Факторы, влияющие на емкость аккумуляторной батареи. Что такое емкость аккумулятора

Емкость аккумулятора и аккумуляторной батареи

Емкостью аккумулятора называют количество электричества, выраженное в ампер-часах, которое отдает полностью заряженный аккумулятор при непрерывном разряде постоянной силой тока до определенного конечного напряжения. По ГОСТ 959.0-71 номинальная емкость С20 стартерных батарей гарантируется при непрерывном 20-часовом разряде батареи силой тока, равной 0,05Сзо, до напряжения 1,75 В на отстающем аккумуляторе, средней температуре электролита 25 °С и его начальной плотности 1,285 г/см.

Для определения емкости батареи ее сначала полностью заряжают силой тока I - 0,1 С20 и доводят плотность электролита до 1,285 г/см3, а затем разряжают силой тока I = 0,05 С20 до тех пор, пока на одном из отстающих аккумуляторов напряжение не понизится до 1,75 В.

При стартерном режиме разряда батарею разряжают силой тока 1 - 3 С20. Если начальная температура электролита была +25 °С, разряд батареи прерывают, когда на одном из аккумуляторов напряжение понизится до 1,5 В; при начальной температуре электролита -18 °С эта величина должна составлять 1В.

Емкость батареи при 20-часовом режиме разряда больше емкости при Ю-часовом режиме разряда в 1,13 - 1,14 раза.

Емкость батареи при последовательном соединении одинаковых по емкости аккумуляторов равна емкости одного аккумулятора, а э. д. с. батареи равна сумме э. д. с. аккумуляторов, входящих в батарею.

При параллельном соединении аккумуляторов в батарею ее емкость равна сумме емкостей всех аккумуляторов, а э. д. с. батареи равна э. д. с. одного аккумулятора.

В практике обычно параллельно соединяют 12-вольтные батареи с целью увеличения емкости для пуска двигателя стартером, потребляющим большую силу тока.

При эксплуатации батарей разрядная емкость аккумуляторов зависит от следующих основных факторов: массы и пористости активной массы положительных и отрицательных пластин; силы разрядного тока; температуры электролита; плотности электролита; химической чистоты серной кислоты, воды и материалов, из которых изготовлены решетки и активная масса пластин; чистоты поверхности крышек аккумуляторов батареи; длительности работы пластин и др.

Увеличить емкость аккумулятора при одной и той же массе пластин можно путем увеличения количества пластин за счет уменьшения их толщины и увеличения пористости активной массы. При большем количестве пластин, меньшей их толщине и большей пористости активной массы увеличивается площадь соприкосновения активной массы с электролитом, облегчается проникновение электролита в глубокие слои активной массы, а следовательно, увеличивается количество активной массы, участвующей в химических реакциях, что повышает емкость аккумулятора.

Сила разрядного тока оказывает значительное влияние на емкость аккумуляторной батареи. При увеличении силы разрядного тока, особенно при включении стартера, внутри пор активной массы положительных пластин быстро образуется большое количество воды, поэтому плотность электролита в порах значительно снижается. Следовательно, поверхностные слои активной массы пластин будут омываться более плотным электролитом и вследствие более интенсивного участия их в химических процессах разряжаются быстрее, а образующийся при этом сернокислый свинец закупоривает поры активной массы, уменьшая поступление свежего электролита внутрь пластин. Кроме того, кристаллы PbS04 покрывают стенки пор активной массы. Вследствие этого затрудняется использование химической энергии, запасенной во внутренних слоях активной массы пластик, и ее преобразование в электрическую энергию, что приводит к уменьшению разрядной емкости батареи. Этот фактор нужно учитывать при пуске двигателя стартером, особенно в зимнее время.

При 10-часовом режиме разряда работает около 50% активной массы пластин, а при стартерном режиме-не более 15%.

В соответствии с ГОСТ 959.0-71 при непрерывном разряде батареи ЗСТ -80 силой тока / = 0,05 С20, равной 4А, она отдает 80 А ч, т. е. 100% номинальной емкости; при силе тока десятичасового режима, равной 7А, батарея отдает 70 А ч, или 87,5%, а при силе тока / = 3 С20, равной 240 А, она отдает только 20 А ч, или 25% емкости (рис. 8 и 9). Приведенные величины емкости получены при средней температуре электролита +25 °С для батареи с одинарными сепараторами.

С увеличением силы разрядного тока значительно уменьшается плотность электролита в порах активной массы положительных пластин, вследствие чего понижается э.д.с. и напряжение аккумулятора. Кроме того, напряжение понизится в результате увеличения падения напряжения внутри аккумулятора. Из-за быстрого снижения напряжения приходится преждевременно прекращать разряд батареи, и значительная часть разрядной емкости останется неиспользованной.

Во избежание образования крупных труднорастворимых кристаллов сернокислого свинца разряд аккумулятора при 10-часовом режиме разряда прекращают при конечном напряжении 1,7 В; при 20-часовом режиме - 1,75 В, а при стартерном режиме разряда силой тока 3 Сго и начальной температуре электролита + 25 °С - при конечном напряжении 1,5 В и при стартерном режиме разряда силой тока 3С20 и начальной температуре электролита -18 °С - при конечном напряжении 1В.

При двойных сепараторах повышается внутреннее сопротивление батареи, вследствие чего при ее разряде быстрее снижается напряжение до допустимого предела, что вызывает необходимость более раннего прекращения разряда батареи. Применение двойных сепараторов снижает продолжительность стартер-ного разряда примерно на 10%, а следовательно, и емкость батареи уменьшается на 10%.

Большое влияние на разрядную емкость оказывает температура электролита. Номинальная емкость гарантируется при температуре электролита +25 °С.

Рис. 1. Разрядные характеристики аккумулятора емкостью 80 А-ч при различной силе разрядного тока и температуре электролита +25 °С ЗСТ -80 от силы разрядного тока при температуре электролита +25 °С

Рис. 2. Зависимость емкости аккумуляторной батареи

Рис. 3. Зависимость емкости аккумуляторной батареи ЗСТ -80 от температуры электролита при силе разрядного тока 240 А

С понижением температуры увеличивается вязкость электролита, что затрудняет его проникновение в поры глубоких слоев активной массы пластин; при этом поверхностные слои активной массы быстрее преобразуются в PbS04 и кристаллы PbS04 закрывают поры активной массы, а поэтому химическая энергия, запасенная в глубоких слоях активной массы пластин, полностью не используется, а разрядная емкость батареи понижается. При понижении температуры электролита ниже +25 °С емкость аккумуляторной батареи при ее разряде силой тока, соответствующей 0,05. уменьшается на 1% на каждый градус понижения температуры, а при большей силе разрядного тока - на большую величину.

При увеличении температуры электролита с +25 до +45 °С емкость аккумуляторной батареи будет на 10 - 14% выше номинальной. Однако при этом возможно сильное коробление пластин, оползание активной массы и разрушение решеток положительных пластин.

Влияние понижения температуры электролита на емкость аккумуляторной батареи сильно сказывается в зимнее время при пуске двигателя стартером. Так, при разряде батареи ЗСТ -80 силой тока 240 А (3 С20) при температуре электролита +25 °С разрядная емкость батареи раьна 20 А ч, что соответствует приблизительно 25% номинальной, а при той же силе разрядного тока, но при температуре электролита -18 °С, разрядная емкость будет равна 12 А-ч, что составляет около 15% номинальной емкости батареи.

Для получения большей величины разрядной емкости в зимнее время батарею утепляют, особенно со стороны крышек аккумуляторов, так как около 80% тепла излучается от межаккумуляторных перемычек.

Емкость аккумуляторной батареи зависит от срока службы аккумуляторов. В начале эксплуатации емкость новой батареи возрастает вследствие увеличения количества активной массы пластин, преобразующейся в перекись свинца и губчатый свинец (активная масса «разрабатывается»), но при длительной эксплуатации емкость батареи снижается из-за выпадения активной массы или ее отслаивания от решеток пластин, образования крупнокристаллического сернокислого свинца, уплотнения активной массы отрицательных пластин и по другим причинам.

К атегория: - Электрооборудование автомобилей

Как и для любого мобильного устройства, для iPhone и iPad очень важна автономность. С каждым годом запросы пользователей растут, сценарии использования расширяются, а возможности батарей в мобильных гаджетах остаются на прежнем уровне из-за постоянно уменьшающихся толщины и веса .

Жалобы на недостаточное время автономной работы можно услышать от многих пользователей, но как же понять, нуждается ли батарея вашего аппарата в замене или вы просто слишком активно его используете? Об этом и пойдет речь дальше.

Разряжается или нет

Это прозвучит банально, но для начала нужно понять, разряжается ли устройство само или его разряжаете вы. Для этого достаточно просто на время воздержаться от активного использования и понаблюдать за уровнем заряда. Лучше всего полностью зарядить аппарат и оставить на ночь, предварительно сделав скриншот с уровнем заряда на текущее время. Не забудьте также отключить уведомления, чтобы исключить возможность разряда из-за множества пушей.

Утром проверьте уровень заряда. Если он не изменился или упал на пару-тройку процентов - значит с батареей всё нормально и ускоренный разряд вызван активным использованием. Если же заряд упал более чем на 10% - что-то всё-таки её разряжает. В этом случае переходим к следующему пункту.

Определяем причину разряда

Нам нужно определить, куда уходит заряд: «отъедают» ли его фоновые процессы и службы или же разрядка вызвана уменьшением ёмкости батареи вследствие износа. Это довольно просто сделать через встроенную функцию статистики использования аккумулятора. Начиная с iOS 7.0, у нас есть не только скупые цифры использования и ожидания (хотя, достаточно и их), а даже детальная статистика по приложениям.

Суть заключается в том, что в режиме ожидания iPhone и iPad не должны разряжаться, а значит время ожидания из меню статистики должно быть значительно больше, чем время использования (при том что устройство находится в состоянии покоя).

Если у вас время ожидания равно или почти равно времени использования - значит имеет место фоновая активность приложений или сервисов, которая и является причиной разряда. Стоит проверить приложения из списка и их доступ к обновлению контента, геолокации и прочему. А вот ещё несколько полезных советов для вас.

Если же всё в порядке, а батарея всё равно держит очень мало даже при щадящем использовании - переходим к следующему пункту.

Тестируем аккумулятор

Почти наверняка проблема заключается в износе аккумулятора, который неизбежен при длительной эксплуатации. В процессе заряда-разряда ёмкость батареи уменьшается. В iPhone она падает до 80% после 500 циклов перезаряда, iPad выдерживает вдвое больше - 1000. Узнайте, насколько снизилась максимальная ёмкость аккумулятора на вашем аппарате. Если падение слишком большое и текущая автономность вас не устраивает, батарею пора менять.

Если ваше устройство обновилось до iOS 11.3, то вы сможете узнать, насколько уменьшилась ёмкость его аккумулятора за всё время эксплуатации, без дополнительных программ. Для этого откройте раздел «Настройки» → «Аккумулятор» → «Состояние аккумулятора». Устройство покажет текущее значение максимальной ёмкости в процентах от исходного.

Если на вашем устройстве установлена более старая версия iOS, вы можете узнать состояние аккумулятора с помощью бесплатного приложения Battery Life Doctor. Запустите его и нажмите Details возле пункта Battery Raw Data — в следующем меню увидите параметр Design Capacity (исходная максимальная ёмкость). Рядом с ним будет отображаться текущая максимальная ёмкость батареи в процентах от исходной.

Ещё один способ узнать состояние аккумулятора — в программе iBackupbot для macOS и Windows.

Загружаем программу по ссылке , открываем, подключаем аппарат к компьютеру и кликаем More Information. Нас интересуют показатели DesignCapacity (исходная максимальная ёмкость) и FullChargeCapacity (текущая максимальная ёмкость). Остаётся посчитать разницу самостоятельно. Если она окажется слишком большой, подумайте над заменой батареи.

Что делать дальше

75–80% от заводской ёмкости это ещё не смертельно и с этим спокойно можно жить дальше, но если для вашего сценария использования такая автономность не годится, то придется заменить аккумулятор.

Делать это лучше в официальных или внушающих доверие сервисах. Если решите провести замену самостоятельно, то не покупайте подозрительно дешёвые аккумуляторы и имейте в виду, что в отличие от iPhone 4/4s в более поздних девайсах (и всех iPad) процедура замены предполагает полную разборку устройства, что требует соответствующих навыков.

И ещё. Перед тем, как отправляться в сервисный центр, попробуйте откалибровать батарею . Многим помогает, а попытка - не пытка.

Март 2016

Как известно, работа свинцово-кислотной аккумуляторной батареи основана на возникновении разности потенциалов между двумя электродами, погруженными в электролит. Активное вещество отрицательного катода – чистый свинец, а положительного анода – двуокись свинца. В системах резервного и автономного питания могут применяться аккумуляторы, изготовленные по разным технологиям: обслуживаемые наливные, герметичные гелевые или AGM. Вне зависимости от технологии, химические процессы, протекающие в свинцово-кислотных аккумуляторах, схожи:

При разряде через пластины проходит электрический ток, и пластины покрываются серным окислом (сульфатом) свинца. Сульфат свинца оседает на пластинах в виде пористого налета. При заряде идет обратная реакция восстановления активного вещества, на отрицательных пластинах накапливается чистый свинец, а на положительных – пористая масса окиси свинца. К сожалению, полное восстановление активного вещества в каждом новом цикле разряда-заряда невозможно . При эксплуатации неизбежно происходит так называемое старение аккумулятора, то есть постепенная потеря емкости – вплоть до допустимого предела эксплуатации, обычно принимаемого по снижению емкости до 60% от исходной. В идеальных условиях реальный срок эксплуатации аккумуляторов в буферном режиме может приближаться к номинальному.

Процесс старения аккумулятора может значительно ускориться в силу действия следующих разрушающих процессов:

• Сульфатация пластин;
• Коррозия пластин и осыпание активной массы;
• Испарение электролита или так называемое «высыхание» аккумулятора;
• Стратификация электролита (характерно только для наливных АКБ).

Сульфатация пластин

Когда аккумулятор разряжен, рыхлая активная масса превращается в твердые микрокристаллы сульфата свинца. Если зарядку аккумулятора не производить длительное время, микрокристаллы укрупняются, налет уплотняется и перекрывает доступ электролита к пластинам, что делает зарядку аккумулятора невозможной. Факторы, повышающие риск сульфатации: длительное хранение в разряженном состоянии; хронический недозаряд аккумулятора в циклическом режиме (необходим 100% заряд не реже чем раз в месяц); экстремально глубокий разряд аккумулятора. Сульфатация пластин может быть частично устранена специальными режимами заряда АКБ.

Коррозия и осыпание активного вещества

При коррозии чистый свинец решетки пластин, взаимодействуя с водой, окисляется в окись свинца. Окись свинца хуже проводит электроток к активному веществу намазки пластин, повышает внутреннее сопротивление и уменьшает стойкость аккумулятора к высоким токам разряда. На положительных пластинах коррозия ослабляет сцепление решетки с активным веществом. Кроме того, само активное вещество положительной пластины постепенно теряет прочность. При каждом цикле намазной слой пластины меняет состояние из объемной массы микрокристаллов окиси свинца в жесткую кристаллическую структуру сульфата свинца. Чередование сжатия и расширения снижает физическую прочность намазного слоя, что в сочетании с ослаблением сцепления приводит к сползанию и осыпанию активного вещества на дно аккумулятора. Коррозия и накопление отслоившегося активного вещества могут приводить к деформации пластин аккумулятора и, при наихудшем развитии событий, к их замыканию.

Факторы, повышающие риск коррозии и осыпания активной массы:

• заряд слишком высоким напряжением;
• заряд недостаточным током – то есть долгое нахождение под высоким напряжением в фазе наполнения;
• слишком долгое нахождение в фазе абсорбции («перезаряд»);
• заряд аккумулятора слишком большим током;
• ускоренный разряд аккумулятора слишком большим током.

Осыпание (сползание) активной массы электролита – необратимое явление. Самое опасное последствие сползания активной массы – замыкание пластин.

Испарение электролита

При разряде на положительной пластине аккумулятора из воды образуется кислород. В нормальных условиях поддерживающего заряда кислород рекомбинирует на отрицательной пластине аккумулятора с водородом, восстанавливая исходное количество воды в электролите. Но диффузия кислорода в сепараторе затруднена, поэтому процесс рекомбинации не может быть 100% эффективным. Снижение доли воды изменяет зарядные характеристики аккумулятора и при определенном пороге делает заряд полностью невозможным. Факторы, повышающие риск «высыхания аккумулятора»: эксплуатация при высокой температуре окружающей среды; заряд слишком большим током или напряжением; слишком высокое напряжение поддерживающего заряда - «перезаряд» аккумулятора.

Испарение электролита – необратимое явление для гелевых и AGM аккумуляторов. Основная причина высыхания, особенно для AGM – «перезаряд» аккумуляторов.

Терморазгон и термический пробой аккумуляторов

Старение аккумулятора в силу перечисленных выше процессов происходит ускоренными темпами, однако все же достаточно медленно и часто незаметно.

Рекомбинация газов в герметичной батарее – это химический процесс с выделением тепла. Когда рекомбинация идет при правильных значениях напряжения и тока заряда, нагрев не создает проблем. Однако, когда батарея перезаряжена , внутренняя температура повышается быстрее, чем батарея может быть охлаждена снаружи. Повышение температуры уменьшает зарядное напряжение, что в стадии абсорбции приводит к одновременному увеличению тока. Это в свою очередь вновь повышает температуру.

Запускается самоподдерживающийся цикл увеличения тока и тепловыделения, приводящий, при худшем развитии ситуации, к деформации решеток и внутреннему короткому замыканию с необратимым разрушением аккумулятора.

Факторы, повышающие риск появления эффекта терморазгона:

• прерывистый или «пульсирующий» заряд из-за нестабильного внешнего источника энергии или некачественного зарядного устройства;
• слишком долгое нахождение в фазе абсорбции – «перезаряд»;
• плохой теплоотвод или повышенная температура окружающей среды.

Специфика разрушающих процессов в цепочке АКБ

Нетрудно заметить, что при заряде отдельного аккумулятора все факторы риска устранимы обеспечением правильных условий эксплуатации и зарядного алгоритма. Однако в системах резервного энергоснабжения редко используется менее двух аккумуляторов. При параллельно-последовательном соединении зарядное устройство «видит» значения зарядного тока и напряжения только на оконечных клеммах, поэтому на отдельных аккумуляторах напряжения могут серьезно отличаться от рекомендуемых значений. Аккумулятор, имеющий более высокий уровень саморазряда (больший ток утечки), может вызывать перезаряд последовательно соединенных с ним элементов и неполный заряд параллельно соединенных с ним элементов . Перезаряд и недозаряд повышают риск проявления практически всех разрушающих процессов. Поэтому для уменьшения опасности все аккумуляторы в цепочке должны иметь одинаковое состояние заряда и максимально близкие значения емкости. Для новых установок рекомендуется использовать аккумуляторы не только одной марки, но и одной заводской партии. Однако практика показывает, что и в одной партии не бывает даже двух аккумуляторов с точно совпадающими характеристиками емкости, степени заряда и внутренних токов утечки. Тем более требование одинаковых характеристик недостижимо, когда нужно заменить поврежденный аккумулятор в уже эксплуатируемой батарее.

Незначительный разброс по степени заряженности новых аккумуляторов чаще всего сглаживается в процессе приработки за несколько циклов разряда и заряда. Но при значительном разбросе или различиях характеристик емкости разбаланс между отдельными АКБ массива со временем только возрастает.

Систематические перезаряды аккумуляторов с меньшей емкостью и возможные переполюсовки недозаряженных аккумуляторов при глубоких разрядах приводят к накоплению повреждений и выходу из строя отдельных аккумуляторов. В силу эффекта терморазгона даже один вышедший из строя аккумулятор может уничтожить весь массив батареи.

Активное выравнивание заряда аккумуляторов

Сгладить различия параметров аккумуляторов можно используя специальное устройство, называемое балансир заряда АКБ или нивелир разбаланса.

ВАЖНО! Применение балансиров заряда снижает риск возникновения разрушающих процессов, однако не может исправить уже серьезно поврежденный АКБ.

Физически устройство выравнивания заряда аккумуляторов представляет собой компактный электронный модуль, подключаемый к каждой паре последовательно соединенных элементов:

• для батареи номиналом 24В требуется один балансир заряда на цепочку (схема1).
• для батареи номиналом 48В требуется три балансира заряда на цепочку (схема 2).

Электропитание SBB осуществляется от самой батареи или от источника заряда. Собственное энергопотребление SBB мало и соизмеримо с потерями на саморазряд.

Эффективность нивелира SBB2-12-A принципиально выше, чем у других балансиров заряда, работа которых основана либо на шунтировании избыточной зарядной мощности (т.н. пассивные балансиры, создают прямые потери энергии), либо на селективном подзаряде элементов (выравнивание идет только во время заряда). Максимальный ток выравнивания SBB2-12-A – 5А, что превосходит возможности всех представленных на рынке альтернативных устройств.

Эффект применения балансира заряда :

1) Повышение общей надежности и увеличение срока службы аккумуляторов.

2) Увеличение энергоотдачи аккумуляторной батареи, т.к. при глубоких разрядах батарей более полно используется емкость всех аккумуляторов в последовательной цепи.

Балансиры SBB работают постоянно, поддерживая аккумуляторы в равновесном состоянии даже при выключенном зарядном устройстве.

Схема подключения

Схема подключения нивелира (балансира) на батарею 24В и 48В.

Ниже представлены схемы подключения нивелира заряда SBB2-12-A к свинцово-кислотным аккумуляторным аккумуляторам 12В в батареях номиналом 24В и 48В.

Схема 1. Батарея 24В из двух АКБ 12В	Схема 2. Батарея 48В из четырех АКБ 12В

Подключение нивелира (балансира) на батарею из нескольких параллельных цепочек.

Допускается работа одного балансира выравнивания заряда SBB на 2-3 параллельных цепочки аккумуляторов – если разбаланс невелик и нет превышения по максимальному току выравнивания. Отдельная балансировка каждой цепочки дает лучшие результаты за счет селективности корректирующего воздействия .

При использовании одного нивелира на несколько цепочек необходимо применять схему соединения аккумуляторов с шинами постоянного тока и соединением средних точек (Схема 3).

При использовании отдельного нивелира в каждой цепочке можно применять обычную схему соединения аккумуляторов (Схема 4).

Из принципа работы свинцово-кислотного аккумулятора следует, что емкость аккумулятора определяется объемом активной массы и электролита. Но реально емкость батареи зависит еще и от множества конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов.

Емкость аккумуляторной батареи существенно снижается с увеличением силы тока (рис. 1.2), что связано с резким уменьшением концентрации электролита в порах пластин, изолируемых сульфатом свинца. Зависимость емкости от разрядного тока описывается уравнением Пейкерта:

где n , k – постоянные для данного типа батареи (n =1,2...1,7), t кон.– время разряда.

Рис. 1.2. Зависимость емкости аккумуляторной батареи от разрядного тока

Емкость аккумуляторной батареи уменьшается с понижением температуры из-за увеличения вязкости электролита и замедления поступления серной кислоты в поры активной массы (рис.1.3).

Рис. 1.3. Зависимость емкости аккумуляторной батареи от температуры электролита в режиме разряда

Так как емкость аккумуляторной батареи зависит от температуры, то значение емкости, полученное при температуре T , приводят к температуре 25 0 C :

,

где C 25 – емкость, приведенная к температуре 25 0 C ; C T – емкость, полученная при средней температуре T ; 0,01 – температурный коэффициент изменения емкости при температуре 18...27 0 C .

При известной начальной плотности электролита g з степень разряженности аккумуляторной батареи определяется по формуле:

,

где g 25 – плотность электролита при температуре +25 0 C (плотности g з и g 25 измерены в г/см 3).

Подготовка аккумуляторной батареи к эксплуатации

Приготовление электролита. Существует два способа приготовления электролита. 1 способ: концентрированная серная кислота плотностью 1,83 г/см 3 добавляется в дистиллированную воду (но не наоборот). 2 способ: электролит плотностью 1,40 г/см 3 добавляется в дистиллированную воду или в электролит с плотностью ниже необходимой. Следует учитывать, что плотность электролита для различных времен года и климатических условий должна быть различной. Например, в районах с умеренным климатом (со средней месячной температурой в январе -15...-8 0 С) плотность электролита должна быть равна 1,26±0,01 г/см 3 , в районах с холодным климатом (со средней месячной температурой в январе -30...-15 0 С) плотность электролита должна быть равна 1,28±0,01 г/см 3 .

Заливка батареи электролитом. Температура заливаемого электролита должна быть в пределах 15…30 0 C . Его плотность зависит от климатических условий эксплуатации батареи. Перед заливкой необходимо отвернуть вентиляционные пробки и удалить элементы, герметизирующие вентиляционные отверстия. Электролит заливают до тех пор, пока он не достигнет нижнего торца тубуса горловины крышки или определенного уровня выше предохранительного щитка (для традиционных аккумуляторных батарей уровень электролита равен 10 мм). Плотность электролита, заливаемого в новую батарею, должна быть на 0,02 г/см 3 меньше той, которая должна быть в конце заряда для данной климатической зоны. Если через два часа после заливки сухозаряженной батареи плотность электролита будет на 0,03 г/см 3 ниже плотности этого электролита через 20 минут после заливки, то батарею следует зарядить, а затем скорректировать плотность электролита. Но желательно все же заряжать батарею в любом случае.

Заряд аккумуляторных батарей. Аккумуляторные батареи можно заряжать от любого источника постоянного тока при условии, что его напряжение больше напряжения заряжаемой батареи. Для полного заряда батарея должна принять 150 % требуемой (недостающей) емкости. Различают два основных способа заряда: при постоянном токе и при постоянном напряжении.

Заряд при постоянном токе. Оптимальная сила тока заряда равна: I з =0,1×C 20 . При повышении температуры электролита до 45 0 C необходимо снизить зарядный ток в два раза или прервать заряд для охлаждения электролита до 30...35 0 C .

Методом заряда при постоянном токе можно заряжать n последовательно включенных аккумуляторов при напряжении на выходе зарядного устройства U з >2,7n .

Достоинствами данного метода являются: 1) простота зарядных устройств; 2) простота расчета количества электричества, сообщаемого батарее, как произведение тока и времени заряда.

Недостатком метода при малом токе заряда является большая длительность заряда, а при большом – плохая заряжаемость к концу заряда и повышенная температура электролита.

Заряд при постоянном напряжении. Данный метод используется в частности для заряда аккумулятора, уже установленного на автомобиле. Метод имеет два недостатка, проявляющихся в начале заряда полностью разряженных батарей: 1) зарядный ток достигает 1...1,5C 20 ; 2) из-за большого зарядного тока перегревается аккумулятор. Поэтому для предохранения генератора от перегрузки на автомобиле устанавливаются ограничители тока.

Продолжительность заряда при использовании обоих методов одинакова. Недостатки, присущие этим методам, преодолеваются комбинированными способами заряда.

Заряд ступенчатым током (ступенчатый заряд). Способ заключается в том, что сначала заряд выполняют номинальным током до заданного напряжения, затем ток снижают в 2...3 раза и доводят заряд до конца. Используются двух-, трех- и четырехступенчатые режимы заряда.

Смешанный способ заряда. При данном способе сначала осуществляется заряд при постоянном токе, а затем – при постоянном напряжении.

Уравнительный заряд. Сущность заряда заключается в заряде при постоянном токе, равном 0,1C 20 , до тех пор, пока плотность электролита и напряжение батареи не будут постоянными в течение 3 часов. Такой заряд необходим для выравнивания степени заряженности всех аккумуляторов батареи и устранения сульфатации электродов. Явление сульфатации заключается в образовании крупных труднорастворимых кристаллов сернокислого свинца (сульфата свинца) на поверхности электродов и на стенках пор активного вещества. В результате сульфатации не все активное вещество электродов может участвовать в работе. Поэтому емкость батареи снижается. Сульфатацию определяют по ЭДС аккумулятора. Если ЭДС аккумулятора, измеренная вольтметром, будет меньше ЭДС, подсчитанной по плотности, то электроды аккумулятора сульфатированы.

Форсированный заряд. Заряд производится током до 0,7C 20 .При токе, равном 0,7C 20 время заряда – 30 мин., при токе 0,5C 20 – 45 мин., при токе 0,3C 20 – 90 мин. В процессе заряда необходимо при достижении температурой электролита 45 0 C дальнейший заряд прекращать. Форсированный заряд применяется в исключительных случаях.

Контрольный разряд аккумуляторной батареи. Контрольный разряд проводится для определения исправности полностью заряженной батареи. Сила разрядного тока поддерживается равной 0,1С 20 . Когда на зажимах одного из аккумуляторов напряжение понизится до 1,7 В (или 10,2 В на батарее), разряд заканчивают. Батарея считается исправной, если время разряда будет не менее 7,5 ч для батарей с электролитом плотностью 1,29 г/см 3 , 6,5 ч – для 1,27 г/см 3 , 5,5 ч – для1,25 г/см 3 . В противном случае батарея является неисправной.

К основным причинам плохой заряжаемости батарей относятся: 1) высыпание активной массы из решеток вследствие коробления последних при заряде большими токами, замерзании электролита и т.п.; 2) наличие в аккумуляторном электролите примесей веществ, которые, осаждаясь на электродах, экранируют часть их рабочей поверхности, препятствуя протеканию на ней основной токообразующей реакции, и способствуют усиленному разложению воды и газовыделению. 3) сульфатация электродов из-за хранения батареи в теплом помещении при высокой плотности электролита. Из-за систематических недозарядов батареи, высокого саморазряда, длительного бездействия батареи в разряженном (частично или полностью) состоянии, снижения уровня электролита ниже верхней кромки электродов возникает необратимая сульфатация .

Устранение сульфатации электродов. Сульфатацию устраняют несколькими циклами разряда-заряда при малой плотности электролита (1,11...1,12 г/см 3). Заряд производят током не более 0,05 С 20 ампер, доводят плотность электролита до нормы, а затем проводят контрольный разряд батареи при силе тока 0,1 С 20 . Разряд заканчивают, когда на зажимах одного из аккумуляторов напряжение понизится до 1,7 В (или 10,2 В на батарее). Батарея считается исправной, если время разряда будет не менее 7,5 ч для батарей с электролитом плотностью 1,29 г/см 3 , 6,5 ч – для 1,27 г/см 3 , 5,5 ч – для 1,25 г/см 3 . В противном случае батарею подвергают нескольким циклам заряда-разряда. Если при повторных циклах время разряда не увеличивается, то батарея требует ремонта.

Хранение аккумуляторных батарей. Новые, не залитые электролитом батареи хранятся при температуре не ниже -50 0 C . Заряженные батареи с электролитом хранятся по возможности при температуре не выше 0 0 C . Минимальная температура их хранения: -30 0 C . При чрезмерно низких температурах электролит может замерзнуть. При плотности электролита g 25 =1,31 г/см 3 электролит замерзает при температуре ниже -40 0 С, при g 25 =1,27 г/см 3 электролит замерзает при температуре до -30 0 С. Перед постановкой на хранение несухозаряженной батареи необходимо:1) полностью зарядить батарею; 2)скорректировать плотность электролита; 3) если потребовалась коррекция плотности, то следует подзарядить батарею в течение 30 минут для выравнивания плотности электролита по объему каждой банки; 4) удалить с батареи токопроводящий слой, используя для этого раствор питьевой соды или нашатыря.

Причины сульфатации, потери емкости автомобильного аккумулятора. (10+)

Сульфатация

Материал является пояснением и дополнением к статье:
Автомобильный кислотный аккумулятор. Устройство. Обслуживание. Ремонт.
Автомобильный аккумулятор. Теория, устройство, обслуживание, ремонт

Сульфатация - процесс отложения сульфата свинца в неактивной форме на пластинах свинцового аккумулятора. Сульфатация приводит к снижению емкости аккумулятора, так как запасать энергию могут только чистые, не покрытые неактивным сульфатом, участки пластин.

Почему возникает сульфатация

Образование сульфата свинца в свинцовом аккумуляторе - совершенно нормальный процесс. Одна из пластин полностью заряженного аккумулятора - чистая, ее поверхность состоит из чистого свинца. Вторая пластина покрыта оксидом свинца. Свинец без прохождения электрического тока очень плохо взаимодействует с серной кислотой. Сульфат свинца не образуется на пластинах заряженного аккумулятора, так что в заряженном состоянии аккумулятор не разрушается. При разрядке проходит ток, и обе пластины покрываются сульфатом свинца, а плотность электролита падает, серная кислота связывается. Но это - активный сульфат. Он очень пористый, как губка. При зарядке активный сульфат снова превращается в свинец на одном электроде, и в оксид - на другом. Серная кислота снова переходит в электролит.

Если же аккумулятор долго находится в разряженном состоянии, то пористый активный сульфат начинает кристаллизоваться. Образуются плотные кристаллы. Они уже не могут вступать в нужные химические реакции, так как площадь их контакта с электролитом становится много меньше, чем когда они были в губчатом состоянии. Вот этот процесс перехода сульфата свинца в неактивное кристаллическое состояние мы называем сульфатацией.

Как предотвратить потерю емкости

Из сказанного выше ясно, что, чтобы избежать сульфатации и сохранить аккумулятор в рабочем состоянии как можно дольше, его надо постоянно держать в полностью заряженном состоянии. Если он немного разрядился, ничего страшного нет, но его надо зарядить как можно быстрее. Длительное хранение даже слегка разряженного аккумулятора может привести к сульфатации.

Проблема в том, что всем аккумуляторам свойственен саморазряд. Уже через пару дней полностью заряженный аккумулятор становится слегка разряженным. Так что аккумуляторы нужно постоянно подзаряжать. Если аккумулятор установлен в автомобиле, Вы ездите на нем почти каждый день, а электрическая система авто исправна, то аккумулятор будет подзаряжаться, и Вам не о чем беспокоиться. Но если аккумулятор просто хранится, или Вы ездите на авто раз в неделю, то аккумулятор нуждается в регулярной подзарядке.

Если емкость уже снизилась, что делать

Если аккумулятор уже начал сульфатироваться, то его можно попробовать восстановить, заряжая очень маленьким током. Успех, конечно, не гарантирован. Небольшой зарядный ток может создать условия для протекания нужной химической реакции на поверхности кристаллов неактивного сульфата. Быстро эта реакция идти не будет из-за малой поверхности контакта кристаллов с электролитом, но медленная зарядка может помочь.

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости , чтобы быть в курсе.

Если что-то непонятно, обязательно спросите!
Задать вопрос. Обсуждение статьи. сообщений.

Еще статьи

Зарядка свинцового кислотного автомобильного аккумулятора, аккумулятор...
Зарядные устройства. Отзыв. Режимы зарядки аккумулятора....

Обслуживание свинцового кислотного автомобильного аккумулятора, аккуму...
Обслуживание аккумулятора. Соединение нескольких аккумуляторов. Саморазряд...

Когда менять машину на новую? Обслуживать ли автомобиль у дилера? Плат...
Когда имеет смысл обновить машину? Точный математический ответ. Стоит ли проводи...

Машинное, моторное масло. Автомасло. Синтетика, полусинтетика, минерал...
Моторное масло. Тонкости выбора и применения...

Неисправности, проблемы карбюраторов. Ремонт, регулировка, продувка, н...
Неисправности карбюраторов и способы их устранения...

Принцип работы инжектора. Датчик положения коленчатого вала...
Устройство инжекторного двигателя. Общий принцип работы. Обзор узлов и неисправн...

Как зафиксировать гайку на резьбе винта?...
Как зафиксировать резьбовое соединение, застопорить гайку, чтобы она не открутил...

Узлы инжекторного двигателя внутреннего сгорания. Лямбда-зонд. Форсунк...
Обзор узлов инжекторного двигателя и их неисправностей. Лямбда-зонд. Форсунки. С...