видно, сначала идет комментарий, что при достижении 2,4 вольта на одном элементе батареи, начинается электролиз. Если мы умножим 2,4 х 6 = 14,4 вольта, то начинаем понимать, что речь идет о сурьмянистых батареях, ведь именно у них электролиз начинается при напряжении 14,4 вольта. Но самое интересно ниже. В конце заряда напряжение возрастает до 16,2 вольта (2,7 х 6 = 16,2 В).
Что мы с этого имеем? А то, что как при 14,4 В, так и при 16,2 В свинцовые аккумуляторы прекрасно себя чувствуют.
ВОЗРАЖЕНИЕ-2: Кальциевый аккумулятор спокойно заряжается и при 14,8 В.
ОТВЕТ: Совершенно верно, хоть не спокойно, но заряжается. Только до 100% заряда вы будете его «гонять» неделю и то при условии, что АКБ не имеет глубокой сульфатации. В реальности ни один здравомыслящий водитель не будет заряжать свой аккумулятор 7 дней. Другое дело, когда выбора нет, аккумулятор «сдох», к примеру. Только в этом случае водителю придется выделить достаточно времени, чтобы попытаться «оживить» свой АКБ.
ВОЗРАЖЕНИЕ-3: Чтобы довести плотность кальциевого аккумулятора до «нормы» (1,27 г/см 3 ), по окончании заряда при 14,8 В, достаточно взболтать электролит. Либо сразу после зарядки поставить АКБ в автомобиль и покататься на нем по кочкам. Тогда более концентрированный электролит, который в нижней части банок, перемешается с менее плотными верхними слоями и все будет ОК.
ОТВЕТ: Сама цель ЗАРЯДНОГО процесса заключается в том, чтобы ВЕСЬ сульфат свинца ( PbSO 4 ), образовавшийся во время РАЗРЯДА, «превратить» обратно в двуокись свинца ( PbO 2 ) на положительной пластине и в металлический губчатый свинец (Pb) – на отрицательной. В результате этих химических реакций, помимо описанных выше «превращений», расходуется вода и образуется серная кислота. На следующей иллюстрации схематически показано, что происходит с электролитом во время заряда, ограниченного 14,8 В.
Что мы здесь видим? Во время заряда, образовавшаяся на положительном электроде серная кислота, под действием гравитации стекает на дно аккумулятора, вытесняя воду на поверхность. Этот процесс называется стратификацией или расслоением электролита. В результате расслоения электролита на нижней части пластин аккумулятора остается «нерастворенным» сульфат свинца, потому что ему не хватает воды для химической реакции, так как почти вся вода находится в верхних слоях электролита. И что с того, спросите вы?
А то, что аккумулятор так и останется незаряженным на 100%, потому что часть серной кислоты остается «запакованной» в сульфат свинца на нижней части пластин.
Единственное решение данной проблемы – это постоянное перемешивание электролита на последней стадии заряда, чтобы поступающая в нижнюю часть вода вступала в реакцию и «растворяла» сульфат свинца до тех пор, пока весь он не преобразуется в серную кислоту. Только тогда аккумулятор можно считать заряженным на 100%. Как раз «кипение» во время зарядки аккумулятора и выполняет эту роль перемешивания, но. при 14,8 вольтах кальциевая батарея практически не кипит, только при 16,0 В.
Отсюда сделаем закономерный вывод: взболтать электролит по окончании заряда – недостаточно. Вы просто перемешаете электролит, выровняете плотность, но сульфат свинца так и останется на нижней части пластин! Заряд аккумулятора не будет доведен до 100%.
ВОЗРАЖЕНИЕ-4: Но ведь плотность электролита показывает 1,28 г/см 3 – значит весь сульфат растворился!
ОТВЕТ: Чудес в наше время не бывает. Проверьте уровень электролита. Скорее всего он ниже нормы. Отсюда и высокая плотность. Приведу реальный пример: кальциевый аккумулятор за полтора года с момента покупки автомобиля ни разу не обслуживался, пробег авто на момент осмотра АКБ составил 30 000 км, эксплуатация – ежедневная. Состояние аккумулятора при температуре электролита 21 0 С было следующим:
Казалось бы все отлично, но когда заглянули в банки, то оказалось, что сульфатация пластин процветает во всех банках. Уровень электролита составлял 10-15 мм над пластинами, вместо 25-35 мм, рекомендованных заводом изготовителем (АО «АКОМ»), а это значит, что не хватает более 400 мл дистиллированной воды. Вот вам и отличная плотность! Доведите электролит до необходимого уровня и картина уже не будет такой радужной.
Подведение итогов
Какие выводы можно сделать по поводу правильной эксплуатации кальциевых аккумуляторов? Давайте подведем итог нашим рассуждениям.
Не допускайте глубоких разрядов, потому что восстановление емкости кальциевого аккумулятора после таких разрядов – крайне проблематично. А потому, не крутите стартером до тех пор, пока он не перестанет проворачивать двигатель (особенно зимой) и не забывайте выключать габариты, которые за день могут запросто разрядить ваш АКБ;
Обслуживайте аккумулятор хотя бы раз в полгода или на каждом ТО (корректировка уровня электролита и зарядка стационарным зарядным устройством).
Обязательно производите дозаряд кальциевого аккумулятора при 16,0 В, чтобы преобразовать все остатки сульфата свинца в серную кислоту.
На этом, пожалуй, пора завершать статью. Спасибо, что выделили достаточно времени, чтобы прочитать столь объемный материал.
Если возникли вопросы, спрашивайте в комментариях, помогу чем смогу. Если считаете, что я в чем-то ошибаюсь, пожалуйста, подкрепляйте свои аргументы научно обоснованными фактами, а не голословными утверждениями и «богатым личным опытом».