Кислота аккумуляторная формула: Аккумуляторная серная кислота

03.11.2018

Содержание

Аккумуляторная кислота формула

Какая кислота в аккумуляторе автомобиля

Практически все владельцы личного транспортного средства прекрасно знают о том, что в аккумуляторах есть кислота. Даже новички, которые только начинают постигать азы вождения, и то осведомлены касательно этого вопроса.

Многие из них слышали о кислотно-свинцовых аккумуляторах, но на деле так и не имеют представления, как именно работает это устройство. А между тем здесь протекают определенные химические реакции.

Какая кислота в аккумуляторе и для чего нужна

Большинство автомобилистов прекрасно знают, какая кислота залита в аккумуляторе. Но находятся и те, кто считают, что внутри аккумулятора ничего кроме дистиллированной воды (или дистиллята) нет. Другие же придерживаются мнения в пользу соляной кислоты, которое также неверно.

В любой автомобильной батарее содержится серная кислота — H₂SO₄. Если быть точнее, то речь идет о растворе серной кислоты с дистиллированной водой. Такая жидкость имеет общее название – электролит. Так какова роль серной кислоты?

Это основной компонент для работы АКБ. В отсутствие кислоты невозможен процесс заряда и разряда батареи. Это одна из самых активных разновидностей, которая способна вступать во взаимодействие практически с любым металлом, включая их оксиды. К тому же кислота может вступать в реакции обмена, а ее активность зависит от содержания воды.

Когда происходит заряд кислотного аккумулятора, пластины из чистого свинца (отрицательные) начинаются выделять электроны, которые принимаются решетками из оксида свинца (положительные). При разряде батареи происходит в точности до наоборот. Иными словами, когда пластины отдают электроны, они как бы «разрушаются» – происходит заряд, а при разряде они возвращаются обратно, что именуется «восстановлением».

И вот как раз для такого процесса разрушения – восстановления и нужна агрессивная среда в виде разбавленной серной кислоты. И без нее эффективность автомобильных батарей была бы на очень низком уровне.

Состав электролита и как правильно сделать

Серная кислота широко используется в современной промышленности для получения электрической энергии (аккумуляторы, батареи, электрические конденсаторы). Что касается состава электролита в АКБ, то соотношение между серной кислотой и дистиллированной водой следующее:

сама кислота – 30%;
дистиллированная вода – 70%.

Именно такая субстанция эффективным образом взаимодействует со свинцовыми пластинами. При этом особого внимания заслуживает плотность электролита, на что непосредственным образом оказывает влияние серная кислота. У концентрированной она достигает показателя в 1,83 г/см³. Добавлением дистиллированной воды обеспечивается понижение плотности до нужных пределов – обычно это диапазон 1,23-1,27 г/см

Плотность электролита (г/см3)	Напряжение без нагрузки (В)	Напряжение с нагрузкой (В)	Степень заряженности (%)	Замерзание электролита (С)
1,27	12,66	10,8	100	-60
1,26	12,6	10,66	94	-55
1,25	12,54	10,5	87,5	-50
1,24	12,48	10,34	81	-46
1,23	12,42	10,2	75	-42
1,22	12,36	10,06	69	-37
1,21	12,3	9,9	62,5	-32
1,2	12,24	9,74	56	-27
1,19	12,18	9,6	50	-24
1,18	12,12	9,46	44	-18
1,17	12,06	9,3	37,5	-16
1,16	12	9,14	31	-14
1,15	11,94	9	25	-13
1,14	11,88	8,84	19	-11
1,13	11,82	8,68	12,56	-9
1,12	11,76	8,54	6	-8
1,11	11,7	8,4	0,0	-7

Знать этот параметр необходимо для понимания порога замерзания электролита. При плотности в 1,11 г/см³ субстанция замерзает уже под воздействием относительно небольшого холод: -7 °C. У рекомендованных значений порог этот существенно отличен – от -58 °C до -64 °C. А можно ли самому сделать электролит?

Да, это действительно возможно, только действовать необходимо с предельной осторожностью. И поскольку предстоит иметь дело с серной кислотой высокой концентрации, то такая работа представляет определенную опасность. Необходимо позаботиться о защите рук, тела, органов дыхания.

Собственно в том, чтобы самостоятельно приготовить электролит для АКБ, нет ничего сложного – смешать серную кислоту с дистиллированной водой, соблюдая пропорцию. Стоит заметить, что обычна вода из-под крана для таких целей не подходит, поскольку содержит большое количество разных примесей, которые негативным образом воздействуют на свинцовые пластины.

Собственно сами ингредиенты:

Серная кислота (плотность должна быть 1,83 г/см³ или более, но не менее).
Дистиллированная вода.
Любая фарфоровая посуда.

Пропорции кислоты и воды нам известны – 30% и 70% соответственно. При этом важен характер подхода к производству – оптимально кислоту добавлять в воду, а не наоборот. Также стоит учесть, что при их смешивании будет выделяться очень много тепловой энергии и по этой причине недопустимо использовать стеклянную посуду – она просто лопается. Когда температура электролита упадет, его можно перелить в стеклянную емкость или тару из пластика.

После того как жидкости будут соединены, следует замерить плотность ареометром. Если показатели соответствуют допустимому пределу, электролит готов к эксплуатации. Но такое приспособление имеется далеко не у каждого водителя, а поэтому пригодится следующая подсказка плотности электролита (из расчета на 1 литр дистиллированной воды):

при 1,23г/см³ – 280г;
при 1,25г/см³ – 310г;
при 1,27г/см³ – 345 г;
при 1,29г/см³ – 385 г.

Собственно на этом работа и заканчивается. Тем, кто проживает в средней полосе России, следует придерживаться плотности – 1,27 г/см³. При этом для зон с холодным климатом (до -30 °С) допустимый показатель составляет 1,26-1,28 г/см

3, а жарких субтропических районов – 1,24-1,26 г/см³. Пределы плотности от 1,27 г/см³ до 1,29 г/см³ актуальны для тех регионов, где зима свирепствует до -50 °С.

К чему приведет нарушение рецептуры

Показатель в 1,29 г/см³ является не самым высоким – встречается концентрат электролита с плотностью 1,33 г/см³ (применяется для корректировки), ранее можно было найти даже с плотность 1,4 г/см³, но сейчас он снят с продажи. Однако его все же следует также разбавить водой и только после этого заливать внутрь АКБ. Почему же нельзя лить сильно концентрированный электролит?

Ничего хорошо уж точно не произойдет! Из-за высокой концентрации страдают пластины аккумулятора – их просто разъедает со временем. Это происходит медленно, но верно! Поэтому, если залить высокий концентрат, не следует удивляться тому, что АКБ в скором времени вышла из строя.

Низкая плотность электролита приводит к такому явлению, которое называется сульфатацией. Об этом процессе известно многим опытным водителям. В результате на пластинах оседают кристаллы сульфита свинца, из-за чего металл утрачивает способность к накоплению заряда.

К тому же, как выше уже было упомянуто, из-за слишком низких показателей плотности электролит замерзает, обращаясь в лед. Чем это грозит, каждому уже понятно – повреждения пластин не избежать.

Как корректировать плотность жидкости

Владельцам автомобилей необходимо контролировать уровень электролита и его плотность. Из-за гидролиза и нагрева АКБ в подкапотном пространстве содержание субстанции понижается, а плотность наоборот растет. По этой причине возникает необходимость доливать дистиллированную воду. Но иногда показатели плотности электролита могут стать меньше нормы. Тогда следует поднять концентрацию кислоты.

Существуют несколько способов как это можно сделать, исходя из степени понижения плотности электролита. Для этого следует замерить его концентрацию в каждой банке по отдельности. Если густота электролита получена от 1,18 г/см³ до 1,20 г/см³, то оптимальное решение – замена части электролита в банке на новый с плотностью 1,27 г/см³. Иными словами делается повышение плотности электролита.

Только предварительно стоит убедиться в том, что АКБ заряжена, иначе батарею следует подзарядить. При низком заряде аккумулятора к такой процедуре нельзя приступать. Иначе концентрация H₂SO₄ резко поднимется, что приведет только к разрушению пластин.

Сама же процедура выполняется в следующем порядке:

Резиновой грушей откачивает как можно больше жидкости из банки. При этом замерить объем.
Добавляют новый корректирующую жидкость с плотностью 1,27-1,29 гр/см3 в количестве равном половине изъятого объема.
Пусть все перемешается между собой – для этого можно дать нагрузку на выводы, просто подождать некоторое время или потрясти АКБ.
Замеряют плотность. Если показатели по-прежнему не достигли допустимых пределов доливку электролита стоит продолжать до достижения нужных параметров.
Когда предел установлен, банки закрывают, а сам аккумулятор ставится на зарядку.

В том случае, когда плотность электролита снижена ниже уровня в 1,2 гр/см3, тогда необходимо менять его полностью – сливать старый, заливать новый.

Электролит: основа свинцово-кислотных автомобильных аккумуляторов

В качестве стартерных батарей в автотранспорте используются свинцово-кислотные аккумуляторы. Функционирование аккумулятора обеспечивается специальным раствором серной кислоты — электролитом. О том, что такое аккумуляторный электролит, каких типов он бывает, и как его использовать — читайте в статье.

Что такое электролит?

Аккумуляторный электролит — водный раствор серной кислоты, предназначенный для использования в свинцово-кислотных аккумуляторных батареях (АКБ). Электролит готовится путем растворения концентрированной серной кислоты в дистиллированной воде, молекулы кислоты в данном растворе диссоциируют (распадаются) на ионы — это явление наделяет электролит электропроводящими свойствами.

Аккумуляторный электролит имеет следующее назначение:

Изготовление аккумуляторных батарей;
Ввод в эксплуатацию сухозаряженных батарей;
Восстановление АКБ при загрязнении или утечке электролита, коротких замыканиях между пластинами и других неисправностях.

Но прежде, чем применять электролит для той или иной цели, необходимо разобраться в его характеристиках и особенностях применения.

Зачем в аккумуляторе электролит?

Электролит, свинцовые пластины и пористый диоксид свинца (PbO₂) — три основных компонента свинцово-кислотного аккумулятора. Именно в присутствии кислотного электролита протекают электрохимические реакции, делающие возможным накопление и отдачу аккумулятором электрического заряда.

Во время разряда АКБ металлический свинец и оксид свинца вступают в реакцию с серной кислотой (точнее — с ее отрицательными ионами SO₄ и положительными ионами H), образуя сульфат свинца (PbSO₄) и воду, при этом на анодных пластинах выделяются избыточные электроны. На катодных пластинах, напротив, наблюдается недостаток электронов, благодаря этому при замыкании анода и катода между ними возникает электрический ток. Во время заряда АКБ проходят обратные реакции — под действием тока от стороннего источника из сульфата свинца образуются чистый свинец, диоксид свинца и кислота.

В ходе данных реакций количество серной кислоты и воды в электролите изменяется, что приводит к изменению его плотности и объема. При разряде АКБ концентрация кислоты понижается, а концентрация воды немного увеличивается, что приводит к падению плотности и к некоторому увеличению объема электролита. В процессе заряда плотность повышается, а объем несколько понижается.

Типы и характеристики электролитов

Электролит изготавливается смешиванием концентрированной серной кислоты и дистиллированной воды в строго определенных пропорциях. Для изготовления электролита используется специальная аккумуляторная серная кислота (по ГОСТ 667-73) и дистиллированная вода (по ГОСТ 6709-72). Данный раствор используется во всех типах современных свинцово-кислотных аккумуляторов.

Главная характеристика электролита — плотность. Для нормальной работы АКБ плотность электролита должна лежать в пределах 1,23-1,4 г/куб. см, так как именно при такой плотности раствор имеет максимальную электропроводность. Однако плотность концентрированной серной кислоты составляет 1,83 г/куб. см, поэтому для достижения необходимой плотности кислота смешивается с водой.

Плотность электролита в значительной степени зависит от двух параметров: температуры и степени заряда аккумулятора.

О зависимости плотности электролита в зависимости от заряда АКБ мы сказали выше: при заряде плотность повышается, при разряде — понижается. Зависимость плотности электролита от температуры простая: при снижении температуры плотность падает, при повышении — возрастает. Поэтому нормальная плотность определяет при температуре +25°C, а чтобы верно измерять плотность при любой температуре, используют таблицу поправок к показаниям ареометра:

Температура электролита, °C	Поправка к показаниям ареометра, г/куб. см
-55 … -41	-0,05
-40 … -26	-0,04
-25 … -11	-0,03
-10 … +4	-0,02
+5 … +19	-0,01
+20 … +30	0
+31 … +45	+0,01
+46 … +60	+0,02

Например, если электролит при температуре +25°C имеет плотность 1,28 г/куб. см, то при температуре -15°C он имеет плотность 1,25 г/куб. см, а при нагреве до +50°C (что часто бывает в подкапотном пространстве автомобиля) плотность повышается до 1,3 г/куб. см.

Чтобы компенсировать изменение плотности электролита в АКБ транспортных средств, эксплуатируемых в различных климатических поясах, применяются электролиты большей или меньшей плотности:

Летние и для жаркого климата — плотностью 1,23-1,24 г/куб. см;
Для умеренного и холодного климата — 1,27-1,28 г/куб.см;
Зимние и для холодного климата — 1,3-1,34 г/куб.см.

Кроме того, при повышении плотности электролита повышается его морозоустойчивость — более плотные электролиты устойчивы к замерзанию, поэтому они лучше подходят для эксплуатации в холодное время года и в холодных климатических поясах.

Сегодня можно купить электролит необходимой плотности, освободив себя от непростой процедуры приготовления правильного по характеристикам электролита из кислоты и воды. Электролит продается в тарах емкостью от 1 до 20 литров, поэтому всегда можно приобрести нужный для работы объем.

Использование аккумуляторного электролита

Сразу нужно отметить, что электролит не используется для текущего обслуживания аккумулятора. Наиболее часто в АКБ снижается уровень электролита и падает его уровень, в этом случае обслуживание выполняется добавлением воды. Дело в том, что в процессе работы аккумулятора из электролита испаряется вода, а кислота остается на месте. Также потеря воды может возникать в случае перезаряда аккумулятора — при достижении определенной плотности концентрация серной кислоты в электролите снижается и ее уже не хватает для нормального протекания указанных выше электролитических реакций. В этих условиях начинается процесс электрохимического разложения воды на водород и кислород — это проявляется «кипением» электролита, а образовавшиеся газы улетучиваются. В обоих случаях — при испарении и разложении воды — плотность электролита повышается, для ее восстановления необходимо использовать воду.

Наиболее часто электролит применяется для восстановления работы аккумулятора в случае замерзания электролита с последующей потерей его характеристик. Если электролит в АКБ замерз, то, прежде всего, необходимо занести его в теплое помещение и дождаться оттаивания. После этого аккумулятор следует поставить на зарядку с малым током — рекомендуется ток около 1 ампера и срок зарядки до 2 суток. В ходе зарядки нужно измерять плотность электролита, если она начнет повышаться, то его можно нормально зарядить и эксплуатировать.

Если же ни при каких условиях плотность не повышается, то следует произвести замену электролита. Это выполняется следующим образом:

Слить электролит из всех банок батареи;
Промыть банки дистиллированной водой;
Добавить новый электролит до указанного уровня;
Оставить аккумулятор на 2-3 часа для пропитки пластин электролитов;
Зарядить АКБ малым током 0,5-1 ампер в течение 2 суток.

Зарядку следует остановить, когда плотность электролита и напряжение на клеммах будут стабильными в течение хотя бы двух часов.

Но если замерзание аккумулятора вызвало деформацию или разрушение пластин, то менять электролит уже бесполезно — нужно покупать новую батарею.

Аналогично устраняются и другие проблемы с аккумулятором — утечка или загрязнение электролита, ремонт АКБ после короткого замыкания и т.д. Но в этих случаях прежде нужно проверить аккумулятор на целостность и ремонтопригодность, при обнаружении трещин и других физических повреждений батарея ремонту не подлежит, ее нужно утилизировать.

Особый случай — ввод в эксплуатацию сухозаряженных аккумуляторов, которые поставляются без электролита. Обычно для подготовки такого аккумулятора его нужно заполнить электролитом и дождаться достижения необходимой плотности — все эти действия обязательно прописаны в инструкции к аккумулятору. Предварительную зарядку сухозаряженного АКБ проводить не нужно!

Во всех случаях необходимо правильно рассчитывать объем электролита, чтобы сделать правильную покупку. Объем электролита в АКБ зависит от его напряжения и электрической емкости. Наиболее распространенные 12-вольтовые аккумуляторные батареи емкостью 55-60 А·ч вмещают 2,5-3 литра, емкостью 75-90 А·ч — от 3,5 до 5 литров. Большие 24-вольтовые АКБ емкостью свыше 100 А·ч могут содержать 10 и более литров электролита. При покупке рекомендуется брать электролит с небольшим запасом, так как в процессе работы возможны непредвиденные потери и утечки.

Серная кислота аккумуляторная

Описание:

Серная кислота — бесцветная маслянистая жидкость, не имеющая запаха. С водой и серным ангидридом смешивается в любых соотношениях с выделением большого количества тепла. Контактная серная кислота с массовой долей моногидрата 92,5-94,0% является водным раствором моногидрата (100% серной кислоты). В технике под серной кислотой подразумевают любые соединения H₂SO₄ с водой. Водные растворы серной кислоты характеризуются массовой долей в них H₂SO₄ или SO₃

Серная кислота — одна из самых активных неорганических кислот. Она реагирует почти со всеми металлами и их оксидами, вступает в реакции обмена, обладает окислительными и другими важными свойствами. Основные физико-химические свойства растворов серной кислоты зависят от соотношения в ней воды и серного ангидрида (триоксида серы).

Применение:

Серная кислота используется в производстве минеральных удобрений, красителей, химических волокон, а также в металлургии. Она применяется для различных технологических целей в текстильной, пищевой и др. отраслях промышленности. Аккумуляторная серная кислота применяется после разбавления ее дистиллированной водой в качестве электролита для заливки свинцовых аккумуляторов.

В качестве электролита для аккумуляторных батарей применяют раствор серной аккумуляторной кислоты в дистиллированной воде. Для различных климатических и температурных условий, в которых батарее предстоит работать, используют электролит различной плотности. Плотность электролита зависит от концентрации раствора серной аккумуляторной кислоты — чем больше концентрация раствора, тем больше плотность электролита и от температуры раствора — чем выше температура, тем ниже плотность. Концентрация или плотность электролита является точным критерием степени разряженности аккумулятора. В качестве точки отсчета, для определения текущей степени разряженности аккумулятора, принимается нормативная плотность электролита, т.е. плотность, приобретенная после первого полого заряда. Для свинцовых аккумуляторов характерно сильное разбавление электролита во время разряда из-за участия в реакции серной аккумуляторной кислоты с образованием воды. В заряженных аккумуляторах концентрация кислоты равна 30…40%. Чем меньше объем электролита, в сравнении с массой электродов, тем быстрее снижается концентрация кислоты при разряде. В конце разряда она составляет от 10 до 25%.

Серная кислота

ГОСТ 667-73

Влияние суперпластификатора и ускорителя набора прочности ПФМ-НЛК на подвижность бетонной смеси и прочностные характеристики бетона

Технические характеристики	Высший сорт	Первый сорт
Массовая доля моногидрата (H₂SO₄), %	92-94	92-94
Массовая доля железа (Fe), %	0,005	0,01
Массовая доля остатка после прокаливания, %, не более	0,02	0,03
Массовая доля оксидов азота (N₂O₄), %, не более	0,00003	0,00001
Массовая доля мышьяка (As), %, не более	0,00005	0,00008
Массовая доля хлористых соединений (Cl), %, не более	0,0002	0,0003
Массовая доля марганца (Mn), %, не более	0,00005	0,0001
Массовая доля суммы тяжелых металлов в пересчете на свинец (Pb), %, не более	0,01	0,01
Массовая доля меди (Cu), %, не более	0,0005	0,0005
Массовая доля веществ, восстанавливающих KMnO₄, см³ раствора с (1/5 KMnO₄) = 0,01 моль/дм³, не более	4,5	7
Прозрачность	Должна выдерживать испытание по п. 3.13

Упаковка:

Серная кислота упаковывается в ж/д и авто цистерны, канистры, кубовые емкости.

Хранение:

Техническая серная кислота и олеум (концентрированная серная кислота) должны храниться в емкостях из стали или спецстали, как нефутерованных, так и футерованных кислотоупорным кирпичом или кислотоустойчивым материалом.

Транспортировка:
Серную кислоту техническую транспортируют в железнодорожных сернокислотных цистернах в соответствии с правилами перевозок грузов. На цистерны должны быть нанесены специальные трафареты в соответствии с правилами перевозок грузов, действующими на ж.д. транспорте.

Техника безопасности:
Кислота серная пожаро- и взрывобезопасна, при соприкосновении ее с водой происходит бурная реакция с большим выделением тепла, паров и газов. Токсична. По степени воздействия на организм относится к веществам 2-го класса опасности. При работе с серной кислотой обязательно применять спецодежду.

что залито в аккумулятор, состав кислотного электролита, из чего он состоит

Автомобильные аккумуляторы извлекают электрическую энергию из химической реакции, протекающей внутри него. по сути АКБ конвертируют энергию из электрической в химическую в процессе заряда и наоборот, когда выдают необходимый ток.

Для качественного протекания этих процессов требуются ингредиенты достаточной чистоты. Особенно это касается серной кислоты, вместе с дистиллированной водой являющейся тем, из чего состоит электролит в аккумуляторе.

Серная кислота в аккумуляторе

По сути то, что залито в аккумулятор — это разбавленная серная кислота. В основе работы любого свинцово-кислотного аккумулятора лежит химический процесс, высвобождающий электрический заряд. Молекулы серной кислоты расщепляют посредством электролитической диссоциации свинцовые электроды, создавая положительно и отрицательно заряженные ионы.

Собираясь на положительных и отрицательных электродах батареи, ионы создают на клеммах АКБ необходимый заряд. Со временем часть молекул связывается без возможности возобновить свою работу в банках, что снижает плотность электролита. Поэтому так важно следить за концентрацией аккумуляторной кислоты.

Процесс носит название электролитической диссоциации. При нём ионы с положительным зарядом(катионы) — устремляются к плюсовому электроду. К отрицательному электроду направляются анионы — отрицательно заряженные ионы.

Окислителем выступает диоксид свинца, который в результате взаимодействия с молекулами кислоты восстанавливается, отдавая отрицательный заряд на электроды. Растворы серной кислоты слабо проводят электрический ток, однако хорошо справляется с ионным обменом.

При разрядке АКБ положительные ионы свинца устремляются через электролит с губчатого свинца – восстановителя. Здесь происходит превращение в двухвалентный свинец из четырехвалентного, таким образом, оставляя заряд 2 электронов с каждого иона.

На аноде — PbO₂ + SO₄²⁻ + 4H⁺ + 2e⁻ -> PbSO₄ + 2H₂O — окисление свинца.

На катоде — Pb + SO₄²⁻ − 2e⁻ ->PbSO₄

Во время зарядки идут обратные реакции — свинец движется в сторону пластин.

Оба электрода покрываются слоем сульфата, который образовывается из отрицательных кислотных остатков и положительных двухвалентных ионов свинца. Это называется сульфатацией, которая для пластин аккумулятора весьма опасна и грозит быстрым износом. Выделяемые газы в процессе восстановительно-окислительных реакций считаются побочным эффектом, однако они могут серьёзно повлиять на работоспособность всей батареи.

В процессе разрядки батареи к отрицательно заряженному электроду устремляются электроны, где они производят нейтрализацию ионов свинца. В зависимости от уровня заряда батареи плотность электролита может иметь разное значение.

Измерения делаются при комнатной температуре + 25 °С. Использование кислоты происходит в 1,6 раз больше положительными электродами. Поэтому рост объема электролита наблюдается при разрядке батареи и уменьшение – при зарядке.

Состав кислотного электролита

Свинцово — кислотные аккумуляторы для автомобилей наиболее распространенные на сегодня. Электролит в аккумуляторе автомобиля это 33-38 % раствор серной кислоты в дистиллированной воде. Плотность такого раствора примерно равна 1.27 г/л. Существует несколько стандартов качества кислоты, но нас интересует только характеристики кислоты для АКБ.

Согласно ГОСТ 667 73 аккумуляторная кислота должна обладать следующими физико-химическими показателями.

Для высшего сорта массовые части:

моногидрата – 92-94 %;
железа – до 0,005 %;
после прокаливания остатка – 0,02 %;
окислов азота – 0,00003 %;
мышьяка – не более 0,00005 %;
хлористых соединений – 0,0002 %;
марганца – до 0,00005 %;
всех тяжелых металлов, пересчет на Рb – 0,01 %;
меди – 0,0005 %;
восстановителей для KМnO – до 4,5 %.

Прозрачность раствора определяется при комнатной температуре жидкости с помощью специального теста. Согласно ГОСТ 667 73 кислота аккумуляторная должна быть определенной прозрачности, что при установке на поле с шахматными клетками и подсвечивании его электрической лампой должно давать четкие очертания ячеек. Представленные данные — это эталонные показатели, и на практике то что заливают в аккумулятор всегда ниже качеством и больше загрязнено.

Поднятие плотности в АКБ

Повышение плотности электролита происходит как следствие повышения температуры и гидролиза в батарее. Для выравнивания этого показателя требуется постоянное добавление определенного количества дистиллята. При меньшей концентрации аккумуляторной кислоты в электролите, следует ее поднимать, если датчик показывает значение ниже 1,275 г на куб. см.

Важно! Кислота является агрессивной средой для тканей человека, одежды. Поэтому при работах с открытой батареей следует позаботиться о мерах защиты: надеть защитные очки и резиновые перчатки. Не помешает прорезиненный фартук или старая одежда.

Кислотность электролита поднимается двумя путями: внесением концентрированной кислоты с помощью постепенного разбавления или полная замена электролита новым.

В первом случае следует провести такие действия для каждой банки:

Откачать по возможности максимальное количество электролитической жидкости с помощью резиновой груши или колбы;
Внести в банку половину ее объема электролита с плотностью от 1,275 до 1,29 г на куб. см;
Для перемешивания электролита на выводы подается нагрузка небольшой мощности, например при подключении обычной лампочки для автомобилей, или выдерживание на протяжении нескольких часов;
При замере плотности следует определить нужный уровень. Если не было изменений, то в половину оставшегося объема следует внести еще электролит;
Повторное перемешивание с замером;

С помощью подобных манипуляций следует довести до нужной плотности концентрацию серной кислоты в электролите.

При показателе индикатором значения плотности ниже 1,2 г на куб. см, требуется полная замена электролитической жидкости, поскольку подобным способом поднятие ее невозможно. Такой уровень в заряженном состоянии наводит на мысль о целесообразности операции.

Если батарее менее года, то процедура может увенчаться успехом, более старые элементы питания, скорее всего, реанимацию не переживут.

Полезное видео

Видеоинструкция по обслуживанию аккумулятора

Какой электролит заливать?

Для приготовления нового электролита требуется концентрированная кислота для аккумуляторов, которая продается с плотностью 1,835 – 1,84 г на куб. см. Разбавляется жидкость чистой дистиллированной водой, поскольку содержащиеся соли металлов в обычной проточной воде пагубно влияют на электроды АКБ.

Важно! Внесение дистиллята в кислоту строго запрещено. В результате таких действий возникает сильный нагрев, бурная реакция с разбрызгиванием вещества. Поэтому добавлять следует кислоты в дистиллированную воду тонкой струйкой.

Для того чтобы развести аккумуляторную жидкость, следует проделать такие операции:

По возможности использовать защитную одежду: защитные очки, химически устойчивую одежду и резиновые перчатки.
Подготовить все ингредиенты и инструменты: кислоту, дистиллированную воду, ареометр, химически стойкую посуду,
Рассчитать количество кислоты и дистиллированной воды для необходимого результата. В среднем в АКБ залито 2,6-3,7 литра раствора, но лучше разведение производить с расчетом на объем 4 литра;
В устойчивую к кислотным воздействиям емкость наливается нужный объем дистиллята;
Постепенно разбавляется дистиллированная вода кислотой с постоянным перемешиванием, чтобы плотные слои разводились равномерно, а не опускались на дно емкости;
Ареометром замеряется плотность полученного раствора;
При наличии показателя, близкого к требуемому значению, раствор должен настояться несколько часов для лучшего перемешивания.

Таблица плотностей электролита и соотношения дистиллята и кислоты

При получении слишком концентрированной жидкости, следует провести разбавление ее дистиллятом. При смешивании дистиллированной воды и аккумуляторной кислоты в процессе реакций выделяется тепло, которое будет опасным для электродов. Поэтому заливать в банки следует только остывший раствор.

Заключение

Срок службы аккумуляторной батареи ограничивается ее техническими характеристиками. Однако неправильное использование и хранение может существенно снизить этот показатель. Чтобы АКБ не изнашивалась стремительно, нужно следить за плотностью электролита и его уровнем.

В результате химических процессов повышение плотности раствора происходит из-за высокой температуры и естественных реакций окисления и восстановления. Поэтому следует доливать дистиллят. Сильное падение плотности требует полноценной замены электролитической жидкости. Важно соблюдать меры предосторожности при работе с емкостью, а также следовать четким инструкциям.

Вконтакте

Facebook

Twitter

Google+

Аккумуляторная серная кислота. Общая информация.

Кислота серная аккумуляторная.

Серная кислота — сильная двухосновная кислота. Представляет собой при нормальных условиях тяжёлую маслянистую жидкость без цвета и запаха.

Химическая формула: H₂SO₄
Молекулярная масса: 98,08 (по международным атомным массам 1971 г.)
Плотность вещества 1,8356 г/см³ .

Применение аккумуляторной серной кислоты.

Серная аккумуляторная кислота применяется для приготовления аккумуляторного электролита для свинцово-кислотных аккумуляторных батарей различного применения.

Сорта аккумуляторной серной кислоты.

Кислота серная аккумуляторная производится двух сортов, различающихся неодинаковым количеством примесей. Показатели состава и содержания примесей приведены в таблице 1.

Таблица 1. Допустимое содержание примесей в аккумуляторной серной кислоте.

Наименование показателя Массовая доля…	Норма /не более
	Высший сорт	1-й сорт
	ОКП 212111072000	ОКП 212111073009
— моногидрата (h4SО4), %	92-94	92-94
— железа (Fe), %,	0,005	0,010
— остатка после прокаливания, %,	0,02	0,03
— окислов азота (N2O3), %,	0,00003	0,0001
— мышьяка (As), %,	0,00005	0,00008
— хлористых соединений (Сl), %,	0,0002	0,0003
— марганца (Мn), %,	0,00005	0,0001
— суммы тяжелых металлов в пересчете на свинец (Рb), %,	0,01	0,01
— меди (Cu), %,	0,0005	0,0005
— доля веществ, восстанавливающих KMnO4, см3 раствора с (1/5 KMnO4) = 0,01 моль/дм3,	4,5	7
Удельный вес	1,830

Документы, регламентирующие производство аккумуляторной серной кислоты.

ГОСТ 667-73 «Кислота серная аккумуляторная. Технические условия».

Тара для перевозки и хранения аккумуляторной серной кислоты.

При перевозке серной аккумуляторной кислоты могут быть использованы следующие ёмкости:

— специализированные железнодорожные цистерны для перевозки серной кислоты. Цистерны маркируются надписями «Аккумуляторная серная кислота», «Опасно»;

— контейнеры из нержавеющей стали марки ЭИ-448 по ГОСТ 5632-72;

— контейнеры, защищённые внутри фторопластом;

— специальные пластиковые контейнеры, 1куб. м., на деревянном или пластиковом поддоне в металлической обрешётке;

— ПЭТ бочки и канистры, вместимостью от 10 до т216 дм. куб.;

— стеклянные бутыли по 20 литров. Бутыли, как правило, помещаются в контейнеры для транспортировки и хранения. Бутыли закрываются стеклянными пробками с хорошо притертой поверхностью, навинчивающимися полиэтиленовыми или пластмассовыми крышками.

Свойства аккумуляторной серной кислоты.

Аккумуляторная серная кислота:

— пожаро- и взрывобезопасна;

— при соединении ее с водой, происходит бурная реакция с большим выделением тепла, паров и газов;
— аккумуляторная серная кислота очень токсична. Вещество второго класса опасности, по степени воздействия на организм человека. Предельно допустимая концентрация паров серной кислоты в воздухе рабочей зоны производственных помещений — 1 мг/м³

Техника безопасности при работе с аккумуляторной серной кислотой.

Перед работой с аккумуляторной серной кислотой необходимо изучить её свойства, ознакомиться с соответствующими инструкциями по технике безопасности, сдать необходимый экзамен. При работе необходимо пользоваться средствами защиты органов дыхания и зрения, иметь специальную защитную одежду и обувь, а так же перчатки.

В случае ожогов произвести необходимые действия по программе первой медицинской помощи и затем немедленно обратиться к врачу.

советы по подготовке, правила эксплуатации

Электрическая батарея автомобиля представляет собой перезаряжаемый аккумулятор, который обеспечивает электрической энергией двигатель при его запуске и позволяет функционировать всем системам транспортного средства. Работоспособность батареи определяется его выходным напряжением, которое в большей степени зависит от состава электролита для аккумуляторов.

Общая информация

Аккумуляторная батарея получила такое название потому, что она состоит из нескольких ячеек, которые располагаются одна за другой в ряд. Такое устройство является последовательным соединением электрических элементов в цепи, что позволяет увеличить выходное напряжение. Каждая ячейка батареи представляет собой закрытый сосуд, в котором расположены два электрода, погруженные в специальную жидкость — электролит, представляющий собой смесь серной кислоты и дистиллированной воды. Он выступает в качестве среды, обеспечивающей ионный обмен между электродами.

Положительные электроды — пластины, которые состоят из пентоксида свинца, а отрицательные электроды — пластины из активного свинца. Они объединяются и группируются с помощью контактных прослоек горизонтального и вертикального типа. Такая структура обеспечивает равномерное распределение электрического тока. Объединение положительных и отрицательных свинцовых пластин называется элементом. Как правило, отрицательные пластины имеют большую толщину.

Каждый элемент батареи отделяется тонкой прослойкой из пластика. Эта прослойка предотвращает возникновение короткого замыкания между рядом находящимися плюсом и минусом соседних элементов.

Между электродами и электролитом происходят электрохимические реакции, в результате которых поглощаются или выделяются электроны. Такие реакции создают разницу напряжений между электродами элемента.

На внешнюю часть корпуса аккумулятора выводятся две клеммы, с помощью которых он подсоединяется к электрической цепи. Эти клеммы расположены на верху корпуса, однако в некоторых батареях они делаются сбоку. В последнем случае возникает множество проблем, связанных с их расположением, в частности, боковые клеммы облегчают скопление паров электролита внутри батареи, что приводит к быстрому выходу из строя его рабочих элементов.

Клемма аккумулятора является либо положительной, либо отрицательной. Положительная клемма имеет больший размер, поэтому выполнить правильную установку батареи не составит никакого труда даже новичку. Если подсоединить неправильно аккумулятор, то есть перепутать плюс и минус, тогда можно повредить всю электрическую цепь.

Происходящие электрохимические реакции приводят к медленному износу активных элементов батареи, в частности, отрицательные электроды окисляются и становятся толще, а положительные электроды восстанавливаются и утончаются. По этой причине при покупке аккумулятора для автомобиля всегда следует обращать внимание на гарантийный срок службы устройства.

Аккумулятор может работать в ограниченном температурном диапазоне и плохо переносит низкие температуры, поэтому уход за ним состоит в периодических проверках напряжения на его клеммах и его механической целостности. Важно следить за наличием в батареи электролита для кислотных аккумуляторов и составом его.

Концентрация кислоты

Основным компонентом электролита автомобильной аккумуляторной батареи (АКБ) является концентрированная серная кислота. Но на чистой серной кислоте устройство работать не может, поэтому в составе автомобильного электролита также присутствует дистиллированная вода. Государственный стандарт ГОСТ 667–73 регулирует качество серной кислоты, поставляемой для АКБ. Важность соблюдения этого ГОСТа связаны с резким снижением срока службы устройства в случае использования грязной серной кислоты.

Плотность серной кислоты равна 1,84 г/мл, рабочее же значение плотности электролита составляет 1,3 г/мл. Следует знать, что при приготовлении электролита выделяется большое количество теплоты, поэтому не нужно забывать правило, что следует всегда лить кислоту в воду, и ни в коем случае наоборот.

Электролит, плотность которого лежит в пределе 1,07 — 1,30 г/мл, считается пригодным для работы. Этому пределу плотности соответствует концентрация h4SO4 27−40%.

Правила эксплуатации

Свойства электролита достаточно чувствительны к смене температурного режима окружающей среды, поэтому в зонах с умеренным климатом рекомендуется проверять его состояние два раза в год: в конце осени и в конце весны.

Измерение плотности

Плотность является важной характеристикой кислотного электролита, состав которого определяет ее величину. Прибор, которым измеряется плотность электролита, называется ареометром, который можно купить в любом автомагазине. При его использовании следует учитывать температуру окружающей среды и связанный с ней поправочный коэффициент.

Следующая таблица демонстрирует поправочные коэффициенты к полученным показаниям ареометра в зависимости от температуры (градусы Цельсия):

от -40 до -26: -0,04;
от -25 до -11: -0,03;
от -10 до +4: -0,02;
от +5 до +19: -0,01;
от +20 до +30: 0,00;
от +31 до +45: +0,01.

Помимо ареометра, для записи измеренных результатов рекомендуется заранее приготовить чистый лист бумаги и карандаш. Проверку необходимо проводить в каждом элементе батареи отдельно. Следующие шаги объясняют порядок действий:

Первым делом следует открыть каждую емкость в батарее, плотность электролита в которой должна быть измерена.
Предназначенную для измерения часть ареометра нужно поместить в электролит.
Грушей прибора следует забрать некоторую порцию электролита так, чтобы поплавок ареометра начал плавать.
В месте соприкосновения специального стержня и жидкости следует смотреть настоящие показания измеряемой величины.
Полученный результат записать, а затем провести аналогичные действия для оставшихся емкостей батареи.

Плотность является физической величиной, размерность которой определяется как г/см3. В случае электролита после проведенных измерений следует удостовериться, что ее колебания во всех элементах АКБ не превышают 0,2−0,3 г/см3. Если средняя величина плотности по всем емкостям АКБ лежит ниже установленного значения в паспорте, тогда необходимо зарядить аккумулятор.

При уходе за аккумулятором и контроле плотности электролита необходимо иметь в виду температурный режим. Так, в холодное время года следует поддерживать более высокие значения этой величины (1,30 г/см3), так как она обеспечивает более низкую температуру замерзания жидкости. Например, если значение плотности лежит ниже 1,1 г/см3, то в электролите могут появляться кристаллики льда уже при температуре -6 °C. Летом же лучше снижать плотность заряженной батареи до уровня 1,23 г/см3, поскольку чем она ниже, тем дольше прослужит устройство.

Зимой при низких температурах воздуха рекомендуется снимать аккумулятор с автомобиля и заносить его в помещение, в котором следует проводить все контролирующие замеры электролитических параметров. Кроме того, для эксплуатации электроприбора в северных районах страны следует приобрести специальный контейнер-рубашку, который позволяет сохранять тепло корпуса АКБ.

Уровень жидкости

Еще одной ключевой характеристикой аккумуляторной батареи, за которой необходимо следить регулярно, является уровень электролита в каждом элементе. Согласно общим рекомендациям, он не должен быть ниже 1−1,5 см верхнего края пластин.

Перед измерением уровня электролита в каждой секции батареи следует поставить электроприбор на горизонтальную поверхность. После этого рекомендуется взять стеклянную трубку длиной 25−30 см и диаметром 5−6 мм, опустить ее на дно измеряемой банки, закрыть свободный конец трубочки большим пальцем, чтобы предотвратить спад жидкости в ней при вытягивании из банки, а затем вытянуть ее из электролита и любой линейкой измерить уровень.

Эту операцию можно провести с помощью обычного листа бумаги, который следует свернуть в трубочку и опустить на дно измеряемой емкости. При последующем измерении линейкой мокрого отпечатка на листе следует учесть величину погрешности, возникающую из-за капиллярного эффекта.

Если при измерениях обнаружен недостаток жидкости в какой-либо емкости батареи, тогда следует в нее добавить нужное количество дистиллированной воды.

Делать это следует осторожно, небольшими порциями, поскольку вода, попадая в кислоту, вызывает большое выделение теплоты и вскипание. Добавлять следует именно воду, а не электролит, в противном случае можно серьезно повредить электроприбор.

Подготовка электролита и батареи

Если старый аккумулятор вышел из строя и пришло время купить новый, то можно поступить двумя способами: во-первых, можно купить уже готовый залитый в АКБ электролит, во-вторых, можно приобрести сухозаправленную батарею и самостоятельно выполнить ее заливку. Первый способ рекомендуется для новичков, ко второму же методу следует прибегать, если прибор будет эксплуатироваться в каких-либо экстремальных условиях.

При подготовке раствора самостоятельно необходимо следующее:

Канистра с дистиллятом, которая продается в каждом автомагазине, приобрести эту воду можно и в аптеке.
Серная кислота h4SO4. Рекомендуется приобретать ее в разбавленном виде, то есть с плотностью 1,40 г/см3. Реже используется концентрированная кислота с плотностью 1,84 г/см3.
Градуированная емкость, которую можно использовать, чтобы отмерять нужные порции жидкости.
При приготовлении электролита его нужно будет мешать, поэтому следует запастись трубкой из химически инертного материала, например, из стекла или керамики.
Резиновые перчатки, прозрачные очки, защитный фартук, старая одежда — основные средства индивидуальной защиты.

Во время приготовления раствора следует соблюдать элементарные правила химической безопасности, которые заключаются в добавлении воды в электролит не большими порциями, что может привести к вскипанию и разбрызгиванию во все стороны жидкости, а тонкой струей. При этом трубкой рекомендуется плавно перемешивать раствор.

Аккумуляторный электролит нужного состава готовится согласно инструкции на упаковке путем смешивания кислоты и дистиллята. В ряде случаев их объемы смешиваются в равных количествах. После завершения процедуры надо будет замерить плотность ареометром.

В различных моделях автомобилей используют АКБ разного объема, вариации которого составляют от 2,6 до 3,7 л. В любом случае электролит можно приготовить с запасом, а оставшийся раствор необходимо нейтрализовать, бросив в него несколько ложек пищевой соды.

Как только рабочий раствор подготовлен, его нужно залить во все емкости батареи. Использовать для этого нужно либо стеклянную воронку, либо стеклянную кружку с удобным носиком. Процесс заполнения банок прибора следует проводить аккуратно и не спеша.

Заполнение производят до уровня, когда свинцовые пластины поднимаются над поверхностью электролита на 1−1,5 см. Затем прибор оставляют на 3−4 часа, при этом плотность раствора может незначительно уменьшиться.

Через несколько часов после заправки АКБ заряжают. Выполняется это так: на корпусе батареи проверяется значение емкости в Ампер-часах, это число делится на 10, и полученную величину уже используют для установления тока зарядки. Например, если емкость батареи составляет 80 А*ч, тогда ток для ее зарядки равен 8 А. Заряжать следует в течение 4 часов, после чего замеряются значения плотности и уровня электролита, и если они соответствуют рабочим величинам, тогда аккумуляторная батарея готова к использованию.

Потери воды, расслоение кислот и поверхностный заряд

Ознакомьтесь с простыми рекомендациями по продлению срока службы свинцово-кислотных аккумуляторов при правильном использовании.

Кислотная стратификация

Электролит многослойной батареи концентрируется внизу, истощая верхнюю половину элемента. Кислотное расслоение происходит, если аккумулятор остается на низком уровне заряда (ниже 80 процентов), никогда не получает полного заряда и имеет неглубокие разряды. Поездка на автомобиле на короткие расстояния с включенными аксессуарами, ограничивающими мощность, способствует расслоению кислоты, поскольку генератор не всегда может подавать насыщенный заряд.Особенно подвержены кислотному расслоению большие роскошные автомобили. Это не дефект батареи как таковой, а связано с применением. На рисунке 1 показан обычный аккумулятор, в котором кислота равномерно распределена сверху вниз.

Рисунок 1: Нормальный аккумулятор.

Кислота равномерно распределяется сверху вниз по батарее, обеспечивая хорошие общие характеристики.

^{Предоставлено Cadex}

На рисунке 2 показана многослойная батарея, в которой концентрация кислоты мала сверху и повышена снизу. Легкая кислота наверху ограничивает активацию пластины, способствует коррозии и снижает производительность, в то время как высокая концентрация кислоты внизу заставляет батарею казаться более заряженной, чем она есть, и искусственно повышает напряжение холостого хода. Неравномерный заряд пластин снижает CCA (ток холодного пуска), и запуск двигателя происходит медленно.

Рисунок 2: Многослойная батарея.

Концентрация кислоты небольшая вверху и высокая внизу. Это повышает напряжение холостого хода, и аккумулятор кажется полностью заряженным. Избыточная концентрация кислоты вызывает сульфатирование нижней половины пластин.

^{Предоставлено Cadex}

Если дать батарее отдохнуть в течение нескольких дней, встряхнуть или наклонить батарею набок, это поможет решить проблему.Применение выравнивающего заряда путем повышения напряжения 12-вольтовой батареи до 16 вольт в течение 1-2 часов также помогает путем смешивания электролита посредством электролиза. Не увеличивайте дозировку сверх рекомендованного времени. Подзарядка применяется для поддержания полного заряда и предотвращения сульфатирования свинцово-кислотных аккумуляторов.

Не всегда можно избежать расслоения кислоты. В холодные зимние месяцы стартерные батареи большинства легковых автомобилей имеют уровень заряда 75 процентов. Зная, что работа двигателя на холостом ходу и движение в пробке недостаточно заряжает аккумулятор; периодически заряжайте аккумулятор с помощью внешнего зарядного устройства.Если это нецелесообразно, переключитесь на батарею AGM. AGM не страдает от расслоения кислоты и менее чувствителен к сульфатированию при недостаточной загрузке, чем версия с затоплением. AGM немного дороже залитой версии, но батарея должна работать дольше.

Поверхностный заряд

Свинцово-кислотные батареи медлительны и не могут быстро преобразовать сульфат свинца в свинец и диоксид свинца во время зарядки. Это замедленное действие приводит к тому, что большая часть активности заряда происходит на поверхностях пластин, что приводит к повышенному состоянию заряда (SoC) снаружи.

Аккумулятор с поверхностным зарядом имеет немного повышенное напряжение и дает ложные показания SoC на основе напряжения. Чтобы нормализовать состояние, включите электрические нагрузки, чтобы снять около 1 процента емкости батареи, или дайте батарее отдохнуть в течение нескольких часов. Включите фары на несколько минут. Поверхностный заряд — это не дефект аккумулятора, а обратимое состояние.

Простые рекомендации по продлению срока службы батареи

.Свинцово-кислотный аккумулятор

— Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

Свинцово-кислотный аккумулятор в автомобиле

Свинцово-кислотная батарея — вторичный элемент, то есть перезаряжаемый. Это очень распространено в легковых и грузовых автомобилях. Он содержит пластины свинца и оксида свинца (IV) в растворе серной кислоты. Оксид свинца (IV) окисляет свинцовую пластину, создавая электрический ток.

Свинцово-кислотные батареи — самые дешевые перезаряжаемые батареи, которые могут производить много энергии. Однако они содержат токсичный свинец и должны быть переработаны.Это влажные клетки, и опасная кислота может вылиться наружу. Герметичные свинцово-кислотные батареи — это батареи, в которых серная кислота находится в геле, который остается внутри, даже когда аккумулятор перевернут.

Реакции:

оксид свинца (IV) + серная кислота + дополнительные ионы водорода → сульфат свинца (II) + вода на катоде
свинец + дополнительные ионы сульфата → сульфат свинца (II) на аноде

Эти реакции меняются на противоположные, когда аккумулятор заряжается.

Влажная камера
Стол аккумуляторов

Эту короткую статью о науке можно сделать длиннее.Вы можете помочь Википедии, добавив к ней . .

Информация о свинцовых батареях — Battery University

Узнайте о различиях в семействе свинцово-кислотных продуктов и выясните, каковы их недостатки и преимущества.

Свинцово-кислотная батарея, изобретенная французским врачом Гастоном Планте в 1859 году, стала первой аккумуляторной батареей для коммерческого использования. Несмотря на свой преклонный возраст, химический состав свинца по-прежнему широко используется сегодня. Для его популярности есть веские причины; Свинцово-кислотный продукт надежен и недорог, исходя из цены за ватт.Есть несколько других аккумуляторов, которые поставляют большую часть энергии так же дешево, как свинцово-кислотные, и это делает их экономически выгодными для автомобилей, гольф-каров, вилочных погрузчиков, морских источников и источников бесперебойного питания (ИБП).

Сетка свинцово-кислотного аккумулятора изготовлена из свинцового сплава. Чистый свинец слишком мягкий и не поддерживает сам себя, поэтому для придания механической прочности и улучшения электрических свойств добавляют небольшие количества других металлов. Самые распространенные добавки — сурьма, кальций, олово и селен.Эти батареи часто называют «свинцово-сурьмянистыми» и «свинцово-кальциевыми».

Добавление сурьмы и олова улучшает глубокую цикличность, но это увеличивает потребление воды и обостряет необходимость выравнивания. Кальций снижает саморазряд, но положительная свинцово-кальциевая пластина имеет побочный эффект роста из-за окисления сетки при избыточном заряде. В современных свинцово-кислотных аккумуляторах также используются легирующие добавки, такие как селен, кадмий, олово и мышьяк, для снижения содержания сурьмы и кальция.

Свинцовая кислота тяжелая и менее долговечна, чем системы на основе никеля и лития при глубоком цикле.Полная разрядка вызывает напряжение, и каждый цикл разрядки / зарядки навсегда лишает аккумулятор небольшой емкости. Эти потери невелики, пока батарея находится в хорошем рабочем состоянии, но затухание увеличивается, когда производительность падает до половины номинальной емкости. Эта характеристика износа применима ко всем батареям в разной степени.

В зависимости от глубины разряда свинцово-кислотный аккумулятор для приложений глубокого цикла обеспечивает от 200 до 300 циклов разряда / заряда. Основными причинами его относительно короткого срока службы являются коррозия сетки на положительном электроде, истощение активного материала и расширение положительных пластин.Это явление старения ускоряется при повышенных рабочих температурах и при больших токах разряда. (См. BU-804: Как продлить срок службы свинцово-кислотных аккумуляторов)

Зарядка свинцово-кислотных аккумуляторов проста, но необходимо соблюдать правильные пределы напряжения. Выбор низкого предела напряжения защищает аккумулятор, но это снижает производительность и вызывает накопление сульфатации на отрицательной пластине. Предел высокого напряжения улучшает характеристики, но вызывает коррозию сетки на положительной пластине. Хотя сульфатирование можно обратить вспять, если вовремя отремонтировать, коррозия необратима.(См. BU-403: Зарядка свинцово-кислотных устройств.)

Свинцово-кислотные аккумуляторы не подходят для быстрой зарядки, и для большинства типов полная зарядка занимает 14–16 часов. Аккумулятор должен всегда храниться полностью заряженным. Низкий заряд вызывает сульфатирование — состояние, которое снижает производительность аккумулятора. Добавление углерода на отрицательный электрод уменьшает эту проблему, но снижает удельную энергию. (См. BU-202: Новые свинцово-кислотные системы.)

Свинцово-кислотный аккумулятор имеет средний срок службы, но он не зависит от памяти, как системы на основе никеля, и сохраняет заряд лучше, чем аккумуляторные батареи.В то время как NiCd теряет примерно 40 процентов своей запасенной энергии за три месяца, свинцово-кислотный саморазряд разряжается за один год. Свинцово-кислотный аккумулятор хорошо работает при низких температурах и превосходит литий-ионный при работе в отрицательных условиях. По данным RWTH, Аахен, Германия (2018), стоимость свинцово-кислотных аккумуляторов составляет около 150 долларов за кВтч, что является одним из самых низких показателей среди батарей.

Герметичный свинцово-кислотный

Первая герметизированная свинцово-кислотная кислота, не требующая обслуживания, появилась в середине 1970-х годов.Инженеры утверждали, что термин «герметичный свинцово-кислотный» был неправильным, потому что ни одна свинцово-кислотная батарея не может быть полностью герметичной. Для контроля вентиляции при напряженной зарядке и быстрой разрядке были добавлены клапаны, выпускающие газы при повышении давления. Вместо того, чтобы погружать плиты

Формула серной кислоты — использование серной кислоты, свойства, структура и формула

Формула и структура: Химическая формула серной кислоты H ₂ SO ₄, а ее молекулярная масса составляет 98,079 г / моль. Его химическая структура показана ниже. Атом серы связан с двумя атомами кислорода двойными связями и двумя гидроксильными группами (ОН) одинарными связями. Это дипротонная кислота, так как она может выделять два протона.

Прохождение: Серная кислота образуется естественным путем в результате окисления сульфидных минералов в горных породах.Разбавленная серная кислота также образуется в атмосфере в результате окисления диоксида серы (в результате сжигания топлива) в присутствии влаги, в конечном итоге выпадая в виде «кислотного дождя».

Получение: Серную кислоту получают в промышленных масштабах реакцией воды с триоксидом серы.

SO ₃ + H ₂ O → H ₂ SO ₄

Триоксид серы (SO ₃) образуется в результате реакции диоксида серы и кислорода, катализируемой оксидом ванадия, в процессе контактного или камерного процесса.

Физические свойства: H ₂ SO ₄ представляет собой бесцветную или слегка желтоватую вязкую жидкость с резким запахом. Он имеет плотность 1,84 г / мл, температуру кипения 337 ° C и точку плавления 10 ° C. «Концентрированная» серная кислота на 98% содержится в воде и является наиболее стабильной формой. Многие другие концентрации с разными названиями доступны для различных целей. Аккумуляторная кислота составляет 29–32%, камерная кислота — 62–70%, а кислотная — 78–80%.

Химические свойства: Серная кислота — очень сильная дипротонная кислота.Он гигроскопичен и легко впитывает влагу из воздуха. Это мощный окислитель, вступающий в реакцию со многими металлами при высоких температурах. Концентрированный H ₂ SO ₄ также является сильным обезвоживающим агентом. Добавление воды к концентрированной серной кислоте является очень экзотермической реакцией и может привести к взрывам.

Применение: Серная кислота находит множество применений в различных отраслях промышленности, таких как переработка полезных ископаемых, переработка нефти, производство удобрений, очистка сточных вод и т. Д.Он также используется в производстве чистящих средств, красителей, пигментов, лекарств, моющих средств и взрывчатых веществ. Обычно он используется в качестве электролита в свинцово-кислотных аккумуляторах.

Опасность для здоровья / воздействие на здоровье: Концентрированный H ₂ SO ₄ является очень коррозионным и может серьезно повредить ткани при контакте. Как сильная кислота, окислитель, коррозионный агент и дегидратирующий агент, он более опасен, чем другие минеральные кислоты. При контакте с кожей вызывает сильные химические ожоги. Попадание в глаза может привести к необратимым повреждениям и слепоте.Проглатывание кислоты может даже привести к смерти.

Информация об аккумуляторах: все, что вам нужно знать об аккумуляторах

Меню Поиск

Дом
Новости
Свяжитесь с нами

Поиск: Поиск

Продукты
- Автомобильная промышленность
- Коммерческие автомобили
- Промышленное применение
  - ИБП
  - Телекоммуникации
  - Возобновляемая энергия
  - Пожарная безопасность и охрана
  - Гольф и мобильность
  - Аварийное освещение
  - Накопитель энергии
  - Уборка полов и доступ с воздуха
- Мотоцикл и силовой спорт
- Отдых, море и сад
- Зарядные устройства, тестеры и аксессуары
Автомобильная промышленность
Диапазоны
- Обзор
- YBX9000 AGM
- YBX7000 EFB
- YBX5000
- YBX3000
- YBX1000
- Вспомогательное оборудование, резервное копирование и специалист
- классический
- Посмотреть все батареи
Информация
- Все, что вам нужно знать об аккумуляторах
- Как работает аккумулятор
- Общие сведения о спецификациях
- Серебряные кальциевые батареи
- Характеристики аккумулятора и диагностика неисправностей
- Тестирование батарей
- Здоровье и безопасность
- Видео
Новые технологии
- Разъяснение AGM и EFB
- Микрогибридные и гибридные автомобили
- Вспомогательные и резервные батареи
- Инструмент настройки Yu-Fit
- Предупреждение о замене батареи
Загрузки
- Руководства по применению
- Уход за батареями и тестирование
- Паспорта безопасности
- Таблица перекрестных ссылок
Гарантия качества
- Гарантия для автомобилей и мотоциклов
- Промышленная гарантия
- Аккредитация
- OE Родословная
- Заявление о BER
- Политика возврата отработанной батареи
- Служба утилизации и вывоза аккумуляторных батарей
Коммерческие автомобили
Диапазоны
- Обзор
- YBX 1000 SHD
- YBX 3000 SHD
- YBX 5000 SHD
- YBX 7000 EFB
- Pro Spec — глубокий цикл
- классический
- Посмотреть все
Информация
- Все, что вам нужно знать об аккумуляторах
- Как работает аккумулятор
- Общие сведения о спецификациях
- Серебряные кальциевые батареи
- Характеристики аккумулятора и диагностика неисправностей
- Тестирование батарей
- Здоровье и безопасность
- Видео
Новые технологии
- Разъяснение AGM и EFB
- Микрогибридные и гибридные автомобили
- Предупреждение о замене батареи
Загрузки
- Руководства по применению
- Уход за батареями и тестирование
- Паспорта безопасности
- Таблица перекрестных ссылок
Гарантия качества
- Гарантия для автомобилей и мотоциклов
- Промышленная гарантия
- Аккредитация
- OE Родословная
- Заявление о BER
- Политика возврата отработанной батареи
- Служба утилизации и вывоза аккумуляторных батарей
Промышленное применение
Диапазоны
- Обзор
- НП ВРЛА
- НПЛ VRLA
- НПХ ВРЛА
- НПВ VRLA
- NPC VRLA
- РЭ VRLA
- ОБНОВЛЕНИЕ VRLA
- REC VRLA
- SW — VRLA
- SWL VRLA
- EN VRLA
- ЭНЛ ВРЛА
- Передний терминал ENL VRLA
- FXH VRLA
- Pro Spec Deep Cycle
- SLR VRLA глубокого цикла
- LIM Литий-ионный
- Ю-Лайт
- Посмотреть все
Информация
- Golf & Mobility Battery Guidance
- Режим ожидания и циклические определения
- Руководство по установке, вводу в эксплуатацию и техническому обслуживанию
- Циклический VRLA Производительность и срок службы
- Видео
- Калькулятор промышленных размеров
Загрузки
- Руководства по применению
- Уход за батареями и тестирование
- Паспорта безопасности
- Таблица перекрестных ссылок
Гарантия качества
- Гарантия для автомобилей и мотоциклов
- Промышленная гарантия
- Аккредитация
- OE Родословная
- Заявление о BER
- Политика возврата отработанной батареи
- Служба утилизации и вывоза аккумуляторных батарей
ИБП
Диапазоны
- НП VRLA
- НПЛ VRLA
- НПХ ВРЛА
- НПВ VRLA
- РЭ VRLA
- ОБНОВЛЕНИЕ VRLA
- SW — VRLA
- SWL VRLA
- EN VRLA
- ЭНЛ ВРЛА
- Передний терминал ENL VRLA
- LIM литий-ионный
Информация
- Golf & Mobility Battery Guidance
- Режим ожидания и циклические определения
- Руководство по установке, вводу в эксплуатацию и техническому обслуживанию
- Видео
Загрузки
- Руководства по применению
- Уход за батареями и тестирование
- Паспорта безопасности
- Таблица перекрестных ссылок
Гарантия качества
- Гарантия для автомобилей и мотоциклов
- Промышленная гарантия
- Аккредитация
- OE Родословная
- Заявление о BER
- Политика возврата отработанной батареи
- Служба утилизации и вывоза аккумуляторных батарей
Телекоммуникации
Диапазоны
- НП VRLA
- НПЛ VRLA
- РЭ VRLA
- ОБНОВЛЕНИЕ VRLA
- SW — VRLA
- SWL VRLA
- EN VRLA
- ЭНЛ ВРЛА
- ENL VRLA Передний терминал
- FXH VRLA
- LIM Литий-ионный
Информация
- Golf & Mobility Battery Guidance
- Режим ожидания и циклические определения
- Руководство по установке, вводу в эксплуатацию и техническому обслуживанию
- Видео
Загрузки
- Руководства по применению
- Уход за батареями и тестирование
- Паспорта безопасности
- Таблица перекрестных ссылок
Гарантия качества
- Гарантия для автомобилей и мотоциклов
- Промышленная гарантия
- Аккредитация
- OE Родословная
- Заявление о BER
- Политика возврата отработанной батареи
- Служба утилизации и вывоза аккумуляторных батарей
Возобновляемая энергия
Диапазоны
- НПЛ VRLA
- NPC VRLA
- REC VRLA
- ЭНЛ ВРЛА
- Передний терминал ENL VRLA
- FXH VRLA
- SLR VRLA глубокого цикла
- LIM литий-ионный
Информация
- Golf & Mobility Battery Guidance
- Режим ожидания и циклические определения
- Руководство по установке, вводу в эксплуатацию и техническому обслуживанию
- Видео
Загрузки
- Руководства по применению
- Уход за батареями и тестирование
- Паспорта безопасности
- Таблица перекрестных ссылок
Гарантия качества
- Гарантия для автомобилей и мотоциклов
- Промышленная гарантия
- Аккредитация
- OE Родословная
- Заявление о BER
- Политика возврата отработанной батареи
- Служба утилизации и вывоза аккумуляторных батарей
Противопожарная охрана
Диапазоны
- НП VRLA
- НПЛ VRLA
- РЭ VRLA
Информация
- Golf & Mobility Battery Guidance
- Режим ожидания и циклические определения
- Руководство по установке, вводу в эксплуатацию и техническому обслуживанию
- Видео
Загрузки
- Руководства по применению
- Уход за батареями и тестирование
- Паспорта безопасности
- Таблица перекрестных ссылок

Испытания свинцово-кислотных батарей — Battery University

Откройте для себя разработки в области неинвазивных технологий быстрого тестирования.

В тестерах аккумуляторов недостатка нет, но большинству недостает точности. Емкость, главный индикатор работоспособности батареи, сложно получить на лету. Утверждение, что тестер аккумуляторов, измеряющий внутреннее сопротивление, также дает оценку емкости, вводит в заблуждение. Рекламные функции, выходящие за рамки возможностей оборудования, сбивают с толку отрасль, заставляя поверить в то, что сложные тесты можно проводить с помощью основных методов.Приборы, основанные на сопротивлении, могут идентифицировать умирающую или разряженную батарею — тоже самое делает пользователь. Продавцы часто сознательно завышают возможности тестеров аккумуляторов. Это похоже на рекламу шампуня, который обещает отрастить пышные волосы на лысой голове мужчины.

Без надежных тестовых устройств тестирование аккумуляторов превращается в догадки, в результате чего хорошие батареи заменяются слишком рано, а слабые — выдаются из строя, а вскоре после проверки они выходят из строя в дороге. Отсутствие точного тестирования батареи также приводит к ненужной замене батареи в рамках гарантийной программы.Изучение гарантийных возвратов показывает, что менее 10 процентов этих батарей имеют производственный брак. Большинство ошибок возникает по вине пользователя.

Проблема возникает при оценке батареи в рамках обычного обслуживания до того, как станет заметным снижение производительности. Такой тест эффективен только при включении измерения емкости. Емкость контролирует накопление энергии, управляет временем работы и прогнозирует окончание срока службы. С другой стороны, внутреннее сопротивление отвечает за мощность для запуска двигателя и выдачу высокого тока под нагрузкой по запросу.Снимок, сделанный с помощью тестера CCA на стартерной батарее, относится только к состоянию резистивной батареи. Лучшие электролиты и коррозионно-стойкие электродные материалы обеспечивают низкое сопротивление современных батарей на протяжении большей части их срока службы. Отказ из-за повышенного сопротивления стал редким и может развиться только в конце жизни. (См. BU: 901: Основы тестирования батарей.)

В отличие от измерений напряжения, тока и омических сопротивлений, не существует универсального прибора, который мог бы считывать емкость каждой батареи, которая идет в комплекте.Существует три распространенных концепции тестирования: скалярное, векторное и EIS со сложным моделированием (Spectro ™).

Скаляр — самый простой из трех. Он берет показания батареи и сравнивает их с эталонным значением, которое часто является резистивным значением. Большинство одночастотных тестеров проводимости переменного тока, измеряющих CCA, основаны на скалярной концепции.

Векторный метод применяет сигналы разных токов или возбуждает батарею с разными частотами, а затем оценивает результаты по заранее заданным векторным точкам для исследования батареи в различных условиях нагрузки.Это добавляет сложности, а дополнительные преимущества незначительны.

Spectro ™ сканирует аккумулятор с частотным спектром, как если бы он фиксировал топографию ландшафта, и сравнивает отпечаток с матрицей для оценки емкости аккумулятора, CCA и SoC. Spectro ™ обещает самый глубокий анализ батареи, но он также и самый сложный. (См. Также BU-904: Как измерить емкость.) На рис. 1 представлены три метода тестирования батарей.

Тип	Возбуждение	Приложения	Результатов
Скаляр	Единая опорная точка; импульсы или одночастотное возбуждение	Автомобильная, стационарная; простой, часто используемый	Напряжение, CCA, внутреннее сопротивление, без нагрузки
Вектор	Множественные частоты, токи; сравнивается с вектором	Автомобильная, стационарная; реже используется	Как указано выше.Более сложный с предельной прибылью
Spectro ™	Сочетает EIS со сложным моделированием; объединяет данные для определения емкости, CCA, SoC	Свинцовые и литиевые батареи	Обеспечивает CCA, емкость и SoC с соответствующими матрицами

Рисунок 1: Методы сбора данных для экспресс-тестирования аккумуляторов . В таблице сравниваются скалярные, векторные и Spectro ™, сочетающие спектроскопию электрохимического импеданса (EIS) со сложным моделированием.

Матрица

Матрица — это многомерная справочная таблица, с которой сравниваются показания. Распознавание текста, идентификация отпечатков пальцев и визуализация работают по аналогичному принципу. При анализе батарей матрицы в основном используются для оценки емкости; тем не менее, CCA и состояние зарядки также выигрывают от использования матрицы.

Spectro правильно предсказывает емкость 8 из 10 аккумуляторов и 9 из 10 для CCA. Объединение этих двух классификаций дает значительный im

Приготовление электролита для аккумуляторных батарей

Какова зависимость плотности электролита от климатической зоны?

Электролит приготовляется путём разведения аккумуляторной серной кислотыплотностью 1,83-1,84 г/см3 (ГОСТ 667–73) в дистиллированной воде с допустимыми примесями.

Химическая чистота электролита оказывает существенное влияние наработоспособность и срок службы батарей. Загрязнение электролита такими вредными примесями, как железо, марганец, хлор и другие, приводит к повышенному саморазряду батарей, снижению отдаваемой ёмкости, разрушению электродов ипреждевременному выходу батареи из строя. Поэтому для приготовления электролита запрещается применять техническую серную кислоту и загрязненную (недистиллированную) воду. При приготовлении электролита, приведении батарей в рабочее состояние и техническом обслуживании батарей в процессе эксплуатациинеобходимо пользоваться только специальной посудой (стойкой к действию серной кислоты) и соблюдать чистоту.

В исключительных случаях при отсутствии дистиллированной воды для приготовления электролита допускается использование снеговой или дождевой воды, предварительно профильтрованной через чистое полотно для очистки от механических загрязнений. Нельзя собирать воду с железных крыш и в железные сосуды.

Электролит следует готовить в стойкой к действию серной кислоты посуде (эбонитовой, фаянсовой, керамической и т.п.), соблюдая при этом особую осторожность и правила техники безопасности. Применение железной, медной или цинковой посуды категорически запрещается!

Аккумуляторные батареи в зависимости от климатической зоны заливаются электролитом, имеющим плотность, указанную в графе 4 таблицы №1: «Плотность электролита при приведении аккумуляторных батарей в рабочее состояние с учётом климатических зон». Электролит требуемой плотности может быть приготовлен непосредственно из кислоты плотностью 1,83-1,84 г/см3 и дистиллированной воды. Однако при непрерывном вливании кислоты в воду происходит сильный разогрев раствора (80-90°C) и требуется длительное время для его остывания. Поэтому для приготовления электролита требуемой плотности более удобно применять раствор кислоты промежуточной плотности 1,40 г/см3, так как в этом случае значительносокращается время охлаждения электролита.

Раствор серной кислоты плотностью 1,40 г/см3, приведённой к 25°C, должен готовиться заранее и после охлаждения храниться в стеклянной или полиэтиленовой посуде.

Количество воды, кислоты или её раствора плотностью 1,40 г/см3, необходимое для приготовления 1 л электролита, указано в таблице №2: «Количество дистиллированной воды, кислоты или её раствора плотностью 1,40 г/см3, необходимое для приготовления 1 л электролита требуемой плотности при температуре 25°C».

Таблица №1:
Плотность электролита при приведении аккумуляторных батарей в рабочее состояние с учётом климатических зон

Климатические зоны и районы	Средняя месячная температура воздуха в январе, °C	Время года	Плотность электролита, приведённая к 25°C, г/см3
Климатические зоны и районы	Средняя месячная температура воздуха в январе, °C	Время года	заливаемого	полностью заряженной батареи
1	2	3	4	5
очень холодная	от –50 до –30	зима	1,28	1,30
очень холодная	от –50 до –30	лето	1,24	1,26
холодная	от –30 до –15	круглый год	1,26	1,28
умеренная	от –15 до –4	круглый год	1,24	1,26
тёплая и влажная	от +4 до + 6	круглый год	1,20	1,22
жаркая	от –15 до +4	круглый год	1,22	1,24

Примечание: Допускаются отклонения плотности электролита на ±0,01 г/см3.

Расчёт проводится в такой последовательности: определяется общий объём электролита для заливки нужного числа батарей, затем подсчитывается количество дистиллированной воды и раствора кислоты плотностью 1,40 г/см3, нужное для приготовления электролита заданной плотности для заливки всех батарей.

Таблица №2:
Количество дистиллированной воды, кислоты или её раствора плотностью 1,40 г/см3, необходимое для приготовления 1 л электролита требуемой плотности при температуре 25°C

Требуемая плотность электролита, г/см3	Количество воды, л	Количество серной кислоты плотностью 1,83 г/см3		Количество воды, л	Количество раствора серной кислоты плотностью 1,40 г/см3, л
Требуемая плотность электролита, г/см3	Количество воды, л	л	кг	Количество воды, л	Количество раствора серной кислоты плотностью 1,40 г/см3, л
1,20	0,859	0,200	0,365	0,547	0,476
1,21	0,849	0,211	0,385	0,519	0,500
1,22	0,839	0,221	0,405	0,491	0,524
1,23	0,829	0,231	0,424	0,465	0,549
1,24	0,819	0,242	0,444	0,438	0,572
1,25	0,809	0,253	0,464	0,410	0,601
1,26	0,800	0,263	0,484	0,382	0,624
1,27	0,791	0,274	0,503	0,357	0,652
1,28	0,781	0,285	0,523	0,329	0,679
1,29	0,772	0,295	0,541	0,302	0,705
1,31	0,749	0,319	0,585	0,246	0,760

Примечания:
1). Если требуется приготовить электролита больше или меньше одного литра, необходимо взять количество воды и кислоты или раствора, кратное или долевое к указанному в таблице. Например, для приготовления 5 л электролита количество воды и кислоты, приведённое в таблице, нужно умножить на 5, а для приготовления 0,5 л – умножить на 0,5.
2). Аккумуляторная серная кислота учитывается на складах и выдаётся потребителям не в литрах, а в килограммах, поэтому при составлении заявки и получении кислоты со склада надо знать потребное её количество в килограммах. Можно также определить нужное количество кислоты в килограммах, умножив рассчитанное её количество в литрах на 1,83.
При возникновении сомнений относительно температуры замерзания электролита обратитесь к таблице №3

Таблица №3:
Температура замерзания электролита

Плотность электролита при 25°C, г/см3	Температура замерзания, °C	Плотность электролита при 25°C, г/см3	Температура замерзания, °C
1,09	–7	1,22	–40
1,10	–8	1,23	–42
1,11	–9	1,24	–50
1,12	–10	1,25	–54
1,13	–12	1,26	–58
1,14	–14	1,27	–68
1,15	–16	1,28	–74
1,16	–18	1,29	–68
1,17	–20	1,30	–66
1,18	–22	1,31	–64
1,19	–25	1,32	–57
1,20	–28	1,33	–54
1,21	–34	1,40	–37

Заливка батарей электролитом

Температура электролита, заливаемого в аккумуляторные батареи, должна быть не выше 30°C и не ниже 15°C. Непосредственно перед заливкой электролита вывёртывают вентиляционные пробки и удаляют детали или элементы пробки, герметизирующие вентиляционные отверстия. Если в горловине под пробкой имеется герметизирующий диск, его необходимо удалить. Затем постепенно, небольшой струёй заливают электролит до тех пор, пока поверхность электролита не коснётся нижнего торца тубуса горловины крышки.

Завышенная плотность электролита приводит к снижению срока службы аккумулятора.
Заниженная плотность электролита приводит к снижению ЭДС и затруднению пуска двигателя, а также к повышению опасности замерзания электролита в зимний период эксплуатации.

Эксплуатация, зарядка, хранение аккумуляторной батареи

23.12.2019

Содержание

1. Техническое отступление
2.Основные характеристики аккумуляторных батарей
2.1. Расход воды
2.2. Долговечность батареи
2.3. Рекомендации по эксплуатации
3. Терминология
4. Маркировка АКБ
5. Выбор и покупка АКБ
6. Установка АКБ
7. Рекомендации по эксплуатации и обслуживанию
7.1. Обслуживание АКБ в процессе эксплуатации
7.2. Продление жизни новой батарее
7.3. Зарядка аккумулятора зарядным устройством
8. Особенности эксплуатации АКБ в зимний период
8.1. Прикуривание от другого автомобиля
9. Особенности эксплуатации АКБ в летний период
10. Вопросы безопасности
11. Хранение аккумуляторной батареи
12. Приложения
12.1. Реанимация аккумулятора
12.2. Ещё несколько способов, основанных на использовании электрического тока

Скрыть содержание

1. Техническое отступление

Назначение автомобильной аккумуляторной батареи понятно каждому мало-мальски сведущему в технических вопросах автолюбителю. С первой ее функцией — обеспечением запуска двигателя — мы сталкиваемся каждый день. Есть и вторая — реже применяемая, но от того не менее значимая — использование в качестве аварийного источника питания при выходе из строя генератора. Кроме того, на современных автомобилях с инжекторным впрыском аккумулятор выполняет роль сглаживателя пульсаций напряжения, выдаваемого генератором. Из этого следует, что следует крайне осторожно относиться к отключению аккумулятора на работающем двигателе. Карбюраторному двигателю ничего не будет, а вот как поведёт себя компьютер, управляющий распределённым впрыском — одному богу известно… Можно загубить компьютер.
Все стартерные батареи, выпускаемые в настоящее время для автомобилей, являются свинцово-кислотными. В основу их работы заложен известный еще с 1858 г., и по сей день остающийся практически неизменным принцип двойной сульфатации.

Как наглядно видно из формулы, при разряде батареи (стрелка вправо) происходит взаимодействие активной массы положительных и отрицательных пластин с электролитом (серной кислотой), в результате чего образуется сульфат свинца, осаждающийся на поверхности отрицательно заряженной пластины и вода. В итоге плотность электролита падает. При зарядке батареи от внешнего источника происходят обратные электрохимические процессы (стрелка влево), что приводит к восстановлению на отрицательных электродах чистого свинца и на положительных — диоксида свинца. Одновременно с этим повышается плотность электролита.
Любая автомобильная батарея представляет из себя корпус — контейнер, разделенный на шесть изолированных ячеек — банок (см. рис.1).

Каждая банка является законченным источником питания напряжением порядка 2.1 В. В банке находится набор положительных и отрицательных пластин, отделенных друг от друга сепараторами. Как известно из школьного курса физики, две разнозаряженные пластины уже сами по себе являются источником постоянного напряжения, параллельное же их соединение увеличивает ток. Последовательное соединение шести банок и дает батарею с напряжением порядка 12.6-12.8 В. Любая из пластин, как положительная, так и отрицательная, есть ни что иное, как свинцовая решетка, заполненная активной массой. Активная масса имеет пористую структуру с тем, чтобы электролит заходил в как можно более глубокие слои и охватывал больший ее объем. Роль активной массы в отрицательных пластинах выполняет свинец, в положительных — диоксид свинца.
Вес залитой АКБ ёмкостью 55 Ач составляет около 16.5 кг. Эта цифра складывается из массы электролита — 5кг (что соответствует 4,5 л), массы свинца и всех его соединений — 10 кг, а также 1 кг, приходящегося на долю бака и сепараторов.

2. Основные характеристики аккумуляторных батарей

2.0. Электродвижущая сила (ЭДС)
Зависимость ЭДС (грубо говоря, напряжение на выводах аккумулятора) от плотности электролита выглядит так:

Е = 6 * (0,84 + р) , где Е — ЭДС аккумулятора , (В) р — приведенная к температуре 5°С плотность электролита , г/мл

2.1. Расход воды
Показатель, имеющий непосредственное отношение к степени обслуживаемости батареи. Определяется в лабораторных условиях. Батарея считается необслуживаемой, если она имеет очень низкий расход воды в эксплуатации. Необслуживаемые батареи не требуют доливки дистиллированной воды в течении года и более при условии исправной работы регулятора напряжения.
На расход воды прямое влияние оказывает процентное содержание сурьмы в свинцовых решетках пластин. Как известно, сурьма добавляется для придания пластинам достаточной механической прочности. Однако у каждой медали есть обратная сторона. Сурьма способствует расщеплению воды на кислород и водород, следствием чего является выкипание воды и снижение уровня электролита. В батареях предыдущего поколения содержание сурьмы доходило до 10%, в современных этот показатель снижен до 1.5 %.
Панацею от этой беды фирмы видят в освоении т.н. гибридной технологии — замене сурьмы в одной из пластин на кальций. Кальций в решетке является веществом нейтральным по отношению к воде, не снижая при этом механической прочности решеток. А потому разложения воды не происходит и уровень электролита остается неизменным.
Преимущества «кальциевых» АКБ — можно устанавливать в местах , не не требующих удобного доступа для обслуживания. Меньше вероятность выхода из строя из-за коррозии решеток электродов. Лучшие стартерные характеристики.
Недостаток «кальциевых» АКБ — при глубоких разрядах происходит образование нерастворимых солей кальция, и емкость АКБ необратимо теряется. Производители АКБ пытаются устранить этот недостаток добавлением в АКБ серебра и др. компонентов, результат пока окончательно не ясен.

2.2. Долговечность батареи
Средний срок службы современных АКБ при условии соблюдения правил эксплуатации — а это недопущение глубоких разрядов и перезарядов, в том числе по вине регулятора напряжения — составляет 4-5 лет.
Наиболее губительными для батарей являются глубокие разряды. Оставленные на ночь включенными световые приборы, либо другие потребители способны разрядить ее до плотности 1.12 — 1.15 г/см3, т.е. практически до воды, что приводит к главной беде аккумуляторов — сульфатации свинцовых пластин. Пластины покрываются белым налетом, который постепенно кристаллизуется, после чего батарею практически невозможно восстановить. Отсюда вытекает главный вывод — необходимо постоянно следить за состоянием батареи, периодически замерять плотность электролита. Особенно актуально это в зимнее время. Следует отметить, что сульфатация в определенных пределах — явление нормальное и присутствует всегда. (Вспомните — на основе теории двойной сульфатации построен принцип работы батарей). Но при малом разряде и последующей зарядке батарея легко восстанавливается до исходного состояния. Это возможно и при глубоком разряде батареи, но только в том случае, если следом сразу, же последует заряд. Если же разряжать батарею длительное время, не давая ей «подпитки», то падение плотности, ниже критического значения неизбежно приводит к образованию кристаллов сульфата свинца, не вступающих в реакцию ни при каких обстоятельствах. А это означает, что начался необратимый процесс сульфатации.
Не менее опасен для батареи и перезаряд. Это происходит при неисправном регуляторе напряжения. При этом электролит начинает «кипеть» — происходит разложение воды на кислород и водород, и понижение уровня электролита. Вот почему необходимо следить за зарядным напряжением. Естественно, это не составляет труда, если на панели приборов присутствует вольтметр. Ну а если его нет? В этом случае также можно довольно просто оценить зарядное напряжение. Для этого запустите и прогрейте двигатель, установив средние обороты и подключите тестер (в режиме вольтметра) между «+» и «массой» аккумуляторной батареи. Нормальный зарядный режим батареи обеспечивается в диапазоне 14±0.5В. Если напряжение меньше — стоит проверить натяжение ремня, надежность контактных соединений цепей системы электроснабжения. Если же это не помогает — неисправность нужно искать в регуляторе напряжения. Впрочем, точно также вина ложится на регулятор, если напряжение превышает 14.5В.
В последнее время широкое распространение получили сепараторы карманного типа — т.н. конвертные сепараторы. Их название говорит за себя — в эти конверты помещают одноименно заряженные пластины. Такая конструкция увеличивает срок службы батареи, так как осыпающаяся в процессе эксплуатации активная масса остается в конверте, тем самым предотвращается замыкание пластин.

2.3. Рекомендации по эксплуатации
Батарея, не эксплуатировавшаяся в течении длительного времени (4-5 мес.) нуждается в подзарядке. Связано это с тем, что батареям свойственно такое явление, как саморазряд. На графиках рис.2,3 показаны характеризующие саморазряд величины для различных батарей. В первом случае — это снижение плотности от времени хранения, во втором — падение напряжения.

Впрочем, зачастую подзарядки требует и находящаяся в эксплуатации батарея. Плотность полностью заряженной батареи составляет 1.27- 1.28 г/см3, напряжение — 12.5 В. О степени разряженности батареи судят по плотности электролита. Чем ниже плотность электролита, тем сильнее батарея разряжена. Уменьшение плотности на 0.01 г/см3 по сравнению с номинальной означает, что батарея разрядилась примерно на 6 — 8%. Используя график (см. рис.4) можно оценить зависимость степени разряженности батареи от плотности. Степень разряженности определяют по той банке, в которой плотность электролита минимальная. Всем известна аксиома, тем не менее, позволим повторить ее еще раз — батарею, разряженную летом более чем на 50%, а зимой более чем на 25%, необходимо снять с автомобиля и зарядить. При этом следует помнить, что пониженная плотность зимой более опасна, т.к. кроме всего прочего может привести к замерзанию электролита. Так, при плотности электролита 1.2 г/см3 температура его замерзания составляет около -20°С.
Также необходимо подзарядить батарею, если плотность в разных банках отличается более чем на 0.02 г/см3. Оптимальной является зарядка батареи током, равным 0.05 от ее ёмкости. Для батареи с ёмкостью 55 Ач эта величина составляет 2.75 А. Чем меньше зарядный ток, тем глубже заряд. Однако не стоит впадать в крайность — при совсем низком токе батарея просто не «закипит», к тому же время зарядки будет несравнимо большим. Наоборот, при очень большом токе батарея «закипит» значительно быстрее, но при этом не успеет зарядиться на все 100%. Признаками окончания зарядки служит бурное выделение газа (т.н. «кипение») и неизменяющаяся на протяжении 1-2 часов плотность электролита.
Для ориентировочной оценки времени, требуемого на зарядку батареи, можно воспользоваться следующим алгоритмом.

Первоначально, используя график (рис.4) необходимо определить степень разряженности батареи, исходя из реальной плотности АКБ, замеренной ареометром. Далее по степени разряженности определяем потерянную ёмкость (или ёмкость, которую необходимо принять батарее).
Затем, выбрав величину зарядного тока, вычисляем ориентировочное время зарядки по формуле:

Тут следует отметить, что не вся энергия идет на повышение ёмкости. КПД процесса составляет 60-80%, остальное тратится на нагрев, а также связанные с этим электрохимические процессы. Потому реальное время увеличивается примерно в полтора раза от расчетного (что и учитывается коэффициентом «1.5» в формуле).

Нужно сказать, что использование данного алгоритма оправдано лишь для облегчения процедуры, но ни в коей мере не избавляет от контроля за ходом зарядки. Процесс заряда, а особенно его окончание Вам необходимо контролировать самому, дабы не прозевать начало бурного кипения.
Другой вариант — использование для этих целей автоматических зарядных устройств, отличающихся тем, что зарядка идет при постоянном напряжении, но автоматически изменяющемся в зависимости от степени заряженности батареи токе. При этом зарядное устройство перестает давать ток, если батарея полностью заряжена. Принцип, используемый в подобных устройствах аналогичен зарядке от генератора на автомобиле.
Для примера определим время зарядки батареи ёмкостью 55 Ач током в 5А, плотность которой составляет 1.25 г/см3. Как видно из графика, при данной плотности батарея разряжена на 25%, что означает потерю ёмкости на величину

Таким образом, примерное время зарядки

Каждодневным способом зарядки батареи является ее заряд от бортовой сети автомобиля (естественно, при условии исправности последней). При данном способе, во первых, невозможен перезаряд, а во-вторых, происходит постоянное перемешивание электролита и наиболее полное его проникновение во внутренние слои активной массы.
Однако было бы ошибочным полагать, что заряд батареи начинается сразу же после пуска двигателя и продолжается все время, пока двигатель в работе. Исследования показывают, что батарея начинает принимать заряд только после прогрева электролита до положительной температуры, что при эксплуатации в зимних условиях происходит примерно через час после начала движения. Именно этим и опасен довольно распространенный, по крайней мере, в нашем автомобильном городе, способ эксплуатации транспортных средств. Холодный запуск зимой с получасовым движением до работы, и затем редкие непродолжительные поездки на протяжении рабочего дня не дают прогреться электролиту и, следовательно, зарядиться Вашей батарее. Тем самым разряженность АКБ увеличивается изо дня в день и в итоге может привести к печальному результату. Из этого следует, что зимой необходимо проверять состояние АКБ и своевременно подзаряжать ее регулярно
Физические процессы, происходящие при пуске двигателя, отличаются от процессов при разряде батареи потребителями. При пуске участвует не весь объем активной массы и электролита, а лишь та ее часть, которая находится на поверхности пластин и соприкасающийся с поверхностью пластин электролит. Поэтому, после неудачной попытки запустить двигатель, следует подождать некоторое время для того, чтобы электролит перемешался, плотность его выровнялась, он проник в поры активной массы. Нормальный запуск двигателя при однократном вращении стартера в течении 10с забирает ёмкость 300А х 10с = 3000 Ас = 0.83 Ач, что составляет около 1.5% от ёмкости аккумулятора.
При медленном же разряде участвуют не только поверхностные слои активной массы, но и глубинные, потому и разряд происходит более глубокий. Однако это не означает, что стартерные режимы не так губительны для батареи — стартером точно также можно разрядить батарею до критической величины.
Каковы же признаки выхода из строя батареи? Батарея не заряжается, плотность низкая и не повышается в процессе заряда. Большой саморазряд — батарея зарядилась, но не держит заряд. Можно попытаться потренировать батарею, однако если произошло осыпание активной массы пластин, либо кристаллизация сульфата свинца, то это уже не исправить.
Вообще, освоить способ оценки степени возможной разрядки батареи от каких-либо действий (в том числе и осознанных) не составит большого труда. Необходимо усвоить несколько истин и запомнить несколько цифр.
Батарея начинает принимать заряд лишь только после прогрева электролита до положительной температуры (как вы понимаете, при температуре воздуха -20°С температура электролита в батарее хранящегося на свежем воздухе автомобиля будет примерно такой же.)
Коэффициент полезного действия процесса зарядки составляет примерно 50%.
Каждый автомобильный генератор характеризуется следующими показателями:
ток отдачи генератора при работе двигателя на холостом ходу.
ток отдачи генератора при работе двигателя на номинальных оборотах.
Для ВАЗовских автомобилей эти цифры имеют следующие значения:

Таблица 1
Модель автомобиля…………………..2101-2106……2108-2109……2110
ток отдачи на холостом ходу…………….16………………24…………..35
ток отдачи на номинальных оборотах 42……………….55…………..80

Как видно из таблицы, на последних моделях автомобилей Волжского автозавода устанавливаются генераторы, имеющие характеристики тока отдачи, в два раза превосходящие по величине характеристики генераторов первых моделей.

И наконец, примерное потребление энергии автомобильными потребителями:

Таблица 2
потребитель……….ток, А (приблизительно)
зажигание……………..2
габариты……………….4
ближний свет…………9
дальний свет………..12
обогрев стекла……10-11
стеклоподьемник…20-30

вентилятор отопителя:
1-я скорость…………5-7
2-я скорость……….10-11
стеклоочистители…3-5
магнитола…………….5
ИТОГО……………….38-48

Таким образом, оставленные включенными габариты за три часа «съедят» 4А х 3ч= 12 Ач ёмкости батареи, что соответствует разряду приблизительно на 20%. Это не страшно для одного раза. Однако повторив это ещё раз, Вы уже рискуете не завести свою машину, особенно, если дело происходит зимой, т.к. разряд составит порядка 40% (тем более, что к тому же зимой батареи, как правило, эксплуатируются заряженными далеко не на 100%).
Аналогично можно прикинуть, что Вы имеете при продолжительной работе двигателя на холостом ходу. Как уже показано выше, ток отдачи генератора автомобиля ВАЗ-2108 на холостом ходу составляет 24А. Вычитаем из этой величины 2А, необходимые для обслуживания системы зажигания. Остается 22А. Используя таблицу 2, нетрудно прикинуть, что можно включать с тем, чтобы хоть немного досталось бы и аккумулятору (при этом помните про КПД зарядки, составляющий 50%).
Для владельцев иномарок с автоматической коробкой передач картина ещё более сложная. Обычно, стоя в пробке или на светофоре, Вы не переключаетесь на нейтраль, а давите ногой на тормоз. Это понижает обороты двигателя от стандартных 800-900 об./мин. до 600-700 об./мин., что, соответственно понизит ток, выдаваемый генератором, а стоп-сигналы добавят ещё пару ампер потребления тока. Да и обогрев заднего стекла у немцев, например, существенно мощнее, чем у отечественных автомобилей.
Следует знать, что зимние условия эксплуатации автомобиля в принципе очень тяжелы для аккумуляторной батареи. Наверняка будут полезны следующие данные. Результаты проводимых в ГДР исследований говорят о том, что при эксплуатации автомобиля в очень тяжелых условиях (испытания по так называемому режиму «город-зима-ночь») аккумулятор получает порядка 1Ач в час

3. Терминология

Аккумуляторная батарея — один из основных элементов электрооборудования автомобиля, поскольку она накапливает и хранит электроэнергию, обеспечивает запуск двигателя в различных климатических условиях, а также питает электроприборы при неработающем двигателе.
Автомобильные свинцово-кислотные 12-вольтовые АКБ состоят из 6-ти последовательно соединенных элементов (банок), объединенных в общий корпус. Каждая банка имеет газоотвод, конструкции которого могут существенно отличаться.
Электролит представляет собой раствор серной кислоты в дистиллированной воде (для средней полосы России плотностью 1.27-1.28 г/см3 при t=+20°С). Кипение электролита — бурное выделение газа при электролитическом разложении воды с выделением кислорода и водорода. Это происходит во время заряда батареи.
Саморазряд — самопроизвольное снижение ёмкости АКБ при бездействии. Скорость саморазряда зависит от материала пластин, химических примесей в электролите, его плотности, от чистоты верхней части корпуса батареи и продолжительности ее эксплуатации.
Напряжение полностью заряженной аккумуляторной батареи без нагрузки (ЭДС — электродвижущая сила) должно находиться в пределах 12.6-12.9 В. Напряжение в бортовой сети автомобиля при работающем двигателе несколько выше, чем на клеммах АКБ, и должно находиться в пределах 14.0-14.2 В (0,2 В от крайних значений). Значение напряжения ниже 13.8 В ведет к недозаряду батареи, а выше 14.4В — к перезаряду, что одинаково пагубно сказывается на ее сроке службы.
Полярность аккумуляторной батареи — термин, определяющий расположение токосъемных выводов на ее корпусе. На зарубежных батареях полярность может быть прямой или обратной, т. е. ориентировка положительного и отрицательного выводов относительно корпуса может быть различной. По российскому стандарту (если смотреть со стороны выводов) отрицательный (-) должен располагаться справа, положительный (+) слева.
Емкость батареи — способность батареи принимать и отдавать энергию — измеряется в ампер-часах (Ач). Для оценки ёмкости батареи принята методика 20-ти часового разряда током 0.05С20 (т.е. током, равным 5% от номинальной ёмкости). Т.е., если ёмкость батареи 55Ач, то разряжая ее током 2.75 А, она полностью разрядится за 20 часов. Аналогично для батарей ёмкостью 60Ач полный 20-ти часовой разряд произойдет при чуть большем токе разряда — 3А.
Данная характеристика определяет возможность питать потребителей в экстремальной ситуации (при отказе генератора). Характеризуется объемом активной массы.
Значение тока холодного старта при -18°С (по DIN) — Величина тока, которую батарея способна отдать при пуске двигателя при температуре -18°С. Наиболее важная характеристика, напрямую сказывающаяся на пуске двигателя. Ведь при -20°С ток, потребляемый стартером, составляет порядка 300А. (Для пуска в летнее время горячего двигателя этот же показатель равен 100-120А.) Значение стартового тока определяется конструкцией батареи, пластин, сепараторов. Сепараторы карманного типа без каких-либо других дополнений увеличивают напряжение батареи на 0.3В, одновременно улучшая стартовые характеристики. Чем ниже внутреннее сопротивление батареи, тем выше стартовый ток, тем надежнее пуск двигателя при низких температурах.
Резервная ёмкость — время, в течении которого батарея сможет обеспечить работу потребителей в аварийном режиме. Величина резервной ёмкости, выраженная в минутах, последнее время все чаще проставляется изготовителями батарей после значения тока холодного старта.
Корпус современных АКБ изготавливается из пластмассы, в большинстве случаев полупрозрачной, позволяющей контролировать уровень электролита.
Необслуживаемые батареи. Сразу следует оговориться, что этот термин не должен пониматься буквально и восприниматься как руководство к бездействию. Это название говорит об улучшенных потребительских свойствах батареи. Необслуживаемые АКБ требуют долива воды не чаще одного раза в год при условии использования их на автомобилях с исправным электрооборудованием и среднегодовым пробегом 15-20 тыс. км. Встречаются конструкции, исключающие всякое вмешательство на всем протяжении срока службы, но они особенно критичны к состоянию автомобильного электрооборудования.
Большинство необслуживаемых батарей выпускаются заводами-изготовителями, залитыми электролитом. Так как эти батареи имеют значительно меньший саморазряд, они могут храниться от 6 месяцев до 1 года без подзаряда. Саморазряд новых необслуживаемых батарей за 12 месяцев может составить до 50% от номинальной ёмкости.

4. Маркировка АКБ

На современные аккумуляторные батареи наносится следующая маркировка:

Некоторые батареи имеют такую маркировку:

Несмотря на то, что после ёмкости стоит значение 280А, цифра, интересующая нас и показывающая ток холодного старта по принятому у нас стандарту DIN равна 255А.
Обозначения основных характеристик на батареях различных производителей отличаются друг от друга. Большинство европейских производителей и значительная их часть в Азии руководствуются промышленным стандартом Германии DIN 43539 часть 2, который оговаривает два основных параметра: ёмкость батареи, измеряемую в ампер-часах (Ач) при +25°С, и ток стартерного разряда в амперах (А) при -18°С.
Батареи американских производителей испытываются по требованию американского стандарта SAE J537g, который включен в международный стандарт BCI и также вводит два основных параметра: резервную ёмкость, измеряемую в минутах при +27°С, и ток холодной прокрутки — в амперах при -18С. Стандарт SAE не предусматривает измерение ёмкости батареи в ампер-часах.
Первый рассматривает способность батареи к длительным разрядам меньшими токами, второй — разряд большими токами, но за меньший отрезок времени.
Пересчет значения тока стартерного разряда по европейскому стандарту DIN в ток холодной прокрутки по американскому стандарту SAE может производиться с помощью экспериментальных коэффициентов. Для батарей ёмкостью до 90Ач используется коэффициент 1.7, т. е. ISAE = 1.7 IDIN. Для батарей ёмкостью от 90 до 200 Ач используется коэффициент 1.6, т. е. ISAE = 1.6 IDIN.
В настоящее время в Европе наряду с немецким стандартом DIN введен новый единый стандарт En — 60095-1/93.
Кроме того, на необслуживаемых батареях проставляется соответствующая надпись. Чаще всего на русском, английском или немецком языке (либо на языке производителя, как например, на испанских батареях «Tudor»).

5. Выбор и покупка АКБ

Убедитесь, что выбираемая батарея соответствует конструктивным особенностям вашего автомобиля (ёмкость, место установки, способ крепления, полярность, форма и размер токосъемных выводов). Специализированные торговые фирмы имеют каталоги всего ассортимента, в которых систематизирована информация о модификациях и технических характеристиках.
Нецелесообразно на автомобиль с устаревшей системой электрооборудования устанавливать батарею, исключающую долив воды. Это приведет к сокращению ее срока службы или отказу.
Емкость батареи не должна существенно отличаться от указанной заводом-изготовителем автомобиля. Несоблюдение этого условия приводит к резкому сокращению службы, как батареи, так и стартера.
Очень неплохо знать рекомендуемую величину пускового тока для Вашего автомобиля. На многих (японских) автомобилях устанавливаются стартёры с редуктором. Это позволяет существенно уменьшить величину пускового тока, а значит существенно продлить жизнь Вашего аккумулятора.
Внимательно изучите текст гарантийного талона. Обратите особое внимание на те разделы, где перечислены: случаи, исключающие гарантийное обслуживание; адреса гарантийных мастерских; условия эксплуатации.
Маркировка аккумулятора должна иметь ссылку на стандарт (DIN, SAE, En или другие). В маркировке по стандарту SAE не указывается значение ёмкости в ампер-часах (Ач). Указание ёмкости в Ач в стандарте SAE – косвенный признак подделки. Наиболее подвержены подделкам дорогие аккумуляторы известных фирм-изготовителей, поэтому приобретать их лучше в торговых фирмах, заслуживающих доверие.
Большинство фирм-изготовителей кодирует дату выпуска АКБ. Современные необслуживаемые батареи допускают достаточно длительное хранение без существенной потери своих потребительских свойств, поэтому дата изготовления менее актуальна. Предпочтительнее приобретать залитый качественным заводским электролитом аккумулятор. Он готов к работе, легко поддается проверке. Не залитый сухозаряженный аккумулятор требует дополнительного времени и затрат на подготовку к эксплуатации.
Не спешите отдать деньги! Вы вправе требовать проверки аккумулятора. Первым делом сдерите с него защитную упаковочную пленку, какой бы красивой она ни была, и убедитесь, что корпус не поврежден – такое случается довольно часто. Затем попросите продавца измерить плотность электролита – она не должна быть ниже номинальной более чем на 0,02 г/см3 и одинаковой во всех банках, что соответствует примерно 80-процентной заряженности батареи. Последнюю проверку следует провести с нагрузочной вилкой – ее вольтметр должен показать 12.5–12.9 В при отключенной нагрузке, а при включенной – не опускаться в течение 10 секунд ниже 11В.
В случае отклонения от этих значений, батарея может оказаться частично или полностью непригодной к эксплуатации.
Если вам отказывают в проверке аккумулятора, не могут подтвердить качество товара сертификатом, гарантийным талоном, то лучше отказаться от покупки.

6. Установка АКБ

Перед установкой батареи обязательно полностью удалите с нее полиэтиленовую пленку. Газоотводные отверстия должны быть открытыми. Обратите внимание на правильность подключения. Клеммы АКБ рекомендуется зачистить и после закрепления смазать Литолом-24. Это делается для предохранения контактов от попадания влаги и окисления места контактов. Особенно это касается силовых проводов с медными (а не свинцовыми) наконечниками.
Очень важно уделить внимание проводам. Клеммы необходимо зачистить не только со стороны аккумулятора, но и с другой стороны. Место, куда крепится массовый провод (-) надо тоже тщательно зачистить от краски, масла и прочей грязи. Контакт затянуть туго. Это же касается клеммы на стартёре. Невнимание к проводам и контактам может очень сильно «выйти боком» зимой на морозе.
Батарея должна стоять на своём месте жёстко. Болтание её в крепёжных элементах недопустимо. Дополнительная вибрация скажется на долговечности батареи. Замыкание и осыпание пластин в банках чаще всего происходят именно из-за вибрации.
Обратите внимание, что на многих автомобилях батарея стоит довольно близко к выпускному коллектору. То есть летом ей будет довольно жарко, а это для батареи очень плохо! На «правильных» машинах предусмотрена термоизоляция АКБ от двигателя.

7. Рекомендации по эксплуатации и обслуживанию

Условия эксплуатации оказывают существенное влияние на срок службы аккумуляторной батареи. Частые запуски двигателя и поездки на короткие расстояния, неисправности электрооборудования (стартер, генератор, реле-регулятор), дополнительные потребители электроэнергии, несвоевременное обслуживание, ненадежное крепление батареи способны сильно сократить срок ее службы.
При продолжительном движении по трассе батарея может перезаряжаться (кипеть) — в городе с малыми пробегами и «пробками» она, как правило, разряжается (см. выше).
Генератор (при холостых оборотах двигателя) не обеспечивает работу большинства штатных потребителей, не говоря о дополнительных. Зимой ситуация усугубляется. К включенным габаритным огням, ближнему свету фар, стоп-сигналам, указателям поворота, аудиоаппаратуре добавляются обогрев заднего стекла и вентилятор отопителя. Ежедневный недозаряд батареи постепенно уменьшает ее ёмкость, что в итоге приводит к невозможности запуска двигателя стартером.
Отказ аккумуляторной батареи может быть вызван и током утечки в электрооборудовании автомобиля. Это происходит, когда при отключении всех потребителей один или часть из них остается включенным в электрическую цепь (неисправны выключатель или реле). Виновником может быть и сигнализация. После глубокого разряда АКБ может не восстановить свою первоначальную номинальную ёмкость. Батарея не сможет нормально работать, если для запуска двигателя требуется продолжительное включение стартера (неисправны системы питания, зажигания).

7.1. Обслуживание АКБ в процессе эксплуатации сводится к проверке и приведению в соответствие с требованиями: уровня и плотности электролита; чистоты и надежности крепления электрических соединений батареи с корпусом автомобиля, параметров электрооборудования, крепления батареи. Необходимо также следить за правильным натяжением ремня генератора, очищать и смазывать выводы и клеммы, содержать батарею в чистоте. Протирайте верхнюю поверхность водным раствором питьевой соды. Доведение плотности электролита до требуемой производится путем заряда батареи от стационарного зарядного устройства.
Значение зарядного тока в амперах (А) не должно превышать 1/10 ёмкости батареи (упрощенно).

7.2. Продление жизни новой батарее
Коротко об этом сказать трудно. В первую очередь, следует залить электролит, точно соответствующий не только климатической зоне, но и сезону эксплуатации. Если батарея будет работать только в теплое время года, то плотность электролита может быть 1.20 г/см3, а если до -15°С — 1.24 г/см3 и т.д. Такая точность, безусловно, снизит скорость сульфатации пластин, следовательно, увеличит долговечность батареи.
На срок службы АКБ значительно влияет средняя степень заряженности, которая зависит от исправности реле-регулятора. Необходимо, чтобы эта величина поддерживалась не ниже 75%.

справка:
Установлено, что отклонение регулируемого напряжения на 10…12% вверх или вниз от оптимального сокращает срок службы батареи в 2…2.5 раза.

Во-первых, отрегулируйте двигатель так, чтобы он легко заводился с пол-оборота. Это предохранит АКБ от глубокого разряда. При пуске двигателя стартером через аккумуляторную батарею проходит ток в несколько сот Ампер, что не способствует ее долговечности. Поэтому, чем легче пуск двигателя, тем лучше для АКБ: она прослужит дольше.

справка:
Сокращение времени работы стартера вдвое при шести-восьми ежедневных пусках повышает срок службы аккумуляторной батареи приблизительно в 1.5 раза.

Во-вторых, отрегулируйте при необходимости реле-регулятор, чтобы напряжение было в пределах 13.8…14.4В. Это одно из важнейших условий. В-третьих, никогда не позволяйте снизиться уровню электролита в банках ниже требуемого.

справка:
Несвоевременная доливка в аккумуляторы дистиллированной воды может снизить срок службы батареи на 30%.

Эти простые советы, продлят жизнь АКБ.

Кроме этого, специалисты советуют при наличии зарядного устройства при любой возможности (например, на ночь) ставить аккумуляторную батарею на подзарядку малым током — около 1…2А. Для этого можно АКБ не снимать с автомобиля. Только эта операция, если ее проделывать регулярно, не реже одного раза в месяц, увеличивает срок службы батареи, по крайней мере, на год.

7.3. Зарядка аккумулятора зарядным устройством
Ну а теперь как заряжать? Зарядные устройства бывают с ручной и автоматической регулировкой (Орион PW-270, Орион PW-320) или автоматические (все остальные зарядные устройства Орион). Перед зарядкой необходимо открыть все газовые каналы: вывернуть пробки, снять крышки банок.
При зарядке важны три параметра: напряжение, ток зарядки и время. Когда аккумулятор частично процентов на 25 разряжен, то начальный ток заряда при включении выпрямителя может резко скакнуть вверх. Отрегулируйте его на зарядный ток около 1/10 ёмкости аккумулятора или меньше (это общепринятое правило заряда кислотных батарей). Т.е., если у Вас батарея имеет маркировку 55Ah — выставляем ток около 5.5А.
Если необходимо зарядить батарею в кратчайшее время, можно выставить и больший ток. В соответствии с законом Вудбриджа который гласит: сила зарядного тока (в амперах) не должна превышать величину заряда (в ампер-часах), недостающего до полной ёмкости акуммулятора. При этом зарядное устройство должно автоматически снижать ток при повышении напряжения или выключаться при достижении порогового напряжения на батарее. В противном случае (если ЗУ этого не делает) необходимо непрерывно контролировать зарядный ток и напряжение в ручную.
Далее в процессе зарядки напряжение будет расти, а ток уменьшаться. Считается, если ток не уменьшается в течение последних 2-3 часов, то аккумулятор заряжен. Важно помнить, что нельзя вести заряд большим током более 25 часов. Электролит сильно нагреется и выкипит, пластины от нагрева может повести и они замкнут друг на друга. Обычно нормальное время полного заряда около 15 часов.
Иногда необходимо выровнять плотность небольшим током. Например, если плотность электролита в разных банках 1.23, 1.25. Включив зарядное устройство, устанавливаем ток зарядки порядка 1-2А. Данное значение у разных АКБ- разное и зависит от многих факторов: конструкции, пассивационного материала пластин, состояния батареи и т.д. Время такой зарядки до двух суток. Особенно это необходимо делать после того, как аккумулятор разряжен в ноль бесплодными попытками завести двигатель. При чём, делать это надо сразу, пока не началась сульфатация пластин.
Батареи, исключающие долив воды, должны заряжаться только устройствами с автоматическим поддержанием зарядного напряжения. Несоблюдение этого условия приведет к снижению их срока службы. Конкретные требования по режиму заряда, эксплуатации и обслуживанию должны быть изложены в инструкции или гарантийном талоне, прилагаемом к батареям.
В настоящее время разные производители обозначают разное напряжение окончания заряда. Как правило, оно составляет от 15 до 16В (для батарей устаревших конструкций, с применением в качестве пассивирующего материала сурьмы — меньше). На самом деле, порог ограничения напряжения автоматического зарядного устройства 15 или 16 вольт (для батареи с прописанными, для полного заряда, 16ю вольтами, например Varta) влияет только на время заряда последних 2-4% емкости.
Для доведения уровня электролита до нормы недопустимо использовать электролит! В аккумуляторную батарею доливают только дистиллированную воду. Не используйте воду сомнительного происхождения. При частом выкипании проверьте электрооборудование автомобиля.
Необходимо знать, что при сильном снижении уровня электролита внутри корпуса аккумулятора может образоваться опасная концентрация газовой смеси. Чтобы исключить вероятность взрыва, нельзя подносить к батарее открытое пламя (даже сигарету) и допускать искрение электроконтактов. Системы газоотвода некоторых современных батарей более взрывобезопасны. В средней полосе России АКБ не требуют корректировки плотности электролита при смене сезонов.
Перед зимней эксплуатацией автомобиля сделайте обслуживание не только аккумуляторной батареи (см. выше), но и систем, влияющих на запуск двигателя. Обязательно залейте моторное масло, соответствующее сезону. Для облегчения запуска двигателя в сильные морозы занесите батарею на несколько часов в теплое помещение.
Перед длительной зимней стоянкой также обслужите батарею, но не храните ее в теплом помещении, а оставьте на автомобиле со снятыми клеммами. Чем ниже температура, тем меньше скорость ее саморазряда.
Недопустимо оставлять на морозе разряженную батарею. Электролит низкой плотности замерзнет, и кристаллы льда приведут ее в негодность. Плотность электролита разряженного аккумулятора может снизиться до 1,09 г/см3, что приведет к его замерзанию уже при температуре -7°С. Для сравнения – электролит плотностью 1.28 г/см3 замерзает при t=-65°С.
Опрокидывание аккумуляторной батареи и слив электролита могут привести к замыканию пластин и выходу ее из строя.
Для борьбы с паразитными токами утечки введите себе привычку вытирать корпус батареи насухо от всякой нечисти. Если совсем в лом, то хотя бы делайте чистый круг вокруг плюсовой клеммы, чтобы разорвать паразитные электрические связи. Ну, а если Вы любите свою машину, то разведите немного соды в воде и протрите всю поверхность корпуса батареи и вытрете ее насухо. Все тряпки, которые прикасались к аккумулятору выбросить немедленно! А заодно проверите крепление батареи, уровень электролита и его плотность. Времени это займёт минут 10-15, а сэкономить может часы и кучу нервов.

8. Особенности эксплуатации АКБ в зимний период

Перво-наперво замерим плотность электролита во всех банках без исключения. Норма 1.27-1.28 г/см3. У Вас далеко не так? Значит, снимаем батарею и ставим на зарядку. И это однозначно! Ни в коем случае не пытаемся повысить плотность электролита добавлением концентрированной кислоты, какая бы низкая не была его плотность. Желаемого же результата — повышения ёмкости батареи при этом не произойдет.
Далее. Обязательно провести ревизию всех силовых проводов, клемм и контактов. Клеммы зачистить мелкой шкуркой. Контакты на АКБ тоже зачистить и затянуть. Можно затем смазать литолом, чтобы к контактам не попадала влага. С другой стороны силовых проводов так же провести ревизию контактов.

8.1. Прикуривание от другого автомобиля
Для российских автовладельцев нормальная ситуация, когда сосед просит «прикурить» его аккумулятор. Для этой нехитрой процедуры помимо автомобиля с заряженным аккумулятором, необходимы ещё и правильные провода. Не забываем, что по этим проводам у нас потечёт около 200 ампер!

На что нужно обратить внимание при покупке:
1. Толщина жилы медного провода. Сняв изоляцию с крокодила (зажима) можно увидеть саму жилу. Чем толще, тем лучше. Не обращайте внимание на толщину кабеля. Главное проводник тока, а не толщина изоляции.
2. Надежность крепления жилы к крокодилу провода прикуривателя. Медная жила д.б. облужена, затем обжата и припаяна. Если эти условия соблюдены, то потерь в месте соединения будет меньше. Все стартовые провода Орион 100% паяются.
3. Изоляция. Лучший вариант — морозоустойчивая резина или силикон. Зимой такие провода остануться эластичными.
4. Длинна проводов. Провода по длинне нужно выбирать не длинее, чем нужно.
5. Крокодилы (зажимы). При покупке обращайте внимание на толщину стали из которой они сделаны и силу пружины, а не габаритные размеры.
Чтобы не навредить сложным электронным системам вашей собственной машины, эта, казалось бы, элементарная процедура требует соблюдения строгой последовательности действий.
1. Соедините красный кабель с клеммой (+) на заряженном аккумуляторе.
2. Соедините другой конец красного кабеля с клеммой (+) на «севшем» аккумуляторе.
3. Соедините черный кабель с клеммой (-) на заряженном аккумуляторе.
4. Соедините другой конец черного кабеля с чистой точкой заземления на блоке двигателя или на шасси, главное — подальше от аккумулятора, карбюратора, топливных шлангов и т.п. В момент подсоединения будьте готовы к небольшой искре.
5. Следите, чтобы оба кабеля не касались движущихся деталей.
6. Попробуйте запустить автомобиль с «севшим» аккумулятором. Если двигатель не заведется, подождите несколько минут и повторите попытку. Если же заведется, дайте ему поработать несколько минут в таком положении. Если не заведется повторите попытку через 2-3 минуты.
7. При отсоединении кабеля следуйте описанной выше процедуре в обратной последовательности.

8.2 Запуск машины при помощи предпускового зарядного устройства Вымпел. Подключаете устройство, выставляете максимальный ток 18А, оживляете акумулятор в течении 10-15 мин. Затем не отключая зарядного устройства пробуете завести. Если не получилось повторяете попытку заново.

9. Особенности эксплуатации АКБ в летний перио

д Не удивляйтесь, если однажды вам будет трудно или вообще не завести машину в жаркую погоду. Теплое время года — такое же испытание, как и холод. Тепло ускоряет химические процессы. Неисправности и дефекты электрической системы автомобиля или аккумулятора незамедлительно скажутся на состоянии батареи. Но, скорее всего, узнаете вы об этом в самый неподходящий момент. Например, ночью во время дождя, когда придется включить освещение, вентиляцию и стеклоочистители. Поэтому не расслабляйтесь. Лето — самый подходящий период для покупки нового аккумулятора.
Летом автомобилист не сразу заметит, что в аккумуляторе плотность электролита и его уровень в банках недостаточные. Но чем выше температура окружающей среды, тем активнее электрохимические процессы. В результате электролиза кислород вступает во взаимодействие с пластинами, а ставший свободным водород испаряется. Таким образом, из электролита исчезает вода. Как только уровень раствора оказывается ниже уровня пластин, начинается сульфатация пластин (сульфат свинца растворяется в электролите, а затем оседает на поверхности пластин уже в виде крупных нерастворимых кристаллов и происходит изоляция пластин от электролита). Емкость батареи уменьшается. Электрохимические реакции останавливаются. Аккумулятор выходит из строя.
Имейте в виду, что во время длительного хранения аккумулятора происходит саморазряд (снижение ёмкости). Оставлять батарею в разряженном состоянии не рекомендуется: в этом случае вода испаряется, и открываются пластины. А дальше все, как описано выше.
Саморазряд увеличивается от высокой температуры, грязи и электролита (воды) на крышке батареи. Еще одна причина возникновения паразитных токов — неодинаковая плотность электролита в разных банках и на разных уровнях. Это может произойти после доливки большого количества воды. Чтобы избежать неприятностей, зарядите аккумулятор или проедьте на машине, чтобы плотность раствора сравнялась. Есть еще один совет: доливайте дистиллированную воду в аккумулятор при работающем двигателе. Это обеспечит ее перемешивание с кислотой.
Ускорение электролиза способствует уплотнению активной массы. Этой “болезнью” страдают отрицательные пластины, активная масса которых во время эксплуатации постепенно уплотняется, а ее пористость уменьшается. Доступ электролита внутрь отрицательных пластин затрудняется, что снижает ёмкость батареи. К тому же уплотнение активной массы может сопровождаться образованием трещин и отслаиванием.
Пластины коробятся при увеличении силы зарядного тока, при коротком замыкании, понижении уровня электролита, частом и продолжительном включении стартера, когда батарея нагружается разрядным током большой силы. Чаще короблению подвержены положительные пластины, при этом в их активной массе образуются трещины, и она (активная масса) начинает выпадать из решеток.
Причиной выпадения активной массы из решеток пластин может стать длительная перезарядка, плохое крепление пластин, вибрация и т.д. Осыпающийся активный слой в конце-концов замыкает пластины, сокращает мощность и срок службы. В современных аккумуляторах пластины помещаются в конверт-сепараторы; осадок выпадает, но короткого замыкания удается избежать.
Летом вентиляционные отверстия забиваются пылью. Чтобы батарея не лопнула и не взорвалась следите за чистотой аккумулятора. Пробки заливных отверстий должны быть плотно закрыты.

Как сохранить свой аккумулятор летом?
Во-первых, следите за уровнем электролита и регулярно доливайте дистиллированную воду. Во-вторых, не оставляйте батарею незаряженной. В-третьих, следите за чистотой корпуса. В-четвертых, следите за состоянием электрической системы автомобиля. Неисправный стартер и генератор совершенно незаметно “подготовят” батарею к зиме и с первыми морозами она откажет.
Если вы планируете заменить аккумулятор, лучше не ждать до осени. В сезон выбор значительно меньше, цены выше, а желающих больше. В любом случае потребуется помощь подготовленного продавца-консультанта. Летом он сможет больше уделить вам времени.

10. Вопросы безопасности

Помните, что опасность возгорания кислорода и водорода, выделяющихся во время зарядки (а также после ее завершения), вполне реальна.
Хотя большинство серьезных производителей оборудуют крышки аккумуляторов ограничителями пламени, призванными предотвратить его попадание внутрь аккумулятора, подобная вероятность по-прежнему сохраняется.
Помните также, что искра возникает не только при отсоединении клеммы. Статического электричества от синтетической одежды может оказаться достаточно, чтобы вызвать взрыв.
Взрыв аккумулятора можно сравнить по мощности с выстрелом из ружья калибра 12мм. Результат представляет собой жуткое зрелище, и происходит это чаще, чем вы можете себе представить. При том, что взрыв, вероятно, не будет смертельным, он может серьезно травмировать вас, особенно лицо, так как осколки пластика разлетаются во все стороны. Поэтому всегда следует быть в защитных очках.
Если вдруг позарез понадобилось отсоединить аккумулятор на машине с работающим мотором (лучше, конечно, не подвергать свой автомобиль таким испытаниям), прежде надо включить как можно больше потребителей электроэнергии: печку, фары, противотуманки, «дворники». Если этого не сделать, то может сгореть регулятор напряжения, а следом откажет электрооборудование и в том числе — системы управления двигателем. А для начала загляните в инструкции: позволяет ли она вообще производить такую операцию. Ведь на автомобилях некоторых марок, напичканных современной аппаратурой, любое отключение аккумулятора выводит из строя сложные электронные системы.

11. Хранение аккумуляторной батареи

1.снимите аккумулятор с машины (оставьте на машине со снятыми клеммами), очистите от грязи, полностью зарядите.
2.при отсутствии возможности подзарядки во время хранения АКБ можно рекомендовать следующий способ. Электролит в аккумуляторе необходимо заменить 5-процентным раствором борной кислоты. Перед заменой электролита АКБ полностью заряжают, а затем сливают электролит в течение 15 минут. Затем ее сразу же промывают дважды дистиллированной водой, выдерживая воду по 20 минут. После промывки наливают раствор борной кислоты, заворачивают пробки с открытыми вентиляционными отверстиями, вытирают батарею и ставят на хранение. Саморазряд аккумуляторов с раствором борной кислоты практически отсутствует.

Справка
Для приготовления 5-процентного раствора борной кислоты необходимо в 1 литре дистиллированной воды, нагретой до 50…60°С, растворить 50г борной кислоты. Раствор заливают в аккумуляторы при температуре 20…30°С.

Хранить батарею надо при температуре не ниже 0°С, поскольку заливаемый 5-процентный раствор борной кислоты может замерзнуть. А для ввода такой батареи в действие из нее выливают раствор борной кислоты в течение 15…20 минут и сразу же заливают сернокислый электролит плотностью 1.38…1.40 г/см3 для нашей зоны. После 40-минутной пропитки пластин электролитом АКБ можно устанавливать на автомобиль, если плотность электролита не уменьшилась ниже 1.24…1.25 г/см3. Если она стала ниже, следует откорректировать плотность отбором слабого раствора и добавлением электролита плотностью 1.40 г/см

12. Приложения

12.1. Реанимация аккумулятора
Реанимация аккумулятора. Старый фирменный аккумулятор может послужить еще, если его правильно восстановить! Итак, начнём. Имеем на руках убитый или почти убитый аккумулятор.
Нам понадобятся некоторые материалы и инструменты:
1) Свежий электролит (номинальной + желательно повышенной плотности)
2) Дистиллированная вода.
3) Измеритель плотности электролита (ареометр). Например ареометр производства НПП «Орион CПб»

4) Зарядное устройство, способное обеспечить малые (0.05-0.4А) токи зарядки.
5) Маленькая клизма (простите, надо!) и пипетка для наливных целей.
6) Нагрузочная вилка. НПП «Орион СПб» производит 4 модели: от простых и дешевых НВ-01, НВ-02, до профессиональных НВ-03, НВ-04.

Для начала определимся с возможными неисправностями:
1) Засульфатированность пластин — ёмкость аккумулятора падает почти до нуля.
2) Разрушение угольных пластин — при зарядке электролит становится черным.
3) Замыкание пластин — электролит в одной из секций аккумулятора выкипает, секция греется. (Тяжелый случай, но иногда небезнадежный)
4) Перемёрзший аккумулятор — распухшие бока, электролит при заряде сразу вскипает (многочисленные замыкания пластин) — тут уж ничем не помочь, аминь, упокой Господь его душу!

Начнем с конца списка. (п.3) При замыкании пластин ни в коем случае не пытайтесь его заряжать! Начинаем промывку дистиллированной водой. Не бойтесь переворачивать и трясти аккумулятор, хуже уже не будет. Промывайте его до тех пор, пока не перестанет вымываться угольная крошка (надеюсь, этот момент наступит, иначе прекратите этот мазохизм). При промывке часто замыкание пластин устраняется, и мы переходим от пункта (3) к пункту (2). После промывки и вытряхивания всякого мусора из недр аккумулятора приступаем к пункту (1), а именно к устранению отложений солей на пластинах аккумулятора. Следуйте инструкциям к присадке. Мой опыт может отличаться от того, что вы прочтёте в инструкции. Далее я делаю так:
1) Заливаем аккумулятор электролитом номинальной плотности (1.28 г/см3).
2) Добавляем присадку, исходя из объёма аккумулятора (см. инструкцию)
3) Даём электролиту выдавить воздух из секций, а присадке — раствориться в течении 48 часов (!), при необходимости доливаем электролит до номинального уровня. Кстати, присадку можно растворить в электролите до заливки в аккумулятор, если, конечно, она хорошо растворяется.
4) Подключаем зарядное устройство (не забудьте снять пробки!). НО МЫ НЕ БУДЕМ ЕГО ЗАРЯЖАТЬ! НЕ СЕЙЧАС! Сначала мы будем гонять его по циклу «зарядка-разрядка», иначе «тренировка», то есть заряжать и разряжать его, пока не восстановится нормальная ёмкость. Выставляем ток зарядки в районе 0.1- 0.2 А и следим за напряжением на клеммах. Не давайте электролиту кипеть или нагреться! Если необходимо, уменьшите зарядный ток, пузырьки газа и перегрев разрушают аккумулятор! Заряжайте, пока напряжение на клеммах аккумулятора не достигнет 2.3 — 2.4В на каждую секцию, т.е. для 12-вольтового аккумулятора — 13.8-14.4 В.
5) Уменьшаем зарядный ток вдвое и продолжаем зарядку. Зарядку аккумулятора прекращаем, если в течении 2 часов плотность электролита и напряжение на клеммах остаются неизменными.
6) Доводим плотность до номинальной доливкой электролита повышенной плотности (1.4) или дистиллированной воды.
7) Разряжаем аккумулятор через лампочку током примерно в 0.5А до падения напряжения на клеммах до 1.7В на элемент. Для 12-вольтового аккумулятора эта величина составит 10.2В, для 6-вольтового 5.1 соответственно. Из имеющихся величин тока разряда и времени разряда вычисляем ёмкость нашего аккумулятора. Если она ниже номинальной (4 ампер-часа), то:
Повторяем цикл заряда с начала до тех пор, пока ёмкость аккумулятора не приблизится к номинальной.
9) Добавляем в электролит ещё немного присадки и закрываем отверстия аккумулятора. ВСЁ!!! Мы имеем на руках рабочий аккумулятор, который, иногда способен проработать дольше китайского!

Дальше обращаемся с аккумулятором, как положено.

12.2. Ещё несколько способов, основанных на использовании электрического тока.

Способ первый — простой. Электролит заменить дистиллированной водой и зарядить аккумулятор или батарею очень небольшим (примерно 0.01 ёмкости) током. При этом в банках степень сульфатации снижается и образуется электролит, который заменять не нужно. После двух часов зарядки ее прекращают на такое же время. А затем снова повторяют.
Доказано, что после одного-трех таких циклов степень сульфатации резко снижается.

Второй способ — наиболее трудоемкий, но в безвыходном положении его тоже можно применить. Он химический, включает следующие операции: заряд батареи в течение 2…3 часов, слив электролита из банок, двух-трехкратная их промывка дистиллированной водой, заправка 2.5-процентным (25 г на 1 л) раствором питьевой соды и выдержка в течение 2…3 часов, слив раствора, заправка 2…3-процентным раствором повареной соли, заряд батареи в течение 1ч, слив раствора, промывка 4-процентным раствором питьевой соды, полный (из расчета 150-процентной ёмкости) заряд батареи, третья промывка банок, заправка их электролитом, полный (150-процентной ёмкости) заряд батареи.

профессионал — Инструкция по нейтрализации отработанной серной кислоты аккумуляторных батарей (2 класса опасности)

1.Общие требования безопасности.

При сборе, хранении, нейтрализации отработанной серной кислоты от аккумуляторных батарей следует учитывать особенности ее эксплуатации и степень опасности.

Природные воды имеют нейтральную, слабокислую или слабощелочную реакцию, рН их находится в пределах 6.5 — 8,5. Электролит имеет кислую рН среду и представляет собой серную кислоту плотностью 1,2 — 1,27. Аккумуляторная серная кислота является достаточно концентрированной и не подлежит утилизации без предварительной нейтрализации.

Растворы серной кислоты оказывают вредное воздействие на организм человека.

При нагревании серной кислоты образуются пары сернистого ангидрида, которые, соединяясь с парами воздуха, образуют кислотный туман. При вдыхании паров серной кислоты раздражаются и прижигаются слизистые оболочки верхних дыхательных путей.

При попадании на кожу серная кислота вызывает сильные ожоги, болезненные и трудно поддающиеся лечению. Попадание серной кислоты в глаза грозит потерей зрения.

Персонал, занятый нейтрализацией аккумуляторной серной кислоты, должен работать в одежде из кисло-защитной ткани, прорезиненных фартуках, резиновых сапогах, резиновых кислостойких перчатках, защитных очках или щитках из оргстекла, иметь фильтрующий противогаз марки В.

Места сбора и нейтрализации аккумуляторной серной кислоты должны иметь предупредительные надписи.

2. Требования безопасности перед началом работы.

Получить инструктаж от ответственного за нейтрализацию, о мерах безопасности и производственной санитарии при работе с аккумуляторной серной кислотой.

Подготовить и проверить исправность защитных средств, приспособлений и другого инвентаря. Следует иметь в виду, что любые разбавленные растворы серной кислоты, к которым относится и электролит, крайне • агрессивны. Вследствие этого нейтрализацию электролита необходимо проводить с максимально возможной быстротой и без перерывов.

3.Требования безопасности во время работы.

Нейтрализацию отработанного электролита проводят известковым молоком. Для приготовления одного литра известкового молока необходимо взять 100 граммов не гашенной извести (СаО). Процесс гашения извести сопровождается сильным разогревом и разбрызгиванием.

Для нейтрализации 1 литра электролита необходимо взять 7 литров известкового молока, при этом электролит порциями добавляют в известковое молоко. Окончание нейтрализации проверяют с помощью раствора индикатора (метилоранжа), цвет которого в нейтральном растворе -желтый, в кислом — красный.

Процесс нейтрализации электролита известковым молоком проходит с выделением теплоты и образованием нерастворимого в воде соединения сульфата кальция. Осветление воды после нейтрализации длится 2-3 часа. Осветленная вода сливается в ливневую канализацию. Шлам отработанного электролита и образовавшийся в процессе нейтрализации электролита и образовавшийся в процессе нейтрализации сульфат кальция, необходимо просушить, после чего сложить в место сбора отходов. По окончании работы необходимо провести уборку рабочего места, все приспособления, инструменты и материалы сложить в указанное место.

В случае проливов серной кислоты на пол ее следует немедленно нейтрализовать, посыпать известью, убрать лопатой, а затем тщательно промыть это место сильной струей воды. При попадании кислоты на одежду ее необходимо смыть обильной струей воды, нейтрализовать 2-3% раствором соды и снова промыть водой. При необходимости сдать спецодежду на санобработку и принять душ.

4. Оказание первой медицинской помощи.

Рабочим, участвующим в нейтрализации отработанного электролита, необходимо знать методы оказания первой помощи при несчастных случаях.

При ожогах кожи кислотой разрезать и осторожно удалить клочки одежды. Обработать кожу водой. Несильной струей воды попытаться удалить остатки электролита. После промывания водой наложить примочку с раствором пищевой соды.

_______________________		______________________
^{Должность лица, ответственного за охрану окружающей среды}		^ФИО

Скачать инструкцию бесплатно в формате pdf

Как повысить плотность электролита в аккумуляторе?

Каждый год автолюбители сталкиваются с проблемой зарядки аккумулятора, сульфатации и десульфатации. Многие измеряют плотность электролита и пытаются ее восстановить. Но почему нельзя повысить плотность аккумулятора без добавления кислоты в электролит? Давайте ответим на этот вопрос.

Рассмотрим процессы, которые протекают при заряде и разряде аккумулятора — теория аккумулятора

Классическая формула:

                    ⇐ заряд            

Pb + PbO₂+ 2H₂SO₄  ⇐        ⇒  2PbSO₄ + 2H₂ O  (1)

                    разряд ⇒

Если внимательно разобрать формулу, то очевидно, что при разряде аккумулятора у нас образуется такое вещество, как сульфат свинца. Это вещество (соль) очень плохо растворимо в воде и при определенной концентрации выпадает в осадок, иногда образуя кристаллы. Из за образования данного вещества и уменьшения концентрации кислоты в электролите, соответственно пропадает плотность. Доведя аккумулятор до абсолютного разряда, плотность в электролите станет ровна единице. В растворе, будет отсутствовать кислота.

Если мы вернемся к вопросу: «Почему нельзя повысить плотность не добавляя кислоты в электролит?», а только лишь повышением напряжения, то ответ очевиден.

Предположим у нас при плотности 1,25 г/см3, которую залили на заводе, в аккумуляторе присутствует 100 молекул кислоты при полном заряде, мы начали разряжать аккумулятор, получаем 100 молекул сульфата. Если дальше заряжать аккумулятор мы опять получим те же 100 молекул кислоты и плотность 1,25 г/см3 (если не испарилась вода).

Вывод: если мы не добавляли кислоту в электролит, и у нас повысилась плотность – мы потеряли воду.

Теперь давайте разберемся с коварным веществом сульфатом свинца. Это вещество очень плохо растворимо в воде, а это значит, что насыщенный раствор данного вещества получается при очень небольшой его концентрации в электролите. Когда мы разряжаем аккумулятор, концентрация раствора сульфата свинца возрастает. Поэтому все производители аккумуляторов пишут придельное напряжение разряда аккумулятора (для 12В аккумулятора это 10,8В). Дальнейший разряд приводит к тому, что образуется перенасыщенный раствор сульфата свинца. С перенасыщенными растворами мы встречались в школе. Например, выращивая кристаллы из медного купороса. Когда в перенасыщенный раствор попадает нить, то на ней сразу начинает расти красивый синий камень. Такой же процесс происходит в аккумуляторе, начинают расти кристаллы сульфата свинца и самая большая проблема, они уже обратно не растворяются в воде. Именно этот процесс принято называть сульфатацией. Эти кристаллы не проводят электричество, поэтому вырастание их на пластинах приводит к умиранию аккумулятора. Свойства этого кристалла можно сравнить с кристаллом оксида алюминия. Например, алюминиевая ложка не растворяется в чае, хотя алюминий, в чистом виде, очень хорошо вступает в реакцию и с водой и с воздухом. Так вот, когда мы изготавливаем алюминиевую ложку, поверхностный слой практически сразу вступает в реакцию с воздухом и ложка покрывается тончайшим слоем оксида алюминия, который мы не видим, и именно этот слой защищает нашу ложку от растворения в чае (или в частности в воде).
Так же и с сульфатом свинца в аккумуляторе, он оседает на поверхности пластин и не дает нормальному протеканию процессов.

Обратим внимание на процессы ускоряющие сулифатацию. Как раз недостаток воды, которая испаряется, очень сильно влияет на ускорение процесса. Мы только что обсудили перенасыщенный раствор сульфата. Так вот перенасыщение его произойдет быстрее, если в аккумуляторе не хватает воды, следовательно и оседание сульфата на поверхностях пластины пройдет быстрее.

Возвращаясь к нашим 100 молекулам — в связанном состоянии теряем группу SO4, далее при заряде мы уже получаем , к примеру, 50 молекул кислоты. Емкость аккумулятора изменилась в меньшую сторону.

Теперь вернемся к процессам заряда аккумулятора зарядными устройствами. Есть две (не будем сильнее углубляться в тему) основные схемы заряда аккумулятора, постоянным током (часто пишут IU) и постоянным напряжением (UI). Например, зарядные устройства Optimate используют первую схему. Она более правильная. Смысл ее в том, что в аккумулятор подается постоянный ток. Происходит та реакция, о которой мы говорили выше, оставшиеся наши молекулы, а их осталось 50, становятся снова кислотой. И так как замещать больше нечего, напряжение на пластинах повышается до 14,4В. Optimate понимает, что замещать больше нечего и переходит в другой режим работы. Дальнейший заряд не приведет к увеличению емкости, а лишь усугубит положение путем выпаривания воды из электролита.

Если мы заряжаем постоянным напряжением, то устройство не понимает, произошла ли вся замена растворенных молекул сульфата свинца на молекулы кислоты. А это ведет к тому, что дальнейшая подача тока в аккумулятор будет замещать не сульфат свинца, а непосредственно восстанавливать воду до молекул водорода и кислорода, выпаривая ее дальше из электролита. Процесс кипения аккумулятора — это активное выделение на пластинах водорода и кислорода приводит к визуальному представлению, что аккумулятор кипит. К чему приводит потеря воды мы рассмотрели выше.

Лучшие инструменты

PL-C010P

Зарядное устройство Battery Service Expert, PL-C010P

14.4/14.7/16В, ток 2,5, 6, 10А, десульфатация — импульсы/16В, SLA, GEL, AGM, Ca/Ca

8 350 ₽

Свинцово-кислотные аккумуляторы

Тема импульсного заряда свинцовых аккумуляторов (СА) и состоящих из них кислотных батарей (АКБ) в последние годы набирает актуальность. В продаже появляются инновационные зарядные устройства, публикуются статьи, на специализированных форумах идёт активная исследовательская работа с жаркими спорами на сотни страниц.

О чём спорим?

Важнейшими эксплуатационными характеристиками АКБ являются ёмкость, токоотдача, срок службы, надёжность. Новые методы заряда и реализующие их устройства призваны служить цели повышения этих характеристик. В чём суть таких методов, и почему они актуализируются именно сейчас, мы и рассмотрим.

В чём сложность?

СА — сложная физико-химическая система, в которой происходят, как минимум, десятки известных процессов, испытывающих взаимовлияние и влияние внешних факторов, прежде всего, электрического воздействия и температуры. Особую сложность добавляет то, что кинетика, то есть динамика скорости развития и распространения, у процессов разная.

На протяжении десятилетий исследователи изучали эти процессы и вырабатывали способы взаимодействия с ними, при помощи имевшегося в их распоряжении оборудования. Фиксировались осциллограммы, графики самописцев, таблицы результатов измерений, разрабатывались и испытывались экспериментальные установки, и вывод чаще всего был один: СА — предмет сложный для понимания и эксплуатации, многие теоретические и практические вопросы остаются открытыми.

Почему этого не придумали раньше?

Но техника и техническая культура не стоят на месте. Появились и стали доступными электронные вычислительные машины (ЭВМ), причём в виде не только персональных компьютеров, но и компактных, недорогих, экономичных микроконтроллеров (МК), представляющих собой микроЭВМ с развитой периферией, выполненную на одном кристалле кремния размером меньше тетрадной клетки, и при этом способную выполнять миллионы операций в секунду. Аналоговая микроэлектроника также не отставала в развитии, предоставив всем желающим компоненты с невиданными ранее характеристиками точности, стабильности, диапазона применений.

Итак, сегодня самое время вернуться к старому доброму изобретению Гастона Планте, вот уже много десятилетий несущему верную службу во множестве отраслей бытовой и профессиональной жизни, — свинцовому аккумулятору, — на предмет поиска более адекватных методов его эксплуатации с их реализацией на современной элементной базе.

Теория двойной сульфатации

Аккумулятор, он же вторичный химический источник тока (ХИТ), осуществляет накопление электрической энергии путём обратимого преобразования химического состава электродов (пластин), для дальнейшего полезного использования. В наипростейшем грубом приближении, называемом теорией двойной сульфатации, процессы заряда и разряда СА могут быть выражены следующей формулой.

Реакция разряда происходит слева направо, заряда — справа налево. Активная масса (АМ) заряженной плюсовой (положительной) пластины, — ПАМ, — образована оксидом свинца, минусовой (отрицательной), — ОАМ, — губчатым свинцом. Как видим, и ПАМ, и ОАМ при разряде преобразуются в сульфат свинца, при образовании которого расходуется серная кислота и образуется вода.

Концентрация серной кислоты, а соответственно, плотность электролита, снижается при разряде и повышается при заряде. Это азбука свинцовых аккумуляторов. Но далее мы увидим, что одних букв азбуки недостаточно, их ещё надо связать в слова, предложения и текст, годный в качестве руководства к действию.

Упрощённые химические формулы носят статистический характер и не учитывают множества последовательных и параллельных переходных процессов, а также модификаций участвующих в них веществ, потому должны рассматриваться лишь как вводные данные, и ни в коем случае не как исчерпывающие и закрывающие вопрос ответы.

Структуры и функции

В отличие от школьного экзамена и конкурса эрудитов, на практике необходимы действующие и доступные к повторению способы (функции) и структуры (устройства) для их реализации. Это означает необходимость определиться, (и корректировать по ходу развития темы), с приоритетами: что, в данном приложении, мы учитываем прежде всего, а чем, опять же в данном приложении, можно пренебречь. Иначе получится презентация либо энциклопедия, но никак не прикладная, реализующая функцию структура. Презентации и энциклопедии тоже нужны, но это структуры для других функций.

Эта страшная сульфатация

Из рассмотрения самой упрощённой, азбучной формулы, мы уже видим, что сульфатация, да ещё и двойная, — отнюдь не побочный эффект, а самая основа процесса разряда СА, будь то саморазряд или полезный разряд, ради которого АКБ и строится. Каким образом сульфатация становится патологической и губит аккумулятор, и как этого избежать, наш текущий вопрос.

Поляризующее воздействие и зарядный ток

Сульфат свинца — труднорастворимый диэлектрик. Для его растворения, точнее, преобразования в активную массу пластин, необходимо приложить поляризующее воздействие, то есть разность потенциалов, она же электрическое напряжение, а также затратить электрический заряд для его усвоения в химической форме, т.е. пропустить зарядный ток в течение какого-то времени. Таким образом, электрическая энергия будет запасена в химической форме, и совершится заряд СА.

Упрощённо, напряжение (вольты), помноженное на ток (амперы), даёт мощность (вольт*амперы, ватты), ток на время — заряд (кулоны или ампер*часы, по 3600 кулон каждый), мощность на время или заряд на напряжение — энергию (джоули или ватт*часы, также равные 3.6 килоджоуля, т.к. в часе 60 минут по 60 секунд).

Что такое зарядное устройство

Поляризующее воздействие и зарядный ток образуют зарядное воздействие на АКБ, функция которого осуществляется структурой, называемой зарядным устройством (ЗУ), или встраиваемым контроллером заряда, или эксплуатационным контроллером (драйвером).

Казалось бы, чего проще: приложить напряжение и создать ток. Такое любой источник питания может. Но мы воздействуем на СА — сложную структуру, и для поддержания её полезных функций должны взаимодействовать адекватно, с обратной связью. Иначе воздействие будет разрушать структуру, а её функции деградировать, и это будет нехорошо.

Проводимость-Структура-Прочность

Ёмкость, токоотдача, срок службы, надёжность, с которых мы начинали нашу беседу, являются функциями АКБ. Выполнять функции призвана структура. Для токотдачи нужны высокая проводимость активной массы и токоведущих частей конструкции, причём эта проводимость должна быть сбалансирована для равномерного распределения токов и мощностей, а также контакт АМ с электролитом, позволяющий отдавать максимум полезной ёмкости при заданном токе. Потому активной массе необходима развитая поверхность, достигаемая разными конструкциями электродов. Конечно же, эта развитая структура должна быть механически прочной и долговечной при эксплуатации, то есть, приёме, хранении и отдаче аккумулятором энергии.

Формовка

Формовкой называется процесс и результат (состояние) подготовки электродов к приёму зарядного и отдаче разрядного тока, соответственно с накоплением и возвращением полезной энергии. Так как накопление и отдача энергии связаны с физико-химическими превращениями активной массы, напрашивается очевидный вывод, что формовка вторичного ХИТ, в отличие от первичного, происходит не единовременно при его производстве и вводе в эксплуатацию, а при каждом заряде.

Сульфаты свинца

Как уже упрощённо говорилось, сульфат свинца — диэлектрик, то есть, имеет высокое удельное сопротивление и низкую электропроводность. При саморазряде и полезном разряде он образуется на поверхности активной массы, изолируя её участки и электрически, и механически, препятствуя доступу к ней электролита. Таким образом он вредит упомянутым критериям проводимости и структуры СА, снижая и полезную ёмкость (энергию), и способность принимать и отдавать ток (мощность).

Найти общий язык с заклятым другом АКБ сульфатом представляется возможность двумя известными способами. Во-первых, снять его с активной массы возможно путём перенапряжения, или даже электрического пробоя. Последним занимаются энтузиасты экстремальной десульфатации, и эта тема, как и сомнительные, по мнению многих коллег, способы грубого разрушения сульфатной корки сверхтоками, а также химической промывки, выходят за рамки нашей беседы.

Напряжение зарядного воздействия: выше — лучше?

Пока просто отметим, что развивать повышенное напряжение между пластинами СА при заряде (обслуживании) весьма полезно для разрушения сульфата, причём при этом, (если избежать нежелательных побочных эффектов, о них ниже), он не выпадает в осадок (шлам), но возвращает свой, грубо говоря, сульфат-ион в серную кислоту электролита, а свинец, в виде металла или оксида, пластинам, то есть, совершается полезный заряд.

Зарядный ток: больше — лучше??

Во-вторых, оксиды свинца на положительной пластине могут образовываться при заряде АКБ в разных модификациях, из которых известны и важны для нас две, называемые альфа и бета. Альфа-оксид имеет меньшую удельную поверхность, а также изоморфную с сульфатом кристаллическую решётку, что при разряде ведёт к образованию плотного слоя сульфата. Всё это минусы для структуры и проводимости, по сравнению с бета-оксидом. Правда, альфа-модификация механически более прочна, но практика показывает это несущественным.

Итак, желательно заряжать СА таким образом, чтобы способствовать преимущественному формированию бета-оксида свинца, с более развитой поверхностью и отсутствием склонности обрастать плотным слоем сульфата. А способствует этому более высокая плотность зарядного тока.

Отметим: зарядные устройства, значительно снижающие ток к концу заряда, (а таковых большинство), и тем более «подзарядники», компенсирующие саморазряд малым током, формируют альфа-оксид, снижая эксплуатационные характеристики батареи.

Электролит и электролиз

Но мы пока начали разбираться только с пластинами, упомянув о важнейшей составляющей СА, — электролите, — лишь вскользь. Электролит свинцового аккумулятора представляет собой раствор серной кислоты в дистиллированной воде, причём и кислота, и вода, как мы видели в уравнении двойной сульфатации, расходуются и образуются при заряде и разряде. Согласитесь, эта простая уравновешенная система вызывает восхищение. Но только пока она уравновешена.

Если разность потенциалов между пластинами достигнет так называемого водородного перенапряжения, в банке, т.е. ячейке АКБ, начнётся процесс электролиза воды, её разложения на кислород и водород. Этот нехитрый и почти экологически чистый процесс для СА, мягко говоря, вреден крайне и многогранно. Рассмотрим, почему.

Во-первых, это потеря воды, которую в обслуживаемые наливные аккумуляторы приходится доливать, а в так называемые необслуживаемые (maintenance free, MF), особенно гелевые (с загущённым электролитом) и AGM (с абсорбирующими сепараторами из стекловолокна) это сделать несколько проблематично.

Разработчики СА прилагают немало усилий для рекомбинации кислорода и водорода обратно в воду и её возвращения в электролит. Эта функция возложена на структуры в виде клапанов в герметичных, точнее, герметизированных клапанами VRLA, загущение электролита силикагелем в GEL батареях, впитывающие стекломаты AGM, а также специальные пробки-рекуператоры, характерные для стационарных решений. Способность возвращать воду у всех этих решений, кроме, пожалуй, громоздких и недешёвых спецпробок, сильно ограничена, и избыточное давление газов, если оно образовалось, просто стравливается в атмосферу.

Во-вторых, что это за газы? Кислород, в присутствии серной кислоты агрессивно и с выделением теплоты разъедающий свинец, причём не только отрицательных пластин, но и несущих и токоведущих элементов конструкции, и водород, экологичный, но в смеси с кислородом воздуха крайне пожаровзрывоопасный. А при потере воды, к пластинам открывается доступ ещё и атмосферного кислорода.

Если газовыделение из АКБ идёт полным ходом, («кипение» электролита), экологичным данный процесс уже не назвать, так как происходит разбрызгивание и распыление капель серной кислоты, да не чистой, а с пылинками шлама, содержащими, как легко догадаться, соединения свинца, сурьмы и других материалов, употребляемых в качестве присадок при производстве СА.

Как деды аккумуляторы кипятили

«Кипение» перемешивает электролит и разрушает, в частности, слой сульфата на поверхности электродов. Потому в старые дикие времена оно было нормой эксплуатации АКБ. Изношенный верхний слой активной массы отрывался пузырьками газов и оседал в шлам, для которого внизу банок было предусмотрено место, обнажались для работы свежие слои.

Критерии долговечности, экономичности и экологичности при этом страдали, зато аккумуляторы отрабатывали нормированные для них по тем временам характеристики, будучи заряжаемыми и обслуживаемыми простыми средствами. Трансформатор с диодами, хорошо, если есть амперметр и реостат или переключатель обмоток, ареометр с грушей, трубка-уровнемер, воронка да две бутыли, с раствором кислоты и дистиллированной водой, — вот и весь дедовский инструментарий. Вольтметр, нагрузочная вилка — уже роскошь. А в аккумуляторных мастерских батареи разбирали, из исправных пластин сваривали блоки, и собирали вновь.

Плотность электролита: чем выше, тем лучше???

Раз уж упомянули ареометр, или денсиметр, (один или несколько калиброванных поплавков, простейший из них — индикаторный глазок в некоторых АКБ), самое время поговорить о плотности электролита, состоящего, не забываем, из аккумуляторной кислоты и воды. Серная кислота тяжелее воды, потому плотность их смеси тем выше, чем больше её концентрация.

Согласно уже знакомому нам упрощённому уравнению Гладстона и Трайба, по концентрации кислоты, т.е. плотности электролита, можно судить о степени заряженности аккумулятора. Но это не исчерпывающий критерий, ведь потери и доливки воды и кислоты точно так же влияют на плотность, как и процессы заряда-разряда.

Существует формула, связывающая напряжение разомкнутой цепи (НРЦ), оно же электродвижущая сила (ЭДС) без нагрузки, с соотношением количества кислоты и воды в электролите, а также температурой. Формула эта тоже упрощённая, так как не учитывает других свойств СА, части которых мы коснёмся ниже. И приводить её здесь не будем, она есть в книгах, а нашу беседу только перегрузит.

Чем выше концентрация кислоты, а следовательно, ЭДС, тем большую полезную работу способен произвести каждый кулон и ватт-час, отдаваемый батареей, то есть, растёт энергоёмкость. Также, избыток кислоты в электролите повышает его стойкость к замерзанию, потому в автомобилях на зиму принято устанавливать повышенные плотность электролита и напряжение заряда.

При понижении температуры полезная ёмкость АКБ снижается, при повышении — растёт. Это учитывается при зимних пусках двигателя и серьёзно ограничивает эксплуатацию транспортных средств со свинцовыми тяговыми батареями в холодное время года, ведь в автомобиле с ДВС, как только он заведён, начинает работать генератор, компенсируя разряд, а тяговой АКБ придётся отдавать ток на протяжении всего пути.

Тяговый и буферный режимы

Коль заговорили, продолжим. Режимы работы АКБ подразделяются на тяговый, или циклический (cycle use), когда происходит разряд значительной части ёмкости средним (относительно последней) по величине током, после чего следует заряд, и буферный (standby), когда разряды относительно редки, (резервные батареи бесперебойного питания), и производится тем или иным образом компенсация саморазряда.

К буферному можно отнести и стартерный режим, когда за кратковременным неглубоким разрядом высоким током следует заряд в течение всей поездки автомобиля или мотоцикла. Близок к стартерному режим 15-минутного разряда резервных аккумуляторов компактных источников бесперебойного питания, служащих для безопасного завершения работы с сохранением данных, в отличие от тягового режима АКБ в мощных фонарях и ИБП для поддержания автоматики, связи, медицинского оборудования и др. в течение нескольких часов.

Характерный отличительный признак АКБ, специально предназначенных для 15-минутного разряда, — обозначение мощности в ваттах, отдаваемой одной банкой в этом режиме, маркировкой на корпусе и даже в артикуле батареи. Например, HR12-34W означает, что маленькая батарея «7-амперного» форм-фактора способна отдавать 6*34 = 204 ватта в течение четверти часа! На первый взгляд, это «всего-навсего» 4,25 ампер*часа, но знающих разрядные кривые СА и их природу такая характеристика порадует основательно, и весьма.

Накопители энергии в ветряной, и особенно солнечной энергетике, работают в тяговом, циклическом режиме. Когда энергия поступает, надо её по максимуму усвоить, чтобы затем отдавать, пока солнечные батареи и ветрогенераторы не дают ток. Габариты и масса стационарных накопителей, в отличие от транспортных, не критичны, потому стараются обеспечить по возможности избыточную их ёмкость и неглубокие циклы. Ведь чем глубже разряд, тем выше износ АКБ.

Вред перезаряда и повышенной концентрации кислоты

Если при повышенных температуре, ЭДС и концентрации кислоты аккумулятор выдаёт больше энергии и мощности, почему же его берегут, (должны, по крайней мере), от перегрева, и при наступлении тепла вручную или автоматически корректируют напряжение генератора и плотность электролита вниз?

Дело в том, что повышенная химическая активность кислоты в избыточной концентрации действует на активную массу, несущие и токоведущие части СА разрушительно. Способствует этому и высокая температура. Повышаются саморазряд, сульфатация, коррозия, могущие происходить с выделением тепла и газов.

Тот же самый эффект случается при избыточных напряжении, токе, мощности, энергии зарядного воздействия. Все те лишние кулоны, киловатт-часы и рубли на оплату последних, что не усваиваются активной массой, идут на электролиз воды, нагрев и разрушение батареи, причём в любом случае, хотя и с разной скоростью.

Маленький ток «подзарядника» будет подтачивать вашу АКБ исподтишка, вы даже не заметите нагрева и газовыделения, настолько слабого, что с ним, возможно, справится штатная рекомбинация. Но формовка активной массы из свинца тоководов и несущих конструкций происходить будет. И в результате, — нет, полезная ёмкость не возрастёт, зато рассыпется внутренняя структура.

Снимали когда-нибудь крышки и колпачки клапанов с отказавшей АКБ компьютерного ИБП? Видели, во что превратились токоведущие шины? Это оно самое.

Немного техники безопасности

Серная кислота едкая, водород взрывоопасен. Это надо иметь в виду при эксплуатации СА. Но самую большую опасность представляет активная масса, как «настоящая», так и «паразитная», наработанная коррозией держателей и тоководов. АМ обладает развитой поверхностью и по праву зовётся активной. Даже небольшая её крупица является системным ядом и нейротоксином, способным вызывать увечья (свинцовые параличи), потому категорически запрещается прикасаться к внутренностям АКБ голыми руками, допускать попадания на кожу, слизистые оболочки, внутрь. При попадании немедленно смыть большим количеством воды.

Теперь знаем об аккумуляторах всё?

Итак, слишком низкие и слишком высокие напряжения, токи, концентрации электролита, температуры для АКБ вредны. Это значит, что для циклического, буферного, стартерного и т.д. режимов работы можно определить оптимальные напряжения, токи, формализованные законы термокомпенсации, реализовать их в зарядном устройстве, реле-регуляторе, контроллере заряда, и мы тем самым повысим ёмкость, токотдачу, срок службы?

Да, значит. Но опять упрощённо. Данные о термокомпенсированных параметрах заряда производители размещают в справочных листках и на корпусах АКБ. Их соблюдение в эксплуатационных контроллерах значительно улучшает практику применения СА, но не является идеалом. Можно, и нужно совершенствоваться дальше.

Взглянем на целостную картину

Подытожим изученное. СА представляет собой два блока пластин с активной массой, имеющей развитую поверхность. Пластины окружены электролитом, — водным раствором серной кислоты, — путём погружения в жидкий раствор, разделения пропитанных последним сепараторами из стекловолокна, или помещения в желеобразный, загущённый силикагелем электролит.

Заряженная ПАМ образована оксидом свинца, ОАМ — свинцом. При разряде та и другая превращаются в диэлектрический и труднорастворимый сульфат свинца с затратой серной кислоты и образованием воды, при заряде — наоборот, с затратой воды и образованием кислоты. Свинец электродов, его оксид и сульфат не переходят в раствор, (по упрощённой теории; на самом деле образуют ионы, которые должны тут же осаждаться в АМ), зато из раствора берутся, и возвращаются ему ионы, а именно гидросульфат-ион и протон (ядро атома водорода).

И вот здесь начинается самое интересное. Ионы для токообразующих реакций должны поступать из электролита в активную массу, активность которой, как помним, обеспечивается структурой с развитой поверхностью, т.е. губкой. AGM-сепаратор — ещё одна впитывающая губка, служащая многим целям, в частности, повышению рекомбинации воды, а гель — вязкая субстанция, перемещения вещества в которой затруднены.

Итак, мы имеем смачивание и капиллярный эффект, как минимум, в двух губках АМ, к которому может добавляться влияние сепаратора и геля. В результате, движения вещества в банке аккумулятора замедлены, и для осуществления заряда и разряда, особенно глубинных слоёв АМ, требуется время, причём разное, зависящее от текущего состояния активной массы и электролита.

И это состояние отнюдь не исчерпывается НРЦ, плотностью и температурой! При работе СА электролит расслаивается, различные ионы движутся в электрическом поле с разной скоростью (электроосмос), встречают преграды структуры, а серная кислота ещё и тяжелее воды, за счёт чего стремится под действием силы тяжести опуститься вниз, вытеснив воду вверх!!! В случае геля и AGM этому мешает структура, а вот наливные АКБ страдают гравитационным градиентом плотности электролита в полной мере.

Где в розетке плюс и минус?

Итак, существует ли такое значение тока или напряжения, которое, будучи рассчитанным исходя из НРЦ, плотности электролита, (плотности где?! она неравномерна!), температуры, и приложенным к клеммам СА, обеспечит полный заряд, компенсацию саморазряда и десульфатацию, при этом избежав и медленно убийственного сульфатирующего недозаряда, и электролиза воды, и коррозии структуры?!

Нет, НРЦ, (хоть даже с таблицей замеров ЭДС под разными нагрузками), температура, (которая тоже очень даже бывает неравномерной в массивной неоднородной АКБ), и плотность электролита, хоть «средняя по больнице», хоть измеренная сверху банки или у дна, или обе разом, в статической совокупности не дают исчерпывающих данных о кинетике, динамике химических реакций в банке СА и всей батарее.

Они пригодятся для оценки состояния аккумулятора и принятия решения о его дальнейшем обслуживании, но оптимальных значений тока и напряжения, чтобы выставить на регуляторах зарядного устройства, не дадут. Потому что эти значения меняются в ходе взаимодействующих процессов, происходящих с разными скоростями!

Зато динамика изменения тока и напряжения может рассказать о ходе токообразующих реакций всё. Точнее, всё нужное для управления зарядным током и поляризующим воздействием. Если, конечно, уметь обрабатывать эти данные в реальном времени, (то есть, с нормированными задержками). Для этого и понадобится микроэлектроника, и скорее всего, даже вычислительная машина. К счастью, она бывает, как помним, размером с тетрадную клетку.

Вопрос о том, какое именно электрическое воздействие является потребностью АКБ в данный момент, сродни вопросу, где плюс и минус в розетке. Человек на него ответить не может: пока будет говорить, плюс и минус сменят друг друга 50 раз в секунду. Но для электронного прибора такое быстродействие пара пустяков. И мы можем точно определить фазы напряжения и тока, с нужной привязкой ко времени. Конечно, в СА мы увидим нечто посложней синусоид, сдвинутых друг относительно друга. И увидим уже скоро.

Повторенье — мать ученья. Это упрощёная формулировка третьего закона диалектики, частичного возврата к старому на новом уровне, и мы ею снова воспользуемся.

Имеем две губки активных масс, между которых жидкость, гель или ещё одна губка. Нам нужно, чтобы необходимые ионы для токообразующих реакций достигли каждого слоя губок, причём эти слои частично закупорены сульфатами, требующими перенапряжения для диссоциации, и без этого перенапряжения мы потеряем и ёмкость, и токоотдачу, и долговечность, вследствие хронического недозаряда, ведущего к прогрессирующей сульфатации.

Однако перенапряжение чревато перезарядом с электролизом и коррозией. Как общепринятый в седой древности дозаряд «кипячением» с терморазгоном и полезным, но слишком дорогой ценой, перемешиванием электролита, так и сменившее его снижение тока в конце заряда, смягчающее, но не исключающее вредные побочные явления, и вдобавок ведущее к замазыванию ПАМ орторомбическим оксидом свинца, нельзя считать решениями, адекватными в полной мере.

Чем заряжается аккумулятор?

И наконец, после первого знакомства с химией и физикой СА, настаёт время посмотреть на его электрические характеристики, а именно, отклик ХИТ на зарядное воздействие. Только сначала повторим характеристики самого этого воздействия: напряжение, ток, время, заряд, мощность, энергия.

Так как ХИТ имеет электродвижущую силу, то есть создаёт (сам устанавливает) разность потенциалов, естественно предположить, что зарядное воздействие осуществляется током. Действительно, при приложении тока от зарядного источника к клеммам СА, напряжение на последнем начинает расти, (предполагаем, что источник способен развить нужную ЭДС, на то он и зарядный), что и является критерием оценки хода заряда.

В начале пропускания тока, разность потенциалов клемм резко подскакивает на величину падения этого тока на внутреннем сопротивлении СА или батареи. По высоте получающейся ступеньки, зная силу тока, можно вычислить внутреннее сопротивление, что очевидно, и используется в экспресс-тестах. На этом «просто вольтамперная характеристика» заканчивается, и начинается сложный процесс изменения напряжения во времени. Силу тока будем считать постоянной, стабилизированной средствами источника.

Дальше на ленте самописца, экране осциллографа с медленной развёрткой или диаграмме с логгера мы увидим суперпозицию (наложение) нескольких откликов на зарядное воздействие, главных из которых два. Очень медленная экспонента собственно полезного заряда АМ, состоящая из суперпозиции разных слоёв, и ещё одна экспонента, гораздо более быстрая, напоминающая заряд конденсатора.

Два подхода к двойному слою

Это и есть конденсатор, точнее, ионистор, иногда называемый паразитным, а чаще ёмкостью двойного электрического слоя. Ёмкость эта сложна, так как в её образовании участвует расслоение электролита, нами уже упоминавшееся. Но для первого приближения к пониманию перспективных путей оптимизации эксплуатационного взаимодействия с СА, достаточно просто уяснить факт её существования.

Зарядное воздействие вызывает поляризацию двойного слоя, и отношение к этому у разных теоретиков и практиков разное. Одни считают паразитный ионистор вредным явлением, препятствующим максимально эффективному, с точки зрения скорости, заряду АКБ, и предлагают осуществлять в паузах между импульсами заряда деполяризующее воздействие в виде разрядного импульса.

Воздействие асимметричным (переменным с постоянной составляющей) током, или с применением разрядной нагрузки, включаемой только в паузах или подключенной постоянно, используется для заряда и восстановления свинцово-кислотных батарей уже давно.

При заряде никелевых аккумуляторов асимметричное воздействие настоятельно рекомендуется, а для экспериментального восстановления марганцево-цинковых элементов обязательно необходимо, так как препятствует росту дендритов, характерному для этих ХИТ, и вызывающего их аварийные отказы вследствие короткого замыкания.

Для СА активная деполяризация может обрести смысл в свете актуализации исследования полупроводниковых свойств сульфатированных пластин в поисках новых способов десульфатации и подведения теоретической базы под уже известные в течение многих лет. С другой стороны, разрядное воздействие снижает КПД заряда, а ускорение последнего таким способом может снижать срок службы АКБ, потому применимость подобных методов следует признать ограниченной.

Для восстановительного обслуживания и экспресс-заряда при нормированном износе использование принудительной деполяризации двойного слоя может быть одобрено, но не для профилактики и повседневного заряда с приоритетами энергоэффективности и продления жизни АКБ.

Волшебный ионистор

Что произойдёт с ионистором двойного слоя, если просто снять с аккумулятора внешнее зарядно-поляризующее воздействие, разорвав цепь, например, транзисторным ключом? — Он деполяризуется (релаксирует), разряжаясь и отдавая накопленные заряд и энергию активной массе, то есть, совершая полезный заряд СА!

Более того, поляризация двойного слоя зарядными импульсами с последующей релаксационной паузой позволяет создать десульфатирующее перенапряжение, и если импульсы достаточно коротки, газообразование при этом не успеет начаться! Те кислород и водород, что выделились за период перенапряжения, успеют рекомбинировать и вернуться в электролит, вместо участия во вредных и опасных явлениях.

Это и есть принцип релаксационного, импульсного или прерывистого заряда, разрешающий целый клубок диалектических противоречий, например, необходимости и недопустимости перенапряжения. То же и с плотностью тока: амплитуду зарядного импульса можно (и нужно) установить равной двойному току 20-часового разряда, или даже выше, если есть уверенность в алгоритме контроллера.

Закон сохранения энергии?

Здесь вдумчивого читателя одолеют сомнения. Двойной ток 20-часового разряда — это 0.1C20, тот самый ток, что рекомендован для заряда СА в непрерывном режиме, и заряжает полностью разряженную АКБ за 10-12 часов.

Прерывистый заряд предполагает между импульсами тока паузы для усвоения заряда активной массой, поступления ионов в её глубину, выравнивания в ней плотности электролита. Сколько же тогда ждать завершения заряда? Ведь средний ток, совокупные заряд и энергия, сообщённые аккумулятору зарядным устройством, за, например, час, при прерывании паузами окажутся ниже, чем в случае «нормальной» непрерывной подачи тока той же силы!

Продвинутое релаксационное ЗУ зарядит полностью разряженную исправную АКБ током 0.1С20 за 8-12 часов, в зависимости от её состояния. То есть, даже быстрее, чем если бы ток не прерывался. Как такое возможно, и можно ли этому верить?

Дело всё в том, что при классической CC (constant current) зарядке «лишняя» энергия, которую не успевает усвоить активная масса, идёт в нагрев АКБ, электролиз воды, коррозию структуры. А умное ЗУ эти лишние кулоны и джоули просто не подаёт, ожидая готовности ХИТ принять новую порцию заряда, либо снижая параметры модулированного воздействия.

Это не означает КПД 100 «и более» процентов, абсолютного пресечения газообразования и нагрева, гарантии быстрого заряда при любом состоянии батареи. Изношенные, сульфатированные, предаварийные и аварийные АКБ могут немного нагреваться и шуршать пузырями при восстановлении, которое может продлиться долго или очень долго, если с одной или несколькими банками всё совсем плохо. Что совсем не означает лишних затрат времени и денег: ЗУ ведь автоматическое, и электроэнергией распоряжается добросовестно, экономно.

Зато на порядки повышается вероятность успешного восстановления аккумулятора, который в противном случае однозначно пошёл бы в утиль, создавая нагрузку на экологию и экономику, т.е. ваше здоровье и кошелёк, (а ещё точнее, ресурсы свободы плодотворной счастливой жизни). А если беречь АКБ смолоду, получим и повышение, по сравнению с традиционной практикой заряда, её эксплуатационных характеристик, (также являющихся упомянутыми ресурсами).

Так как же реализовать этот импульсный заряд?

На сегодняшний день существует множество способов осуществления импульсного или модулированного зарядного воздействия, управления им с помощью различных обратных связей, устройств для их реализации. Актуальность высока и растёт, идёт постоянное совершенствование, текущими и прекрасными результатами которого можно пользоваться уже сейчас.

Выше мы упомянули о суперпозиции нескольких, (опять упрощённо, число на самом деле не целое), электрических сигнатур в сигнале напряжения с клемм аккумулятора при подаче зарядного импульса. Сигнал в паузе также образован наложением сигнатур токообразующих реакций и побочных явлений в банке СА. А таких банок в самой распространённой 12-вольтовой АКБ целых 6, соединённых последовательно, и подключиться к перемычкам между ними чаще всего невозможно или неудобно.

Добавим к этому наводки помех, прежде всего, из электросети и самого источника питания ЗУ, и мы поймём, что задача аналоговой и цифровой обработки электрического сигнала с клемм АКБ для определения амплитудных и временны́х параметров оптимального зарядного воздействия нетривиальна. Надо знать, что именно искать, и суметь научить этому автомат.

Можно просто приобрести современное зарядно-восстановительное устройство, но даже в этом случае желательно иметь представление о сути его работы, без которого трудно выбрать наиболее подходящий для себя инструмент и пользоваться им по максимуму. А можно поставить собственные эксперименты, на радость и пользу себе и окружающему миру. В любом случае не помешает составить краткую классификацию зарядных методов и устройств.

CC/CV

Constant current, constant voltage — стабилизация или ограничение тока и/или напряжения на заданных уровнях. Может дополняться термокомпенсацией, а также реализацией многоступенчатого заряда, с переключением критериев стабилизации по достижении некоторых условий, таких как: напряжение или ток на клеммах, время с начала заряда, сообщённые АКБ количество электричества или энергия, а в эксплуатационных контроллерах учитывать и предшествовавший разряд АКБ.

Усложнение логики работы таких устройств может (должно) давать лучшие, по сравнению с простой зарядкой от стабилизированного или нестабилизированного блока питания, однако не разрешает в полной мере упомянутых выше диалектических противоречий, не учитывает тонкостей кинетики и не даёт гарантии адекватности зарядного воздействия текущим потребностям АКБ, то есть способности принимать полезный заряд, не говоря уже о десульфатации.

Качели

Если добавить к CC/CV ЗУ критерии окончания и возобновления заряда, например, по напряжению на клеммах, получится один из простейших способов и приборов прерывистого заряда, называемый «качелями», «двухпороговым компаратором» или «компаратором с гистерезисом», в честь основных управляющих элементов. По достижении, например, 14.22 вольта, ЗУ отключает заряд, а при падении НРЦ до, например, 13.1В, возобновляет. Получается релаксационный генератор.

Так должны достигаться и неснижение зарядного тока в конце, компенсация саморазряда при хранении, и оптимизирующий дозаряд глубинных слоёв АМ («добивка ёмкости»), и десульфатирующее перенапряжение, причём со значительным снижением (предотвращением) нагрева, газовыделения и коррозии.

Периодичность качелей может быть от секунд до часов и более, и они нуждаются в ручной или автоматизированной, например, запоминанием достигнутых данной АКБ уровней, подстройке, а также и термокомпенсации. Без чуткого контроля компетентным человеком, (который вынужден следить за процессом), или цифровой обработки электрических сигнатур происходящих в СА процессов, опираясь на одно лишь напряжение или ток, простые качели зачастую не дают того эффекта, который могли бы при лучшем управлении.

Неподходящие для данной конкретной АКБ настройки прерывистого и/или модулированного (см. ниже) заряда могут не замедлить или обратить вспять, а напротив, ускорить, усугубить её деградацию, например, короткое замыкание (КЗ) отдельных банок.

Моргалка

Одной из проблем качелей является слишком быстрое достижение или слишком долгое, (вплоть до бесконечности), ожидание неверно установленного, или переставшего быть верным в ходе процессов, порога, что может вести как к затягиванию обслуживания и недозаряду, так и перезаряду, со всеми вытекающими. Вариант решения этой проблемы — отведение для импульса и паузы определённого времени.

Простейшие устройства прерывистого заряда вообще имеют только таймер (мультивибратор, прерыватель) включения и отключения зарядного тока, и носят название мигалок или моргалок, хотя моргалкой иногда называют любое импульсное ЗУ, в том числе реализующее сложный алгоритм при помощи микроконтроллера.

Использование автомобильного реле поворотов для подачи зарядного воздействия импульсами известно давно, и многим помогло осуществить восстановительный предзаряд аварийно разряженных и сильно засульфатированных АКБ. Это и были первые моргалки.

Модуляция

А вот устройствами модулированного заряда, как ни странно, являются и дедовский выпрямитель, и автомобильный или мотоциклетный генератор, опять же с выпрямителем, дающим несглаженный пульсирующий ток. Чем же прерывистый заряд отличается от модулированного? — Терминологическим критерием. Там, где частоты ниже нескольких герц, говорят о прерывистом заряде, выше — модулированном. Тот и другой относят к импульсным, пульсирующим.

Одно не исключает другого, и в циклах с периодом единицы-сотни секунд импульс зарядного воздействия может представлять собой пачку импульсов более высокой частоты. Это может создавать как дополнительные возможности для дозаряда глубинных слоёв, выравнивания концентрации реактивов и десульфатации, так и сложности, связанные, например, с электромагнитными помехами, влиянием проводов и разъёмов, побочные явления, которые ещё предстоит исследовать и научиться применять или предотвращать. Разные авторы пишут о разных частотах, принимая во внимание кинетику разных процессов, составляющих заряд АМ или влияние на него.

Уже дедовский выпрямитель и генератор авто создают возможности для релаксационных явлений в СА, улучшающих его характеристики в сравнении с насильственной подачей стабилизированного сглаженного тока или, того хуже, удержанием сглаженного напряжения, (причина, по которой в недалёком прошлом некоторые пришли к выводу о непригодности импульсных источников питания, не путать с импульсными ЗУ, для заряда АКБ).

Выводы и перспективы

Исследование реактивных характеристик СА и их откликов на всё совершенствующиеся методы воздействий продолжает открывать перед нами всё расширяющийся и углубляющийся спектр релаксационных, квазирезонансных, резонансных и волновых явлений. Всё это просто захватывающе интересно и приносит полезные плоды.

Сегодня является актуальным, к примеру, изучение явления задержки распространения электричества в свинцовом аккумуляторе, ведущего к часто наблюдаемому многими усиленному износу крайних (электрически) банок и батарей, причём это нельзя списать на одну лишь неравномерность температуры. Пора вырабатывать методы и устройства для обслуживания СА с АМ, легированной углеродными нанотрубками, а также исследовать возможности создания на её основе компактных «сухих» аккумуляторов для лёгких мобильных применений.

В краткой беседе мы так и не коснулись разрядных характеристик, а ведь режимом разряда можно тоже управлять. Предстоит в скором времени испытать возможности рекуперативного торможения с возвратом энергии в тяговую свинцовую батарею, изучить, насколько значительную мощность при продвинутом управлении процессом она способна принять без вреда для себя, а также проверить гипотезу о том, что импульсы зарядного воздействия могут позволить использовать больше полезной ёмкости, скомпенсировав известный эффект снижения последней при повышении тока разряда.

Свинец и серная кислота — наши добрые друзья, если обращаться с ними чутко и добросовестно. Волшебный мир свинцово-кислотных аккумуляторов ждёт своих исследователей, изобретателей и просто всех тех, кому скромные массивные ящички принесут пользу, свободу и радость!

Правильная эксплуатация гелевых аккумуляторов, химические реакции в аккумуляторных батареях

Общие положения

Свинцово-кислотные аккумуляторы изготовлены по технологии с внутренней рекомбинацией воды, поэтому не требуют обслуживания в течение всего срока службы. В качестве электролита используется загущенная серная кислота в виде геля, что обеспечивает устойчивость аккумуляторов к глубоким разрядам и высокую температурную стабильность.
Расчетный срок службы составляет 12 лет.
Гелевые аккумуляторы предназначены для работы, как в буферном, так и в циклическом режимах.

Конструкция гелевого аккумулятора

Особенности конструкции:

Полностью герметичная конструкция, утечка электролита невозможна.
Система внутренней рекомбинации газа, нет необходимости в доливе воды.
Моноблоки снабжены регулирующими клапанами для обеспечения выпуска газа, при превышении внутреннего давления выше допустимого уровня.
Нет ограничений на перевозку воздушным, железнодорожным или автотранспортом.

Химическая реакция и механизм рекомбинации:

Химическая реакция, протекающая в аккумуляторе при заряде/разряде, описывается формулой:

PbO₂ + 2H₂SO₄ + Pb Разряд/Заряд PbSO₄ + 2H₂O

При заряде кислород, проходя через сепаратор от положительной пластины, вступает в реакцию с активным веществом отрицательной пластины с образованием оксида свинца:

2Pb + O₂ —> 2PbO

Оксид свинца, в свою очередь, вступает в реакцию с серной кислотой:

2Pb + 2H₂SO₄—> 2PbSO₄ + 2H₂O

Сформировавшийся на отрицательной пластине сульфат свинца восстанавливается кислородом до свинца с образованием серной кислоты:

2PbSO₄+ 2H₂—> 2Pb + 2H₂SO₄

Если упростить описанные выше уравнения, то получается следующее:

2H₂ + O₂ —> 2H₂O

Разрядные характеристики

На рисунке ниже приведены кривые разряда гелевых аккумуляторов постоянным током до определенного конечного напряжения. Разряд до напряжения ниже указанного снижает емкость и срок службы свинцово-кислотных батарей.

Разрядные кривые постоянным током при 25°С

Заряд

Правильный заряд является одним из важнейших условий успешной работы свинцово-кислотных батарей с автоматическим регулированием внутреннего давления. Правильный выбор зарядного устройства влияет самым непосредственным образом на производительность и срок службы батарей.

Заряд постоянным напряжением

Заряд постоянным напряжением – наиболее часто применяемый метод. На рисунке ниже показаны зарядные характеристики гелевого аккумулятора при заряде их постоянным напряжением 2,40 В/ячейку при начальных значениях тока 0,3 СА.

График заряда постоянным напряжением при 25°С

Для гелевых аккумуляторов диапазон зарядного напряжения буферного режима установлен в диапазоне 2,23–2,28 В/эл-т (при 25°С).
Для циклического режима диапазон зарядного напряжения установлен в диапазоне 2,38–2,42 В/эл-т (при 25°С).
Аккумуляторы гелевые не требуют уравнительного заряда. Буферного напряжения достаточно, чтобы поддерживать моноблоки в полностью заряженном состоянии.

Гелевые аккумуляторные батареи можно купить в интернет-магазине Реалсолар:

Аккумулятор Delta
GEL 12-100

Гелевая необслуживаемая аккумуляторная батарея,
емкость 100Ач 12В

Аккумулятор Delta
GEL 12-200

Гелевая необслуживаемая аккумуляторная батарея,
емкость 200Ач 12В

Аккумулятор Парус Электро
HMG-12-100

Гелевая необслуживаемая аккумуляторная батарея,
емкость 100Ач 12В

Аккумулятор Парус Электро
HMG-12-200

Гелевая необслуживаемая аккумуляторная батарея,
емкость 200Ач 12В

Двухстадийный заряд при постоянном напряжении

Этот метод является одним из наиболее эффективных и рекомендуется для быстрого заряда свинцово-кислотных батарей с автоматическим регулированием внутреннего давления и поддержания их в полностью заряженном состоянии (буферный режим). Характеристики зарядного устройства для двухстадийного заряда постоянным напряжением приведены на рисунке ниже:

Зарядные характеристики двухстадийного зарядного устройства

На стадии «А» ток ограничен величиной 0,3 СА, а напряжение на клеммах батареи растет. На стадии «В» зарядный ток начинает падать, а напряжение стабилизируется на уровне 2,40 В/эл-т. На этой стадии уровень заряда аккумулятора достигает 80%. При достижении зарядным током уровня «точки переключения Y» зарядная цепь переключается на стадию «С», где зарядное напряжение падает с 2,40 до 2,25 В/эл-т, а ток плавно снижается практически до нуля. Зарядное устройство переходит в буферный режим.

Напряжение заряда зависит от температуры окружающей среды и должно регулироваться в соответствии с графиком показанном на рисунке ниже:

Зависимость зарядного напряжения от температуры окружающей среды

Напряжение заряда (на элемент) в буферном режиме вычисляется по формуле:
U_заряда = 2,25 + (25 – (t + grad t +1)) · 0,0033

Напряжение заряда (на элемент) в циклическом режиме вычисляется по формуле:
U_заряда = 2,40 + (25 – (t + grad t +1)) · 0,005

где t – температура окружающей среды, °С
grad t – температурный градиент аккумуляторного шкафа, °С. При установке на открытые стеллажи grad t = 0.

Хранение и срок службы

Гелевые аккумуляторы могут храниться без подзаряда в течение 1 года в сухом помещении при температуре окружающей среды от –35° до +60°С.
Они рассчитаны на работу в буферном режиме работы в течение пяти лет (при 25°С). На рисунке ниже показана зависимость доступной емкости гелевого аккумулятора от времени. Газы, генерируемые внутри аккумулятора, непрерывно рекомбинируют и возвращаются в водную составляющую электролита. Потеря емкости и конец службы аккумуляторов наступают в результате постепенной коррозии электродов.

Срок службы в буферном режиме работы

Срок службы аккумуляторов в циклическом режиме работы зависит от целого ряда факторов

Наиболее существенными из них являются рабочая температура окружающей среды, скорость разряда, глубина разряда и способ заряда. На рисунке ниже показано влияние глубины разряда на количество циклов работы гелевых аккумуляторов при циклическом режиме.

Срок службы в циклическом режиме работы

По мере повышения температуры электрохимическая активность аккумулятора возрастает, а при понижении – падает. Поэтому при увеличении температуры окружающей среды емкость аккумулятора увеличивается, а при понижении температуры – уменьшается. Рисунок ниже демонстрирует влияние температуры на доступную емкость гелевых аккумуляторов.

Зависимость емкости от температуры окружающей среды при различных токах разряда

Температура окружающей среды является важным фактором, влияющим на срок службы аккумуляторов. При повышении температуры увеличивается скорость коррозии пластин, вследствие чего уменьшается срок службы. На рисунке ниже показана зависимость срока службы гелевых аккумуляторов от температуры окружающей среды.

Зависимость срока службы в буферном режиме от температуры окружающей среды

Свинцово-кислотные аккумуляторы обладают саморазрядом, вследствие чего при хранении их доступная емкость со временем уменьшается.
Этот процесс описан графиком на рисунке:

Зависимость емкости от времени хранения

Если аккумуляторы хранились в течение длительного периода времени, необходимо перед пуском в эксплуатацию провести их подзарядку.
При сроке хранения до 6 месяцев подзарядка должна осуществляться в течение 4-6 часов постоянным током 0,1 СА, либо 15-20 часов постоянным напряжением 2,40 В/эл-т.
При сроке хранения свыше 6 месяцев подзарядка должна осуществляться в течение 8-10 часов постоянным током 0,1 СА, либо 20-24 часов постоянным напряжением 2,40 В/эл-т.

Последовательность монтажа аккумуляторов в батарею:

Соедините положительную клемму первого аккумулятора с отрицательной клеммой второго аккумулятора. Таким образом, соедините все аккумуляторы в группе (под группой понимается набор аккумуляторов на одном ярусе или в одном ряду стеллажа).
Соедините аналогично п.1 аккумуляторы в остальных группах (если таковые имеются).
Подключите «земляной» вывод зарядного устройства или нагрузки к отрицательной клемме (если «земля» – отрицательная) последнего аккумулятора или последней группы.
Если имеются группы, соедините их между собой, начиная с последней (подключенной к «земляному» выводу).
В заключение, подключите положительную клемму первого аккумулятора или первой группы к положительному выводу зарядного устройства или нагрузки.
После окончания монтажных работ аккумуляторы необходимо пронумеровать, а наружные поверхности клемм, перемычек и узлов соединения смазать тонким слоем технического вазелина или синтетического солидола.

Гелевые аккумуляторные батареи можно купить в интернет-магазине Реалсолар:

Аккумулятор Delta
GEL 12-100

Гелевая необслуживаемая аккумуляторная батарея,
емкость 100Ач 12В

Аккумулятор Delta
GEL 12-200

Гелевая необслуживаемая аккумуляторная батарея,
емкость 200Ач 12В

Аккумулятор Парус Электро
HMG-12-100

Гелевая необслуживаемая аккумуляторная батарея,
емкость 100Ач 12В

Аккумулятор Парус Электро
HMG-12-200

Гелевая необслуживаемая аккумуляторная батарея,
емкость 200Ач 12В

Свинцово-кислотные батареи Учебное пособие по химии

Пожалуйста, не блокируйте рекламу на этом сайте.
Без рекламы = для нас нет денег = для вас нет бесплатных вещей!

Свинцово-кислотный гальванический элемент, вырабатывающий электричество (разряд)

Разряд свинцово-кислотного элемента:

— спонтанная окислительно-восстановительная реакция (E _{(окислительно-восстановительный)} положительный)
преобразует химическую энергию, хранящуюся в свинце, диоксиде свинца и серной кислоте, в электрическую энергию.

Ниже приведена схема свинцово-кислотного элемента во время разряда:

анод (-)

катод (+)

и ^— →

электролит

На аноде во время разряда:

Электрод: губчатый свинец, Pb _(s) в корпусе для выводов (пористая свинцовая пластина)
Окисление происходит на аноде.
Свинец на аноде окислен:
Pb _(т.) → Pb ²⁺ _(водн.) + 2e ^—
Pb ²⁺ реагирует с SO ₄ ^2- в серной кислоте с образованием PbSO _{4 (s)} в виде осадка:
Pb ²⁺ _(водн.) + SO ₄ ^2- _(водн.) → PbSO _{4 (с)}
PbSO _{4 (s)} прилипает к выводной рамке анода.
Общая реакция на аноде равна
Pb _(с) + SO ₄ ^2- _(водн.) → PbSO _{4 (с)} + 2e ^—
Электронов на аноде.
Анод отрицательный.
Электроны перемещаются от анода (-) к катоду (+) по проводам, соединяющим электроды.

На катоде во время разряда:

Электрод: свинцовая рамка, покрытая диоксидом свинца, PbO _{2 (т)}
Восстановление происходит на катоде.
Свинец в диоксиде свинца восстанавливается на катоде протонами серной кислоты:
PbO _{2 (с)} + 4H ⁺ _(водн.) + 2e ^— → Pb ²⁺ _(водн.) + 2H ₂ O _(л)
Pb ²⁺ реагирует с SO ₄ ^2- в серной кислоте с образованием PbSO _{4 (s)} в виде осадка:
Pb ²⁺ _(водн.) + SO ₄ ^2- _(водн.) → PbSO _{4 (с)}
PbSO _{4 (s)} прилипает к выводной рамке катода.
Общая реакция на катоде равна
PbO _{2 (с)} + 4H ⁺ _(водн.) + 2e ^— + SO ₄ ^2- _(водн.) → PbSO _{4 (с)} + 2H ₂ O _(л)
Электроны расходуются на катоде.
Катод положительный.
Протоны, H ⁺ _(водн.), расходуются на катоде.

Вен может использовать реакцию окисления на аноде и реакцию восстановления, которая происходит на катоде, чтобы написать общее окислительно-восстановительное уравнение для свинцово-кислотного элемента:

анод реакция:	Pb _(т.) + SO ₄ ^2- _(водн.)	→	ПбСО _{4 (с)} + 2e ^—
катод реакция:	PbO _{2 (с)} + 4H ⁺ _(водн.) + SO ₄ ^2- _(водн.) + 2e ^—	→	PbSO _{4 (с)} + 2H ₂ O _(л)

всего реакция:	Pb _(с) + PbO _{2 (с)} + 4H ⁺ _(водн.) + 2SO ₄ ^2- _(водн.)	→	2PbSO _{4 (с)} + 2H ₂ O _(л)	E & прибл; +2 В

По мере разряда свинцово-кислотного элемента:

PbSO ₄ осаждается и откладывается как на аноде, так и на катоде.
H ⁺ из электролита (H ₂ SO _{4 (вод.)}) используется для получения воды на катоде.
Концентрация H ⁺ со временем будет уменьшаться (концентрация H ₂ SO _(водн.) уменьшается).
pH электролита (H ₂ SO _{4 (водн.)}) увеличится.

Последовательное соединение свинцово-кислотных гальванических элементов для изготовления свинцово-кислотных аккумуляторов позволяет нам изготавливать аккумуляторы с напряжением более 2 В:

количество ячеек в серии	2	3	4	5	6
примерное напряжение	2 × 2 = 4 В	3 × 2 = 6 В	4 × 2 = 8 В	5 × 2 = 10 В	6 × 2 = 12 В

Зарядка свинцово-кислотного гальванического элемента

Зарядка свинцово-кислотного аккумулятора:

— это неспонтанная окислительно-восстановительная реакция (E _{(окислительно-восстановительный)} отрицательная), то есть электролитический процесс.
требует ввода чуть более 2 вольт на ячейку для запуска спонтанных реакций в обратном направлении.
преобразует электрическую энергию обратно в химическую энергию, которая хранится в свинце, диоксиде свинца и серной кислоте в элементе.

На схеме ниже показан свинцово-кислотный аккумулятор во время перезарядки:

катод (-)

анод (+)

← e ^—

электролит

На катоде во время перезарядки:

На аноде во время перезарядки:

Используя полууравнения для реакций, происходящих на аноде и катоде, мы можем записать общую окислительно-восстановительную реакцию для свинцово-кислотного элемента во время перезарядки:

катод реакция:	ПбСО _{4 (с)} + 2e ^—	→	Pb _(т.) + SO ₄ ^2- _(водн.)
анод реакция:	PbSO _{4 (с)} + 2H ₂ O _(л)	→	PbO _{2 (с)} + 4H ⁺ _(водн.) + SO ₄ ^2- _(водн.) + 2e ^—

всего реакция:	2PbSO _{4 (с)} + 2H ₂ O _(л)	→	Pb _(с) + PbO _{2 (с)} + 4H ⁺ _(водн.) + 2SO ₄ ^2- _(водн.)	E & прибл; -2 В

По мере перезарядки свинцово-кислотного элемента:

PbSO _{4 (s)} на каждом электроде удаляется.
Концентрация H ⁺ увеличивается.
pH электролита (H ₂ SO _{4 (водн.)}) снижается.

Для зарядки свинцово-кислотного аккумулятора требуется минимум 2 В на элемент:

количество ячеек в серии	2	3	4	5	6
Требуемое напряжение перезарядки	> 4 В	> 6 В	> 8 В	> 10 В	> 12 В

При перезарядке батареи происходит электролиз воды с образованием газообразного водорода и газообразного кислорода.

Пузырьки газа разрушают поверхность электродов, вызывая падение PbSO _{4 (s)} с электродов.

Это уменьшает емкость ячейки.

Основные сведения об аккумуляторах — Progressive Dynamics

Какие типы аккумуляторов рекомендуются?	Мастер оборудован преобразователями. Свинцово-кислотный аккумулятор глубокого цикла, AGM, гелевый элемент Размер батареи не должен быть меньше размера преобразователя в AMPS.	аккумулятор
Повлияет ли выравнивание на аккумуляторы AGM?	Выравнивание в обычном смысле слова для зарядных устройств LA означает напряжение до 15,5 вольт в течение периода, часто превышающего час. Цикл выравнивания, который мы используем, мягкий, 14,4 В в течение 15 минут каждые 21 час в режиме хранения. Доказано, что это способствует снижению сульфатирования свинцово-кислотных аккумуляторов. Это также не влияет на AGM. Производители AGM заверили нас, что профиль, который мы используем, подходит для аккумуляторов AGM.
Разряжаются ли свинцово-кислотные батареи, когда они не используются?	Все батареи, независимо от их химического состава, саморазряжаются. Скорость саморазряда свинцово-кислотных аккумуляторов зависит от температуры хранения или эксплуатации. При температуре 80 градусов по Фаренгейту свинцово-кислотный аккумулятор саморазрядится со скоростью примерно 4% в неделю. Батарея с номиналом 125 ампер-часов будет саморазрядиться со скоростью примерно пять ампер в неделю. Помните об этом, если аккумулятор емкостью 125 Ач хранится в течение четырех месяцев (16 недель) зимой без зарядки, он потеряет 80 ампер из своей 125-амперной емкости.Он также будет сильно сульфатирован, что приведет к дополнительной потере емкости. Держите аккумуляторы заряженными, когда они не используются!	свинцово-кислотный
Свинцово-кислотные аккумуляторы развивают память?	Свинцово-кислотные батареи не имеют памяти.	свинцово-кислотный
Нужно ли мне полностью разрядить свинцово-кислотный аккумулятор перед его зарядкой?	Нет, никогда не разряжайте свинцово-кислотный аккумулятор ниже 80% от его номинальной емкости.Разряд ниже этой точки или 10,5 В может повредить его.	свинцово-кислотный
Когда мне нужно выполнить выравнивающий заряд?	Выравнивание должно выполняться при первой покупке аккумулятора (это называется освежающим зарядом) и регулярно (каждые 10 циклов разрядки или не реже одного раза в месяц). Снижение производительности также может быть признаком того, что необходим уравнительный заряд.	свинцово-кислотный
Что такое уравнительный заряд?	Для выравнивающего заряда 12-вольтовой батареи необходимо, чтобы она была заряжена напряжением не менее 14 В.4 В в течение не менее одного часа один раз в месяц или каждые 10 циклов разряда. Выравнивающий заряд предотвращает расслоение батареи и снижает сульфатирование, ведущую причину выхода батареи из строя.	свинцово-кислотный
Когда нужно заливать воду в аккумуляторы?	Частота полива зависит от того, как часто вы используете и заряжаете батареи. Также использование батареек в жарком климате потребует более частого полива. Лучше часто проверять уровень воды в аккумуляторе и при необходимости доливать дистиллированную воду.Никогда не добавляйте воду из-под крана в аккумулятор. Водопроводная вода содержит минералы, которые уменьшают емкость аккумуляторов и увеличивают скорость их саморазряда. Предупреждение. В новой батарее может быть низкий уровень электролита. Сначала зарядите аккумулятор, а затем при необходимости долейте воды. Добавление воды в аккумулятор перед зарядкой может привести к переливу электролита.	свинцово-кислотный
Каков правильный уровень электролита?	Уровень электролита в батарее должен быть чуть ниже дна вентиляционного колодца, примерно на ½ — — дюйма выше верхних частей сепараторов.Никогда не позволяйте уровню электролита опускаться ниже верха пластин.	свинцово-кислотный
Нужно ли добавлять кислоту в аккумулятор?	При нормальных условиях эксплуатации кислоту добавлять не нужно. Для достижения рекомендованного уровня электролита следует добавлять только дистиллированную или деионизированную воду.	свинцово-кислотный
Могут ли мои батареи замерзнуть?	Если аккумулятор частично разряжен, электролит в свинцово-кислотном аккумуляторе может замерзнуть.При 40% -ном уровне заряда электролит замерзнет, если температура упадет примерно до -16 градусов F. Когда аккумулятор полностью заряжен, электролит не замерзнет, пока температура не упадет примерно до -92 градусов F.	свинцово-кислотный
Какие наиболее частые ошибки допускают владельцы свинцово-кислотных аккумуляторов?	Недостаточная зарядка — обычно возникает из-за того, что зарядное устройство не позволяет зарядному устройству полностью зарядить аккумулятор после использования. Постоянная работа аккумулятора в частично заряженном состоянии или хранение аккумулятора в разряженном состоянии приводит к образованию сульфата свинца (сульфатирования) на пластинах.Сульфатирование снижает производительность батареи и может вызвать ее преждевременный выход из строя. Перезарядка — Непрерывная зарядка вызывает ускоренную коррозию положительных пластин, чрезмерное потребление воды и, в некоторых случаях, снижение температуры внутри батареи. Свинцово-кислотные батареи следует заряжать после каждого разряда более чем на 50% от номинальной емкости, а также во время или после длительного хранения в течение 30 дней или более. Обводнение — В свинцово-кислотных аккумуляторах вода теряется в процессе зарядки.Если уровень электролита упадет ниже верхушки пластин, может произойти непоправимый ущерб. Часто проверяйте уровень воды в аккумуляторе. Избыточный полив — Чрезмерный полив батареи приводит к дополнительному разбавлению электролита, что снижает производительность батареи. Добавляйте воду в аккумулятор после того, как он полностью заряжен, но никогда, если аккумулятор частично разряжен.	свинцово-кислотный
Могу ли я уменьшить потребность в добавлении воды в аккумулятор, снизив напряжение зарядки до 13 В или меньше?	Понижение зарядного напряжения уменьшит потребность в добавлении воды, но это вызовет состояние, известное как расслоение батареи.Расслоение батареи возникает, когда серная кислота в смеси электролитов отделяется от воды и начинает концентрироваться на дне батареи. Эта повышенная концентрация кислоты увеличивает образование сульфата свинца (сульфатирование). Чтобы предотвратить расслоение, аккумулятор должен получать периодический уравнительный заряд (повышение напряжения зарядки до 14,4 В или выше).	свинцово-кислотный
Как работают свинцово-кислотные батареи?	Основные сведения об аккумуляторах	свинцово-кислотные AGM
Как мне ухаживать за свинцово-кислотными аккумуляторами?	Управление батареями 101	Свинцово-кислотный AGM
Аккумулятор какого размера?	Калькулятор аккумуляторной батареи для автофургона	свинцово-кислотный
Аккумуляторная батарея какого размера для инвертора?	Калькулятор аккумуляторной батареи для автофургона	свинцово-кислотный

Что такое свинцово-кислотный аккумулятор? Строительство, работа, разгрузка и подзарядка

Определение: Батарея, в которой используется губчатый свинец и перекись свинца для преобразования химической энергии в электрическую, такой тип батареи называется свинцово-кислотной батареей.Свинцово-кислотные батареи чаще всего используются на электростанциях и подстанциях, поскольку они имеют более высокое напряжение элементов и более низкую стоимость.

Строительство свинцово-кислотной батареи

Различные части свинцово-кислотной батареи показаны ниже. Емкость и пластины являются основной частью свинцово-кислотного аккумулятора. В контейнере хранится химическая энергия, которая с помощью пластин преобразуется в электрическую.

1. Контейнер — Контейнер свинцово-кислотной батареи изготовлен из стекла, облицованного свинцом дерева, эбонита, твердой резины или битумного компаунда, керамических материалов или формованных пластиков и установлен сверху, чтобы избежать разряда электролита.Внизу контейнера есть четыре ребра, на два из которых опирается положительная пластина, а другие поддерживают отрицательные пластины.

Призма служит опорой для пластин и в то же время защищает их от короткого замыкания. Материал, из которого изготовлены аккумуляторные контейнеры, должен быть стойким к серной кислоте, не должен деформироваться, не иметь пористости или содержать примеси, которые могут повредить электролит.

2. Пластина — Пластина свинцово-кислотного элемента имеет разнообразную конструкцию, и все они представляют собой некоторую форму сетки, которая состоит из свинца и активного материала.Сетка необходима для проведения электрического тока и равномерного распределения тока по активному материалу. Если ток распределяется неравномерно, активный материал ослабнет и выпадет.

Сетки изготовлены из сплава свинца и сурьмы. Обычно они делаются с поперечным ребром, которое пересекает места под прямым углом или по диагонали. Решетки для положительных и отрицательных пластин имеют одинаковую конструкцию, но сетки для отрицательных пластин сделаны легче, поскольку они не так важны для равномерного прохождения тока.

Пластины аккумулятора бывают двух типов. Они представляют собой формованные пластины или пластины для растений, а также наклеенные пластины или пластины.

Пластины

Plante в основном используются для стационарных аккумуляторов, поскольку они тяжелее и дороже наклеенных пластин. Но пластины более прочные и менее подвержены потере активного материала из-за быстрой зарядки и разрядки. Пластина саженцев имеет низкую удельную массу.

Процесс Faure больше подходит для изготовления отрицательных пластин, чем положительных пластин.Отрицательный активный материал довольно прочен и претерпевает сравнительно небольшие изменения при зарядке и разрядке.

3. Активный материал — Материал в элементе, который принимает активное участие в химической реакции (поглощение или выделение электрической энергии) во время зарядки или разрядки, называется активным материалом элемента. Активные элементы свинцово-кислотной

Пероксид свинца (PbO ₂) — образует активный положительный материал.PbO ₂ — это метла из темного шоколада.
Губчатый свинец — Форма отрицательного активного материала. Он серого цвета.
Разбавленная серная кислота (H ₂ SO ₄) — Используется в качестве электролита. Он содержит 31% серной кислоты.

Пероксид свинца и губчатый свинец, которые образуют отрицательные и положительные активные материалы, имеют небольшую механическую прочность и поэтому могут использоваться отдельно.

4.Сепараторы — Сепараторы представляют собой тонкие листы из непроводящего материала, состоящие из химически обработанного свинца, пористой резины или матов из стекловолокна, которые помещаются между положительным и отрицательным полюсом, чтобы изолировать их друг от друга. Сепараторы имеют вертикальные канавки с одной стороны и гладкие с другой.

5. Клеммы аккумулятора — Аккумулятор имеет две клеммы: положительный и отрицательный. Положительный вывод диаметром 17,5 мм вверху немного больше отрицательного вывода, диаметр которого составляет 16 мм.

Принцип работы свинцово-кислотной батареи

Когда серная кислота растворяется, ее молекулы распадаются на положительные ионы водорода (2H ⁺) и отрицательные ионы сульфата (SO ₄ ^–) и свободно перемещаются. Если два электрода погружены в растворы и подключены к источнику постоянного тока, тогда ионы водорода заряжаются положительно, перемещаются по направлению к электродам и подключаются к отрицательной клемме источника питания. Отрицательно заряженные ионы SO ₄ ^— перемещаются к электродам, подключенным к положительной клемме питающей сети (т.е.е., анод).

Каждый ион водорода забирает один электрон с катода, а каждый ион сульфата забирает два отрицательных иона с анодов и реагирует с водой, образуя серную и водородную кислоты.

Кислород, который образуется из приведенного выше уравнения, реагирует с оксидом свинца и образует пероксид свинца (PbO ₂). Таким образом, во время зарядки свинцовый катод остается свинцом, но свинцовый анод превращается в пероксид свинца шоколадного цвета.

Если источник питания постоянного тока отключен и вольтметр подключается между электродами, он покажет разность потенциалов между ними.Если провод соединяет электроды, то ток будет течь от положительной пластины к отрицательной через внешнюю цепь, то есть ячейка способна обеспечивать электрическую энергию.

Химическое воздействие во время разряда

Когда ячейка полностью разряжена, анодом является перекись свинца (PbO ₂), а катодом — металлический губчатый свинец (Pb). Когда электроды соединены через сопротивление, разряд ячейки и электроны текут в направлении, противоположном направлению заряда.

Ионы водорода движутся к аноду и, достигая анодов, получают один электрон от анода и становятся атомом водорода. Атом водорода контактирует с PbO ₂, поэтому он атакует и образует сульфат свинца (PbSO ₄) беловатого цвета и воду в соответствии с химическим уравнением.

Каждый сульфат-ион (SO ₄ ^—) движется к катоду и, достигнув там двух электронов, становится радикалом SO ₄, атакует металлический свинцовый катод и образует сульфат свинца беловатого цвета в соответствии с химическим уравнением.

Химическое воздействие при подзарядке

Для подзарядки анод и катод подключаются к положительной и отрицательной клеммам сети постоянного тока. Молекулы серной кислоты распадаются на ионы 2H ⁺ и SO ₄ ^—. Положительно заряженные ионы водорода движутся к катодам, получают оттуда два электрона и образуют атом водорода. Атом водорода реагирует с катодом из сульфата свинца, образуя свинец и серную кислоту в соответствии с химическим уравнением.

SO ₄ ^{— Ион} движется к аноду, отдает свои два дополнительных электрона, становится радикалом SO ₄, вступает в реакцию с анодом из сульфата свинца и образует пероксид свинца и серную кислоту свинца в соответствии с химическим уравнением. разрядка представлена одним обратимым уравнением, приведенным ниже.

Уравнение должно быть направлено вниз при разрядке и вверх при подзарядке.

Microsoft Word — информация о батарее.doc

% PDF-1.4 % 1 0 obj > эндобдж 2 0 obj > эндобдж 3 0 obj > эндобдж 4 0 obj > поток Acrobat Distiller 5.0 (Windows) 2001-10-09T06: 29: 57Z2012-12-23T19: 19: 48-06: 002001-10-09T08: 32: 10 + 03: 00PScript5.dll Версия 5.2

hartmut

Microsoft Word — battery_formation.doc

конечный поток эндобдж 5 0 obj > эндобдж 6 0 obj > эндобдж 7 0 объект > эндобдж 8 0 объект > эндобдж 9 0 объект > эндобдж 10 0 obj > эндобдж 11 0 объект > эндобдж 12 0 объект > эндобдж 13 0 объект > поток HTn1 + xLéh g \ $)% wἰ9CRY5Z! V) CJ ꃙ wba67w; sjkc3 ‘

Полное руководство по зарядке свинцово-кислотной батареи

Надежная работа и длительный срок службы герметичного свинцово-кислотного аккумулятора будет зависеть от правильной зарядки аккумулятора.Следование неправильным процедурам зарядки или использование неподходящего зарядного оборудования может привести к сокращению срока службы аккумулятора и / или снижению его производительности. Выбор подходящего зарядного устройства SLA и методов, используемых для его зарядки, так же важен, как и выбор правильного аккумулятора для конкретного применения.

Power Sonic рекомендует выбирать зарядное устройство, разработанное с учетом химического состава вашей батареи. Это означает, что при зарядке герметичных свинцово-кислотных аккумуляторов мы рекомендуем использовать герметичные зарядные устройства для свинцово-кислотных аккумуляторов, такие как зарядные устройства SLA серии A-C от Power Sonic.

МЕТОДЫ ЗАРЯДКИ АККУМУЛЯТОРОВ

Герметичные свинцово-кислотные батареи можно заряжать с помощью любого из следующих способов зарядки:

Постоянное напряжение
Постоянный ток
Конусный ток
Двухступенчатое постоянное напряжение

Для достижения максимального срока службы и емкости аккумулятора, наряду с приемлемым временем зарядки и экономичностью, лучше всего подходит зарядка с ограничением постоянного напряжения и тока.

Для зарядки герметичных свинцово-кислотных аккумуляторов, напряжение постоянного тока между 2.30 В на элемент (плавающий) и 2,45 В на элемент (быстрый) подается на клеммы аккумулятора. В зависимости от уровня заряда (SoC), после разряда элемент может временно быть ниже, чем приложенное напряжение. Однако через некоторое время он должен выровняться.

Во время зарядки сульфат свинца положительной пластины становится диоксидом свинца. Когда батарея достигает полного заряда, положительная пластина начинает вырабатывать диоксид, вызывая внезапное повышение напряжения из-за уменьшения внутреннего сопротивления.Таким образом, заряд с постоянным напряжением позволяет обнаруживать это увеличение напряжения и, таким образом, контролировать текущую величину заряда.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗАРЯДА АККУМУЛЯТОРА

При постоянном напряжении или постепенной зарядке ток, принимаемый аккумулятором, уменьшается по мере увеличения напряжения и степени заряда. Батарея полностью заряжена, когда ток стабилизируется на низком уровне в течение нескольких часов. Есть два критерия для определения того, когда батарея полностью заряжена: (1) конечный уровень тока и (2) пиковое напряжение зарядки при протекании этого тока.

Типичные характеристики заряда герметичных свинцово-кислотных аккумуляторов для работы в цикле, когда зарядка не постоянна, а пиковое напряжение может быть выше. Типовые характеристики для заряда аккумуляторных батарей резервного типа. Здесь зарядка идет непрерывно, и пиковое напряжение заряда должно быть ниже.

СПОСОБЫ ЗАРЯДКИ АККУМУЛЯТОРОВ

Выбор подходящего метода зарядки для герметичного свинцово-кислотного аккумулятора зависит от предполагаемого использования (циклический или плавающий), экономических соображений, времени перезарядки, ожидаемой частоты и глубины разряда (DoD) и ожидаемого срока службы.Цель любого метода зарядки — контролировать ток заряда в конце заряда.

ЗАРЯДКА ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Зарядка при постоянном напряжении — лучший метод зарядки герметичных свинцово-кислотных аккумуляторов. В зависимости от приложения аккумуляторы могут заряжаться непрерывно или прерывисто. В приложениях, где для работы требуется резервное питание, например, в системе безопасности или источнике бесперебойного питания (ИБП), когда питание переменного тока было прервано, рекомендуется непрерывная подзарядка.Непрерывная циклическая зарядка используется в основном с портативным оборудованием, где уместна периодическая зарядка, например, с электрическими инвалидными колясками и передвижными медицинскими тележками.

Метод заряда с постоянным напряжением обеспечивает подачу постоянного напряжения на аккумулятор и ограничивает начальный ток заряда. Необходимо установить напряжение заряда в соответствии с заданными зарядно-температурными характеристиками. Неточные настройки напряжения могут вызвать перезаряд или недозаряд. Этот метод зарядки можно использовать как для циклических, так и для резервных приложений.

Цепь зарядки с постоянным напряжением Зарядные характеристики при постоянном напряжении

ПОСТОЯННАЯ ТОКОВАЯ ЗАРЯДКА

Зарядка постоянным током подходит для приложений, в которых известны ампер-часы разряда предыдущего цикла разряда. Время заряда и количество заряда можно легко рассчитать, однако для получения постоянного тока с высокой точностью необходима дорогостоящая схема. Контроль напряжения заряда или ограничение времени заряда необходимы, чтобы избежать чрезмерной перезарядки аккумулятора.

Хотя этот метод зарядки очень эффективен для восстановления емкости SLA-батареи, которая хранилась в течение длительного периода времени, или для периодической перезарядки для выравнивания емкостей элементов, ему не хватает определенных свойств, необходимых в современной электронной среде.

КОНУСНЫЙ ТОК ЗАРЯДКИ

Метод зарядки конусным током не рекомендуется, так как он не подходит для герметичных свинцово-кислотных аккумуляторов и может сократить срок их службы. Однако из-за простоты схемы и низкой стоимости зарядка конусным током широко используется для зарядки нескольких номеров и / или для циклической зарядки.

При использовании зарядного устройства для аккумуляторов с конусным током необходимо ограничить время зарядки или включить цепь отключения зарядки для предотвращения перезарядки.

В схеме зарядки с пониженным током ток уменьшается пропорционально увеличению напряжения. При разработке конического зарядного устройства всегда учитывайте колебания напряжения питания. В этом случае падение внутреннего сопротивления преобразуется в тепло. Следует измерить тепло, выделяемое контуром, и, если необходимо, в конструкцию следует включить радиатор.

Схема зарядки конусным током Характеристики заряда с пониженным током для этого типа практически нерегулируемого зарядного устройства

ПЕРЕЗАРЯДКА СВИНЦОВО-КИСЛОТНОЙ БАТАРЕИ

В результате слишком высокого напряжения заряда в батарею будет протекать чрезмерный ток после достижения полной зарядки, вызывая разложение воды в электролите и преждевременное старение.

При высоком уровне перезарядки аккумулятор постепенно нагревается. По мере того, как он становится более горячим, он будет принимать больше тока, нагреваясь еще больше.Это называется тепловым разгоном и может вывести аккумулятор из строя всего за несколько часов.

ЗАРЯДКА СВИНЦОВО-КИСЛОТНОЙ БАТАРЕИ

Если приложено слишком низкое напряжение заряда, ток по существу прекратится до того, как батарея будет полностью заряжена. Это позволяет части сульфата свинца оставаться на электродах, что в конечном итоге снижает емкость аккумулятора.

Батареи, которые хранятся в разряженном состоянии или слишком долго остаются на полке, могут поначалу казаться «разомкнутыми» или могут принимать гораздо меньший ток, чем обычно.Это вызвано явлением под названием «сульфатирование». В этом случае оставьте зарядное устройство подключенным к аккумулятору. Обычно батарея начинает принимать увеличивающийся ток, пока не будет достигнут нормальный уровень тока. Если нет реакции, даже если напряжение заряда превышает рекомендуемые уровни, возможно, батарея находилась в разряженном состоянии слишком долго для восстановления, и в этом случае потребуется замена батареи SLA.

ЦИКЛ ЗАРЯДКИ СВИНЦОВОЙ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ

Циклические (или циклические) приложения обычно требуют, чтобы подзарядка выполнялась за относительно короткое время.Однако начальный зарядный ток не должен превышать 0,30 x C ампер. Так же, как напряжение аккумулятора падает во время разряда, оно медленно повышается во время зарядки. Полный заряд определяется напряжением и протекающим током. Когда при зарядном напряжении 2,45 ± 0,05 В / элемент ток, принимаемый аккумулятором, падает до менее 0,01 x C ампера (1% от номинальной емкости), аккумулятор полностью заряжен и зарядное устройство следует отключить или переключить на напряжение холостого хода от 2,25 до 2,30 вольт / элемент. Напряжение не должно подниматься выше 2.45 ± 0,05 В / элемент.

ЗАРЯДКА СВИНЦОВОГО АККУМУЛЯТОРА В РЕЖИМЕ ОЖИДАНИЯ

Резервные приложения обычно не требуют, чтобы аккумулятор заряжался так же быстро или так часто, как в циклическом режиме. Однако батарею необходимо держать постоянно заряженной, чтобы восполнить энергию, которая израсходована из-за внутренних потерь и износа самой батареи. Хотя эти потери в свинцово-кислотных батареях Power Sonic очень малы, их необходимо заменять по мере саморазряда батареи; в то же время на батарею нельзя давать больше этих потерь, иначе она будет перезаряжена.Для этого используется метод зарядки с постоянным напряжением, называемый резервной или плавающей зарядкой.

Рекомендуемое постоянное напряжение холостого хода составляет 2,25 — 2,30 В на элемент. Поддержание этого плавающего напряжения позволит аккумулятору определять свой собственный уровень тока и оставаться полностью заряженным без необходимости отсоединять зарядное устройство от аккумулятора. Постоянный ток для полностью заряженной батареи, плавающей при рекомендуемом зарядном напряжении, обычно колеблется в районе 0,001 ° C (например, 7 мА для батареи 7 Ач.)

Поплавковое зарядное устройство в основном представляет собой источник постоянного напряжения. Как и в случае с циклическими зарядными устройствами, необходимо следить за тем, чтобы начальный зарядный ток не превышал 0,30 x C ампера.

ДВУХЭТАПНАЯ ЗАРЯДКА ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

В этом методе используются два устройства постоянного напряжения. На начальной фазе заряда используется установка высокого напряжения. Когда зарядка почти завершена и напряжение заряда поднялось до заданного значения (при уменьшении тока заряда), зарядное устройство переключает напряжение на более низкое значение.Этот метод позволяет осуществлять быструю зарядку в циклическом или плавающем режиме без возможности перезарядки даже после продолжительных периодов зарядки.

Двухступенчатое зарядное устройство SLA с ограничением тока Двухступенчатая зарядная характеристика при постоянном напряжении.

ЗАРЯДКА 2 ИЛИ БОЛЕЕ БАТАРЕЙ СЕРИИ

Свинцово-кислотные батареи — это группы элементов по 2 вольта, соединенных последовательно, обычно по 2, 3, 4 или 6 элементов на батарею. Свинцово-кислотные батареи напряжением до 48 В и выше можно заряжать последовательно и безопасно и эффективно.Однако по мере увеличения количества батарей в серии увеличивается вероятность небольших различий в емкости. Эти различия могут быть результатом возраста, истории хранения, колебаний температуры или неправильного обращения.

Полностью заряженные батареи никогда не следует смешивать с разряженными батареями при последовательной зарядке. Разряженные аккумуляторы перед подключением необходимо зарядить.

Когда одно зарядное устройство постоянного напряжения подключено ко всей цепочке высокого напряжения, один и тот же ток течет через все ячейки в цепочке.В зависимости от характеристик отдельных батарей, некоторые из них могут перезаряжаться, в то время как другие остаются в слегка недозаряженном состоянии.

Чтобы свести к минимуму влияние индивидуальных различий батарей, используйте батареи одного возраста, производителя, ампер-часов и истории и, если возможно, заряжайте цепями не более 24 или 48 вольт.

ЗАРЯДКА АККУМУЛЯТОРОВ ПАРАЛЛЕЛЬНО

Свинцово-кислотные батареи можно использовать параллельно с одной или несколькими батареями равного напряжения.При параллельном подключении батарей ток от зарядного устройства будет делиться между батареями почти поровну. Специального подбора батарей не требуется. Если батареи разной емкости подключены параллельно, ток будет делиться между батареями пропорционально емкостям (фактически, внутренним сопротивлениям).

При параллельной зарядке аккумуляторов, когда ожидается различная степень заряда, лучше всего предусмотреть, чтобы токи не слишком сильно изменялись между батареями.

ТЕМПЕРАТУРНАЯ КОМПЕНСАЦИЯ АККУМУЛЯТОРА

Герметичные свинцово-кислотные батареи

Power Sonic хорошо работают как при низких, так и при высоких температурах. Однако при низких температурах эффективность заряда снижается; при температурах выше 45 ° C (113 ° F) эффективность заряда увеличивается настолько быстро, что существует опасность теплового разгона, если температурная компенсация не точна.

Влияние температуры на напряжение заряда менее критично в приложениях с плавающей запятой, чем в циклическом режиме, когда применяются относительно высокие токи заряда для короткого времени перезарядки.

Влияние температуры обязательно следует учитывать при проектировании или выборе системы зарядки. Температурная компенсация желательна в цепи зарядки, особенно при работе за пределами диапазона от 5 ° C до 35 ° C
(от 41 ° F до 95 ° F). Температурный коэффициент составляет -2 мВ / элемент / ° C ниже 20 ° C (68 ° F) при использовании поплавка и -6 мВ / элемент / ° C ниже 20 ° C при циклическом использовании. Для более высоких температур следует соответственно уменьшить напряжение заряда.

В приведенной ниже таблице температурной компенсации батареи показаны рекомендуемые напряжения заряда для различных температур в зависимости от окружающего напряжения заряда на элемент.

Температура	Циклическое использование (V)	Float Use (V)
-40 ° C (-40 ° F)	2,85 — 2,95	2,38 — 2,43
-20 ° C (-4 ° F)	2,67 — 2,77	2,34 — 2,39
-10 ° C (14 ° F)	2,61 — 2,71	2,32 — 2,37
0 ° C (32 ° F)	2,55 — 2,65	2,30 — 2.35
10 ° C (50 ° F)	2,49 — 2,59	2,28 — 2,33
20 ° C (68 ° F)	2,43 — 2,53	2,26 — 2,31
25 ° C (77 ° F)	2,40 — 2,50	2,25 — 2,30
30 ° C (86 ° F)	2,37 — 2,47	2,24 — 2,29
40 ° C (104 ° F) )	2,31 — 2,41	2,22 — 2,27
50 ° C (122 ° F)	2.25 — 2,35	2,20 — 2,25

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЗАРЯДКА SLA АККУМУЛЯТОРОВ

Все батареи теряют емкость из-за саморазряда, рекомендуется подзарядить любую батарею, которая хранилась в течение длительного периода времени, перед вводом в эксплуатацию.

Для успешного пополнения заряда батареи, хранившейся более 12 месяцев, напряжение холостого хода должно быть выше 2,0 В на элемент. В этом случае всегда проверяйте напряжение холостого хода перед попыткой дополнительной зарядки.

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЗАРЯДКИ АККУМУЛЯТОРА

Эффективность зарядки (η) аккумулятора выражается следующей формулой:

Эффективность зарядки зависит от степени заряда аккумулятора, температуры и скорости зарядки. График ниже иллюстрирует концепцию состояния заряда и эффективности зарядки.

На приведенном ниже графике показано, что герметичные свинцово-кислотные батареи Power Sonic демонстрируют очень высокую эффективность зарядки даже при низкой скорости зарядки.

Всегда важно подбирать зарядное устройство, чтобы обеспечить правильный ток и напряжение для заряжаемой батареи. Например, нельзя использовать зарядное устройство на 24 В для зарядки аккумулятора на 12 В.

Если у вас есть какие-либо вопросы о совместимости существующего зарядного устройства с одним из наших продуктов, позвоните нам или отправьте нам электронное письмо. Мы будем рады помочь вам с зарядкой.

Свинцово-кислотный аккумулятор

: работа, конструкция и зарядка / разрядка

Практически каждое портативное и портативное устройство состоит из аккумулятора.Батарея представляет собой накопительное устройство, в котором накапливается энергия для обеспечения ее в любой момент. В современном мире электроники доступны различные типы батарей, среди которых Свинец Кислотная батарея обычно используется для источников питания высокой мощности. Обычно свинцово-кислотные батареи больше по размеру, имеют прочную и тяжелую конструкцию, они могут хранить большое количество энергии и обычно используются в автомобилях и инверторах.

Даже после конкуренции с литий-ионными батареями спрос на свинцово-кислотные батареи растет день ото дня, потому что они дешевле и проще в обращении по сравнению с литий-ионными батареями.Согласно некоторым исследованиям рынка, рынок свинцово-кислотных аккумуляторов в Индии будет расти со среднегодовым темпом роста более 9% в течение 2018-24 годов. Таким образом, он пользуется огромным рыночным спросом в автоматизации, автомобилестроении и бытовой электронике. Хотя большая часть электромобилей поставляется с литий-ионными батареями, все же есть много электрических двухколесных транспортных средств, которые используют свинцово-кислотные батареи для питания транспортного средства.

В предыдущем уроке мы узнали о литий-ионных аккумуляторах, здесь мы разберемся в работе , конструкции и применении свинцово-кислотных аккумуляторов. Мы также узнаем о характеристиках зарядки / разрядки, требованиях и безопасности свинцово-кислотных аккумуляторов.

Конструкция свинцово-кислотной батареи

Что такое свинцово-кислотный аккумулятор? Если мы сломаем название Свинцово-кислотная батарея, мы получим Свинец, Кислота и Батарея . Свинец — это химический элемент (обозначение — Pb, атомный номер 82). Это мягкий и податливый элемент. Мы знаем, что такое кислота; он может отдавать протон или принимать пару электронов, когда реагирует.Итак, аккумулятор, который состоит из свинца и безводной свинцовой кислоты (иногда ошибочно называемой пероксидом свинца), называется свинцово-кислотным аккумулятором.

Итак, , что такое внутренняя конструкция?

Свинцово-кислотная батарея состоит из следующих элементов, мы можем видеть это на изображении ниже:

Свинцово-кислотная батарея состоит из пластин , сепаратора и электролита, твердого пластика с твердым резиновым корпусом .

В аккумуляторах пластины двух типов положительные и отрицательные.Положительный состоит из диоксида свинца, а отрицательный — из губчатого свинца. Эти две пластины разделены разделителем , который представляет собой изоляционный материал. Вся конструкция хранится в твердом пластиковом корпусе с электролитом. Электролит — вода и серная кислота.

Жесткий пластиковый корпус одноклеточный. Одноэлементный магазин обычно 2,1 В. По этой причине свинцово-кислотная батарея 12 В состоит из 6 ячеек и обеспечивает 6 x 2,1 В / элемент = 12.Обычно 6В.

Теперь, какова емкость накопителя заряда?

Это сильно зависит от активного материала (количества электролита) и размера пластины. Возможно, вы видели, что емкость литиевой батареи описывается в мАч или миллиампер-часах, но в случае свинцово-кислотной батареи это ампер-час . Мы опишем это в следующем разделе.

Работа свинцово-кислотной батареи

Работа свинцово-кислотной батареи — это все о химии, и очень интересно узнать о ней.В процессе зарядки и разрядки свинцово-кислотных аккумуляторов происходят огромные химические процессы. При растворении кислоты молекулы разбавленной серной кислоты H ₂ SO ₄ распадаются на две части. Он создаст положительные ионы 2H + и отрицательные ионы SO ₄ -. Как мы уже говорили ранее, два электрода соединены как пластины, анод и катод. Анод улавливает отрицательные ионы, а катод притягивает положительные ионы. Эта связь в аноде и SO ₄ — и катоде с 2H + обменивается электронами и далее реагирует с h3O или с водой (разбавленная серная кислота, серная кислота + вода).

Батарея имеет два состояния химической реакции: Зарядка и Разрядка .

Свинцово-кислотный аккумулятор Зарядка

Как мы знаем, для зарядки аккумулятора нам необходимо обеспечить напряжение, превышающее напряжение на клеммах. Таким образом, для зарядки аккумулятора 12,6 В можно подать напряжение 13 В.

Но что на самом деле происходит, когда мы заряжаем свинцово-кислотную батарею?

Ну, те же химические реакции, которые мы описали ранее.В частности, когда аккумулятор соединен с зарядным устройством, молекулы серной кислоты распадаются на два иона: положительные ионы 2H + и отрицательные ионы SO ₄ -. Водород обменивается электронами с катодом и становится водородом, этот водород реагирует с PbSO ₄ на катоде и образует серную кислоту (H ₂ SO ₄) и свинец (Pb). С другой стороны, SO ₄ — обмениваются электронами с анодом и превращаются в радикал SO ₄. Этот SO ₄ реагирует с PbSO ₄ анода и образует пероксид свинца PbO ₂ и серную кислоту (H ₂ SO ₄).Энергия накапливается за счет увеличения плотности серной кислоты и увеличения потенциального напряжения ячейки.

Как объяснено выше, в процессе зарядки на аноде и катоде происходят следующие химические реакции.

На катоде

  PbSO ₄ + 2e ^- => Pb + SO ₄ ^2-

На аноде

  PbSO ₄ + 2H ₂ O => PbO ₂ + SO ₄ ^2- + 4H ^- + 2e ^-

В сочетании двух приведенных выше уравнений общая химическая реакция будет

  2PbSO ₄ + 2H ₂ O => PbO ₂ + Pb + 2H ₂ SO ₄

Существуют различные методы зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов.Каждый метод можно использовать для определенных свинцово-кислотных аккумуляторов для конкретных приложений. В некоторых приложениях используется метод зарядки с постоянным напряжением , в некоторых приложениях используется метод с постоянным током , в то время как зарядка от щекотки также полезна в некоторых случаях. Обычно производитель аккумуляторов предоставляет правильный метод зарядки определенных свинцово-кислотных аккумуляторов. Зарядка постоянным током обычно не используется при зарядке свинцово-кислотных аккумуляторов .

Наиболее распространенным методом зарядки, используемым в свинцово-кислотных аккумуляторах, является метод зарядки при постоянном напряжении , который является эффективным с точки зрения времени зарядки.В полном цикле зарядки напряжение заряда остается постоянным, а ток постепенно уменьшается с увеличением уровня заряда аккумулятора.

Свинцово-кислотная батарея разряжается

Разрядка свинцово-кислотной батареи снова связана с химическими реакциями. Серная кислота находится в разбавленной форме, обычно в соотношении 3: 1 с водой и серной кислотой. Когда нагрузки подключаются поперек пластин, серная кислота снова распадается на положительные ионы 2H + и отрицательные ионы SO ₄.Ионы водорода реагируют с PbO ₂ и образуют PbO и воду H ₂ O. PbO начинает реагировать с H ₂ SO ₄ и создает PbSO ₄ и H ₂ O.

С другой стороны, ионы SO ₄ — обмениваются электронами с Pb, образуя радикал SO ₄, который в дальнейшем создает PbSO ₄, реагирующий с Pb.

Как объяснено выше, следующие химические реакции происходят на аноде и катоде во время процесса разряда.Эти реакции прямо противоположны реакциям зарядки:

На катоде

  Pb + SO ₄ ^2- => PbSO ₄ + 2e ^-

На аноде:

  PbO ₂ + SO ₄ ^2- + 4H ^- + 2e ^- => PbSO ₄ + 2H ₂ O

В сочетании двух приведенных выше уравнений общая химическая реакция будет

  PbO ₂ + Pb + 2H ₂ SO ₄ => 2PbSO ₄ + 2H ₂ O

Из-за обмена электронами между анодом и катодом нарушается баланс электронов на пластинах.Затем электроны проходят через нагрузку, и батарея разряжается.

Во время этого разряда плотность разбавленной серной кислоты уменьшается. Кроме того, в то же время уменьшается разность потенциалов ячейки.

Фактор риска и электрические характеристики

Свинцово-кислотный аккумулятор опасен при ненадлежащем обслуживании. Поскольку в ходе химического процесса аккумулятор выделяет газообразный водород, он очень опасен, если не используется в вентилируемом помещении.Кроме того, неточная зарядка серьезно повреждает аккумулятор.

Каковы стандартные характеристики свинцово-кислотных аккумуляторов?

Каждая свинцово-кислотная батарея снабжена таблицей данных по стандартному току заряда и току разряда. Обычно свинцово-кислотный аккумулятор на 12 В, применимый в автомобильной промышленности, может иметь диапазон от 100 Ач до 350 Ач. Этот рейтинг определяется как рейтинг разряда с 8-часовым периодом времени.

Например, для батарея на 160 Ач может обеспечить 20 А питающего тока нагрузки в течение 8 часов диапазона .Мы можем потреблять больше тока, но делать это не рекомендуется. Потребление тока, превышающего максимальный ток разряда в течение 8 часов, приведет к снижению эффективности батареи, а также может измениться внутреннее сопротивление батареи, что еще больше увеличит температуру батареи.

С другой стороны, во время фазы зарядки, мы должны быть осторожны с полярностью зарядного устройства , оно должно быть правильно подключено с полярностью батареи. Обратная полярность опасна для зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов.Готовое зарядное устройство поставляется с измерителем зарядного напряжения и зарядного тока с возможностью управления. Мы должны обеспечить большее напряжение, чем напряжение батареи, чтобы зарядить батарею. Максимальный ток заряда должен быть таким же, как и максимальный ток питания при 8-часовой разряде. Если мы возьмем тот же пример 12 В 160 Ач, то максимальный ток питания составляет 20 А, поэтому максимальный безопасный ток зарядки составляет 20 А.

Не следует увеличивать или обеспечивать большой зарядный ток , так как это приведет к нагреву и увеличению газообразования.

Правила обслуживания свинцово-кислотных аккумуляторов

Полив — это функция, которой часто пренебрегают при обслуживании залитых свинцово-кислотных аккумуляторов. Поскольку перезарядка уменьшает воду, нам нужно часто ее проверять. Меньшее количество воды вызывает окисление пластин и сокращает срок службы батареи. При необходимости добавьте дистиллированную или ионизированную воду.
Проверьте вентиляционные отверстия, их нужно усовершенствовать резиновыми заглушками, часто резиновые заглушки слишком плотно прилегают к отверстиям.
Заряжайте свинцово-кислотные аккумуляторы после каждого использования. Длительный период без подзарядки обеспечивает сульфатирование в пластинах.
Не замораживайте аккумулятор и не заряжайте его более чем на 49 градусов по Цельсию. При низких температурах батареи необходимо полностью заряжать, так как полностью заряженные батареи безопаснее, чем разряженные батареи в отношении замерзания.
Не разряжайте аккумулятор ниже 1,7 В на элемент.
Для хранения свинцово-кислотного аккумулятора его необходимо полностью зарядить, а затем слить электролит.Тогда аккумулятор высохнет и его можно будет хранить долгое время.

Руководство по аккумуляторным батареям и техническим условиям

КИСЛОТА
Серная кислота. Это электролит или жидкость, содержащаяся в элементах батареи

АКТИВНЫЙ МАТЕРИАЛ
Активным материалом в положительных пластинах батареи является диоксид свинца, а в отрицательных пластинах — металлический губчатый свинец. Когда создается электрическая цепь, эти материалы реагируют с серной кислотой во время зарядки и разрядки в соответствии со следующей химической реакцией

PbO2 + Pb + 2h3SO4 = 2PbSO4 + 2h3O

АКТИВАЦИЯ
Добавление электролита в сухую батарею.

AGM
Абсорбирующий стеклянный мат

AGM BATTERY
Аккумулятор, не содержащий свободного жидкого электролита. Электролит абсорбируется стекломатом, расположенным в каждой из ячеек батареи. Аккумуляторы AGM и VRLA имеют одинаковую конструкцию

AMPERE (Amp., A.)
Единица измерения скорости электронного потока или тока через цепь

АМПЕР-ЧАС (Ампер-час, Ач)
Единица измерения электрической емкости аккумулятора, полученная путем умножения силы тока в амперах на время разряда в часах.(Например, аккумулятор, который выдает 5 ампер в течение 20 часов, выдает 5 А x 20 часов = 100 Ач емкости)

СУРЬЕР
Твердый хрупкий серебристо-белый металл с высоким блеском из семейства мышьяка. Химическая формула Sb, атомный номер 51.

CADMIUM
Металлический элемент, обладающий высокой устойчивостью к коррозии, используемый в качестве защитного покрытия компонентов батареи. Химическая формула Cd, атомный номер 48.

ЕМКОСТЬ
Способность полностью заряженной батареи выдавать определенное количество электроэнергии (Ач) с заданной скоростью (А) в течение определенного периода времени (Час).Емкость батареи зависит от ряда факторов, таких как: вес активного материала, плотность активного материала, адгезия активного материала к сетке, количество, конструкция и размеры пластин, расстояние между пластинами, конструкция разделителей, конкретные плотность и количество доступного электролита, сплавы сетки, конечное предельное напряжение, скорость разряда, температура, внутреннее и внешнее сопротивление, возраст и срок службы батареи.

ТЕСТ ЕМКОСТИ
Тест, при котором батарея разряжается постоянным током при комнатной температуре до тех пор, пока напряжение не упадет до 1.75 вольт на ячейку.

CELL
Базовый электрохимический токоподводящий блок в батарее, состоящий из набора положительных пластин, отрицательных пластин, электролита, сепараторов и корпуса. Свинцово-кислотная батарея на 12 вольт состоит из шести ячеек.

ЗАРЯЖЕНА
Максимальная способность аккумуляторного элемента передавать ток (амперы). Положительные пластины содержат максимальное количество оксида свинца и минимум сульфата свинца, а отрицательные пластины содержат максимум губчатого свинца и минимум сульфата.Электролит имеет максимальный удельный вес.

ЗАРЯЖЕННЫЙ И СУХИЙ (СУХИЙ ЗАРЯД)
Аккумулятор в сборе с сухими заряженными пластинами и без электролита.

ЗАРЯЖЕННЫЙ И ВЛАЖНЫЙ (ВЛАЖНЫЙ ЗАРЯД)
Полностью заряженный аккумулятор с электролитом (готовый к установке)

ЗАРЯДКА
Процесс преобразования электрической энергии в накопленную химическую энергию

СКОРОСТЬ ЗАРЯДКИ
Ток (в амперах), при котором заряжается аккумулятор.

ЦЕПЬ
Электрическая цепь — это путь, по которому проходит поток электронов. Замкнутый контур — это полный путь. В разомкнутой цепи есть разорванный или отключенный путь.

ЦЕПЬ (СЕРИЯ)
Цепь, которая имеет только один путь для прохождения тока. Батареи, расположенные последовательно, соединяются с отрицательным полюсом первого к плюсу второго, отрицательным полюсом второго к плюсу третьего и так далее. Если две 12-вольтовые батареи емкостью 50 Ач каждая подключены последовательно, напряжение в цепи равно сумме двух напряжений батареи, или 24 вольта, а емкость комбинации в ампер-часах составляет 50 Ач.

ЦЕПЬ (ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ)
Цепь обеспечивает более одного пути для прохождения тока. При параллельном расположении батарей (одинакового напряжения и емкости) все положительные клеммы подключены к одному проводнику, а все отрицательные клеммы — к другому проводнику. Если две 12-вольтовые батареи емкостью 50 Ач каждая подключены параллельно, напряжение в цепи составляет 12 В, а емкость комбинации в ампер-часах составляет 100 Ач.

РЕЙТИНГ ХОЛОДНОЙ ЗАГРУЗКИ
Число ампер свинцово-кислотной батареи при нуле градусов по Фаренгейту (-17.8 градусов по Цельсию) может работать в течение 30 секунд и поддерживать не менее 1,2 В на элемент.

CONSTANT CURRENT CHARGE
Зарядное устройство, вырабатывающее постоянный ток (в амперах) во время процесса зарядки

КОРРОЗИЯ
Деструктивная химическая реакция жидкого электролита с химически активным материалом. (например, разбавление серной кислоты на железе, вызывающее образование продуктов коррозии, таких как ржавчина). Клеммы аккумуляторных батарей подвержены коррозии, если они не обслуживаются должным образом.

ТОК
Скорость потока электричества или движение электронов по проводнику. Это сравнимо с течением струи воды. Единицей измерения силы тока в системе СИ является ампер (А)

ТОК (ПЕРЕМЕННЫЙ) (AC)
Ток, периодически меняющийся по величине и направлению. Батарея не подает переменный ток.

ТОК (ПРЯМОЙ) (ПОСТОЯННЫЙ)
Электрический ток, протекающий в электрической цепи только в одном направлении.Батарея выдает постоянный ток (DC) и должна заряжаться постоянным током в направлении, противоположном разряду.

ЦИКЛ
В аккумуляторе одна разрядка плюс одна подзарядка равны одному циклу.

СКОРОСТЬ РАЗРЯДА
Любая указанная сила тока, при которой батарея разряжается

РАЗРЯДКА
Когда батарея выдает ток, говорят, что она разряжается.

ЭЛЕКТРОЛИТ
В свинцово-кислотных аккумуляторах электролитом является серная кислота, разбавленная водой.Это проводник, который поставляет воду и сульфат для электрохимической реакции.

PbO2 + Pb + 2h3SO4 = 2PbSO4 + 2h3O

ЭЛЕМЕНТ
В батарее набор положительных и отрицательных пластин в сборе с разделителями.

FLOAT CHARGE
Скорость перезарядки, которая немного выше, чем напряжение холостого хода (OCV) батареи

ФОРМИРОВАНИЕ
При производстве аккумуляторов формирование — это процесс зарядки аккумулятора в первый раз.Электрохимически образование превращает пасту оксида свинца на положительных решетках в диоксид свинца, а пасту из оксида свинца на отрицательных решетках — на металлический губчатый свинец.

GLASS MAT
Ткань из стекловолокна с полимерным связующим, например стиролом или акрилом, который используется для удержания активного материала положительных материалов. Стеклянные коврики также поглощают электролит в батарее AGM.

GRID
Каркас из свинцового сплава, поддерживающий активный материал пластины батареи и проводящий ток.

ЗАЗЕМЛЕНИЕ
Опорный потенциал цепи. При использовании в автомобиле результат присоединения одного кабеля аккумулятора к кузову или раме транспортного средства, который используется в качестве пути для замыкания цепи вместо прямого провода от компонента. Сегодня более 99% автомобильных и LTV-приложений используют отрицательную клемму аккумулятора в качестве заземления.

ГИДРОМЕТР
Устройство поплавкового типа, используемое для определения степени заряда аккумулятора путем измерения удельного веса электролита.(т.е. концентрация серной кислоты в электролите).

СВИНЦ
Химический элемент, основной состав свинцово-кислотной батареи. Химическая формула Pb, атомный номер 82.

СВИНЦЕВЫЙ СУРЬЕР
Металлический сплав, обычно используемый в отливках или пластинах аккумуляторных батарей.

СВИНЦЕВЫЙ КАЛЬЦИЙ
Сплав на основе свинца, который иногда используется для компонентов батарей вместо сплавов с сурьмой и свинцом.

ПЕРОКСИД СВИНЦА
Коричневый оксид свинца, который является положительным материалом в полностью сформированной положительной пластине аккумуляторной батареи.

СВИНЦОВАЯ ГУБКА
Главный компонент активного материала полностью сформированной отрицательной пластины аккумуляторной батареи.

СУЛЬФАТ СВИНЦА
Соединение, образующееся в результате химической реакции серной кислоты с оксидами свинца в элементе батареи.

СЕРНАЯ КИСЛОТА
Основное кислотное соединение серы. Серная кислота в разбавленном виде является электролитом свинцово-кислотной батареи. Химическая формула h3SO4.

TRICKLE CHARGE
Непрерывный низкоскоростной заряд, примерно равный внутренним потерям аккумулятора и способный поддерживать аккумулятор в полностью заряженном состоянии.

ТЕСТЕР НАГРУЗКИ
Прибор, который потребляет ток (разряжается) от батареи, используя электрическую нагрузку, при измерении напряжения. Он определяет способность батареи работать в реальных условиях разряда.

АККУМУЛЯТОР С НИЗКИМ ПОТЕРЬЮ ВОДЫ
Аккумулятор, не требующий периодического добавления воды при нормальных условиях. Также известна как необслуживаемая батарея .

MILLIAMPERE
Одна тысячная ампер (ампер)

МОДИФИЦИРОВАННАЯ ЗАРЯДКА ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ
Заряд, при котором зарядное напряжение поддерживается постоянным, в то время как фиксированное сопротивление вставлено в цепь зарядки аккумулятора, вызывая повышение напряжения по мере зарядки.

ОТРИЦАТЕЛЬНО
Обозначение или отношение к электрическому потенциалу. Отрицательный полюс батареи — это точка, из которой при разряде текут электроны.

ОТРИЦАТЕЛЬНАЯ ПЛАСТИНА
Сетка и активный материал, по которому ток течет от внешней цепи, когда батарея разряжается.

ОТРИЦАТЕЛЬНЫЙ КЛЕММ
Клемма батареи, от которой ток течет через внешнюю цепь к положительной клемме, когда батарея разряжается.

ОМ
Единица измерения электрического сопротивления в системе СИ. Также единица электрического сопротивления в электрической цепи.

ЗАКОН ОМА
Выражает соотношение между вольтами (v) и амперами (A) в электрической цепи с сопротивлением (R). Его можно выразить следующим образом

В = ИК

Вольт (v) = амперы (I) x Ом (R). Если известны любые два из трех значений, третье можно рассчитать, используя приведенный выше расчет.

OPEN CIRCUIT VOLTAGE
Напряжение затопленной свинцово-кислотной аккумуляторной батареи, когда она не подает или не получает питание. Это 2,11 вольта для полностью заряженной аккумуляторной батареи или 12,66 вольта для полностью заряженной 12-вольтовой батареи (6,33 для 6-вольтовой батареи).

ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ
Обозначение или относящийся к виду электрического потенциала; противоположность отрицательному. Точка или клемма батареи, имеющая более низкий относительный электрический потенциал.

ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ ТЕРМИНАЛ
Клемма батареи, по которой ток течет во внешней цепи, когда батарея разряжается.

ОСНОВНАЯ БАТАРЕЯ
Батарея этого типа может накапливать и отдавать электроэнергию, но не подзаряжается.

НОМИНАЛЬНАЯ МОЩНОСТЬ
Ампер Часы разряда, которые можно снять с полностью заряженной батареи с определенной постоянной скоростью.

РЕЗЕРВНАЯ МОЩНОСТЬ
Время в минутах, в течение которого новая, полностью заряженная батарея выдает 25 ампер при 80 градусах по Фаренгейту и поддерживает напряжение на клеммах равное или выше 1.75 вольт на ячейку. Этот рейтинг представляет собой время, в течение которого аккумулятор будет продолжать работать с основными принадлежностями в случае выхода из строя генератора переменного тока или генератора автомобиля.

СОПРОТИВЛЕНИЕ (ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ)
Противодействие свободному протеканию тока в цепи. Обычно он измеряется в Ом.

ВТОРИЧНАЯ БАТАРЕЯ
Батарея, которая может накапливать и отдавать электрическую энергию и может заряжаться, пропуская через нее постоянный ток в направлении, противоположном направлению разряда.

САМОРАЗРЯДКА
Постепенная потеря электроэнергии при хранении аккумулятора.

СЕПАРАТОР
Разделитель между положительной и отрицательной пластинами элемента, который позволяет току проходить через него. Сепараторы изготавливаются из различных материалов, таких как полиэтилен, поливинилхлорид, резина, стекловолокно, целлюлоза и т. Д.

КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ
Непреднамеренный обход тока в электрическом устройстве или проводке, как правило, с очень низким сопротивлением и, таким образом, вызывает протекание большого тока.В аккумуляторе короткое замыкание элемента может быть достаточно постоянным, чтобы разрядить элемент и сделать аккумулятор бесполезным.

УДЕЛЬНЫЙ ВЕС (SG)
Плотность жидкости по сравнению с плотностью воды. Удельный вес электролита — это вес электролита по сравнению с весом равного объема чистой воды.

СОСТОЯНИЕ ЗАРЯДА
Количество электроэнергии, хранящейся в батарее в любой момент времени, выраженное в процентах от энергии при полной зарядке.

VOLT
Единица измерения электрического потенциала в системе СИ.

НАПРЯЖЕНИЕ
Разница в электрическом потенциале, которая существует между клеммами батареи или любыми двумя точками в электрической цепи.

ПАДЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ
Чистая разница в электрическом потенциале (напряжении) при измерении сопротивления или импеданса (Ом). Его отношение к току описано в законе Ома .

VRLA
Свинцово-кислотный клапан с регулируемым клапаном.Герметичная батарея с предохранительным клапаном, предназначенным для сброса избыточного внутреннего давления при поддержании давления, достаточного для рекомбинации кислорода и водорода в воду. VRLA и AGM относятся к батарее одного типа.

WATT
Единица СИ для измерения электрической мощности. (то есть скорость выполнения работы по перемещению электронов за счет электрического потенциала или против него.

Формула: Ватты = Амперы x Вольт

ВАТТ-ЧАС (Ватт-Час., WH)

Единица измерения электрической энергии, выраженная в ваттах x часах.