Лечение аккумуляторов заключается в проведении комплекса мероприятий в виде заряд-разрядных циклов с целью устранения ненормальной (глубокой) сульфатации, приведшей к уменьшению емкости, и неустранимой путем проведения обычных зарядов (подзарядов).
В данном случае в приложении к сульфатации используется термин „ненормальная", поскольку образование сульфата свинца является совершенно естественным процессом, сопровождающим разряд свинцовых аккумуляторов.
Однако, при этом образуются мелкие кристаллы сульфата свинца, более или менее равномерно рассредоточенные в слое пористой активной массы. При заряде они легко переходят в исходные активные материалы, в результате чего аккумуляторы восстанавливают свою емкость, отданную при разряде.
Ненормальная сульфатация отличается возникновением крупнокристаллического сульфата свинца. Причем кристаллы с течением времени растут и образуют корку, покрывающую часть активной массы, которая в дальнейшем уже не может участвовать в токообразующих реакциях, емкость аккумуляторов при этом, естественно, уменьшается. В предельном случае вся поверхность активной массы покрывается слоем такого сульфата и аккумуляторы полностью выходят из строя.
О возникновении ненормальной сульфатации можно судить по некоторым особенностям поведения аккумуляторов, наиболее характерными из которых являются:
- появление существенной разности между значениями плотности электролита в разных аккумуляторах;
- низкая емкость при разряде по сравнению с гарантированной документацией на батарею;
- значительное повышение напряжения в начале заряда по сравнению с другими аккумуляторами. (Очень характерно изменение напряжения засульфатированного аккумулятора, поддающегося десульфатации, в процессе заряда: после первоначального скачка напряжение с течением времени начинает снижаться, достигает некоторого минимума и снова повышается, как у нормального заряжающегося аккумулятора);
- быстрое повышение температуры электролита при заряде;
- неизменность или замедленный рост плотности электролита при заряде;
- раннее начало газовыделения по сравнению с газовыделением нормального аккумуляторов (иногда газовыделение возникает в начале заряда).
При очень глубокой сульфатации аккумулятор может практически вообще не пропускать ток, так как сульфат свинца обладает очень низкой электропроводимостью.
Ненормальная сульфатация является, прежде всего, следствием небрежной и неправильной эксплуатации аккумуляторных батарей, плохого их обслуживания. При этом причинами ее возникновения могут быть:
1. Длительное пребывание аккумуляторов в разряженном или недозаряженном состоянии.
В пластинах таких аккумуляторов, как результат реакций при разряде (саморазряде) содержится значительное количество сульфата свинца. Однако, вначале он состоит из мелких кристаллов и при заряде легко превращается в исходные активные материалы (губчатый свинец и двуокись свинца). Если же полностью или частично разряженную батарею надолго оставить без заряда, то эти мелкие кристаллы растут и превращаются в крупнокристаллическую структуру, трудно восстанавливаемую при заряде.
2. Частые заряды большим током.
При заряде свинцовых аккумуляторов большим током сульфат свинца не успевает полностью перейти в исходные активные массы. Часть его остается, хотя в наличии имеются все признаки конца заряда (постоянство напряжения и плотности электролита, обильное газовыделение). Количество сульфата свинца от заряда к заряду возрастает, аккумуляторы теряют свою емкость и, в конце концов, могут отказать.
3. Частые глубокие разряды.
Любой разряд аккумуляторной батареи можно вести до некоторого конечного напряжения. Для свинцовых стартерных аккумуляторных батарей его значение лежит в пределах 1,75-1,80 В на один аккумулятор. При этом, чем меньше ток разряда, тем выше значение конечного напряжения, до которого допустимо вести разряд.
Автомобильные и мотоциклетные батареи имеют в своем составе несколько аккумуляторов (6 или 3), которые отличаются друг от друга по своему состоянию, отдаваемой емкости. Поэтому, в том случае когда разряд батареи ведется до конечного напряжения с контролем общего напряжения, часть аккумуляторов (лучшие по состоянию) недоразряжаются, а другая часть (худшие по состоянию), наоборот, перезаряжаются, т. е. подвергается чрезмерно глубокому разряду. При последующем заряде сульфат свинца в худших по состоянию аккумуляторах уже полностью не восстанавливается (особенно, если контроль опять же ведется по общему напряжению). С каждым таким зарядом сульфат свинца накапливается, а аккумуляторы все больше теряют свою емкость.
4. Пониженный уровень электролита.
Электролит должен всегда покрывать пластины и достигать установленного для данного аккумулятора уровня (см. подраздел .Заливка аккумуляторной батареи"). Если вследствие выкипания электролита часть пластин оголится и окажется на открытом воздухе, то это через некоторое время приведет к их глубокой сульфатации, а затем и к разрушению. Снижение уровня электролита без оголения пластин приводит к повышению его плотности из-за того, что в процессе выкипаний из аккумуляторов выводится только вода. Это явление также приводит к нежелательным последствиям в виде повышенного саморазряда и ненормальной сульфатации.
5. Повышенная плотность электролита.
О вреде использования электролита повышенной плотности было сказано в предыдущем пункте. Здесь отметим, что повышение плотности возможно не только за счет выкипания, но и при использовании для доливки аккумуляторов электролита вместо дистиллированной воды (без достаточных на то оснований).
6. Колебания температуры.
Это явление на практике может иметь место при эксплуатации автомобиля в зимнее время, когда в процессе движения аккумуляторная батарея разогревается, находясь рядом с работающим двигателем, а после его остановки охлаждаемся. Затем снова разогревается, охлаждается ит. д.
Суть влияния колебаний температуры на сульфатацию заключается в следующем.
Сульфат свинца обладает сравнительно малой растворимостью в сернокислом электролите. Однако с ростом температуры интенсивность его растворения значительно повышается и он переходит в раствор.
При последующем охлаждении сульфат начинает выпадать из электролита и оседать на поверхности активной массы, причем, прежде всего, на тех местах, где уже имеются мелкие частицы кристаллического сульфата свинца. При повторяющихся колебаниях температуры будет повторяться и этот процесс. В результате мелкие частицы сульфата свинца будут увеличиваться, превращаясь в крупные кристаллы, которые при обычном заряде не восстанавливаются.
К неблагоприятным последствиям приводит и эксплуатация свинцовых аккумуляторов при повышенных температурах. В этом случае повышается интенсивность саморазряда и возникает опасность ненормальной сульфатации.
Анализ причин возникновения ненормальной сульфатации показывает, что она может быть предотвращена или сведена до уровня, при котором ее ликвидация не превратится в трудно разрешимую проблему. В процессе эксплуатации и обслуживания аккумуляторных батарей следует придерживаться следующих несложных правил:
- не оставляйте надолго частично (и тем более полностью) разряженную батарею без заряда. В литературе обычно рекомендуют начинать заряд разряженных аккумуляторов через 12ч и, в крайнем случае, через 24 ч после окончания разряда. С промежутком в двенадцать часов можно согласиться, только в том случае, если разряд проводился большим током (длительные и безуспешные попытки запустить двигатель). Если же батарея была разряжена малым током, например, на габаритные огни, заряд нужно начинать немедленно. Если аккумуляторная батарея разряжена частично, все равно не откладывайте начало заряда, иначе не избежать ненормальной сульфатации и всех, связанных с ее ликвидацией трудозатрат;
- не увлекайтесь зарядами аккумуляторных батарей большим током. В случае необходимости применяйте специальный режим ускоренного заряда, (см. подраздел „Ускоренный заряд");
- не используйте емкость аккумуляторной батареи полностью. Ограничьтесь, в случае необходимости, 70- 80% ее номинального значения. Контролируйте, по возможности, напряжение каждого из аккумуляторов, не допуская его уменьшения ниже установленного конечного значения;
- периодически проверяйте уровень электролита во всех аккумуляторах батареи. В случае его снижения доливайте только дистиллированную воду за исключением особых случаев (выплескивание электролита, сознательное повышение плотности);
- если Вы эксплуатируете транспортное средство в зимнее время постоянно, особенно внимательно следите за степенью заряженности аккумуляторной батареи. Частые и удлиненные запуски двигателя, короткие поездки, за время которых емкость не успевает полностью восстановиться, колебания температуры наверняка приведут к возникновению ненормальной сульфатации. Старайтесь на ночь ставить батарею в теплое место. Этим Вы, во-первых, исключите воздействие на батарею вечернего и утреннего перепада температур, а, во-вторых, облегчите запуск холодного двигателя.
Лечебные мероприятия
В том случае, если ненормальная сульфатация все-таки произошла, не отчаивайтесь, еще не все потеряно. Однако с аккумуляторной батареей теперь придется повозиться и тем больше, чем сильнее (глубже) сульфатация. Ниже приводится описание нескольких лечебных мероприятий, предназначенных для восстановления емкости. Они расположены в порядки усложнения, увеличения трудоемкости и силы воздействия на батарею.
Уравнительные заряды имеют не только лечебные, но и профилактическое значение. Проведение таких зарядов позволяет выравнять (довести до нормы) показатели всех аккумуляторов батареи, ликвидировать „пестроту" электролита. Их проведение значением рекомендуется также после случайных глубоких разрядов.
По сути своей уравнительный заряд - это обычный заряд, продолженный конечным значением тока (лучше несколько меньшим) сверх необходимой меры (заряд с перезарядом). Постоянство значений напряжения и плотности электролита должно поддерживаться при этом режиме в течение 3 часов.
Перезаряд малым током может быть результативным при незастарелой и неглубокой сульфатации. Как уже говорилось, ненормальная сульфатация сопровождается переходом мелкокристаллического сульфата свинца в труднорастворимые кристаллы крупных размеров.
Вообще интенсивность разложения сульфата свинца тем слабее, чем меньше поверхность кристаллов по сравнению с их массой. В связи с этим ликвидация сульфата (десульфатация) - процесс медленный и вести его надо пропуская через аккумуляторы небольшой ток в течение длительного времени.
При этом способе аккумуляторы лучше долить дистиллированной водой до уровня несколько выше обычного. Затем батарею включают на заряд током, равным 0,1 С20 и ведут его до тех пор, пока напряжение на большинстве аккумуляторов не достигнет 2,4 В. Затем заряд прекращается и батарея оставляется в покое на 1 час для выхода газов из пор активных масс.
После этого аккумуляторная батарея снова включается на заряд, но уже током равным 0,01 Сго. Такое снижение тока практически устраняет газовыделение из пор активных масс и существенно облегчает переход сульфата в исходные активные материалы.
При малых токах весь процесс идет достаточно медленно и серная кислота, образующаяся в результате зарядных реакций в порах, успевает выходить из них в окружающий пластины раствор электролита, несмотря на то, что поры в активных массах значительно сужены в результате сульфатации. Вследствие этого плотность электролита в порах растет медленно и, как результат, медленно повышается напряжение аккумуляторов. В результате процесс десульфатации рассматриваемым способом может продолжаться несколько суток.
В конце режима, когда весь, или почти весь, сульфат свинца будет превращен в исходные активные материалы, газовыделение начинает усиливаться, а значения напряжения и плотности электролита - стабилизироваться. Их постоянство в течение 3-10 часов свидетельствует об окончании процесса десульфатации и необходимости прекратить заряд.
Положительный эффект от лечения с глубоким разрядом обусловлен тем, что при глубоком длительном разряде с последующим зарядом удается задействовать более глубокие слои активной массы.
Лечение проводится следующим образом. Сначала аккумуляторы заряжают током 0,1 С20. После того, как напряжение вырастет до 2,4 В на аккумулятор, зарядный ток уменьшают в два раза. Заряд этим током продолжают до двухчасового постоянства напряжения и плотности электролита. Затем заряд прекращают и оставляют аккумуляторы в покое на 1 час.
После паузы заряд продолжают тем же током 0,05 Сго до начала интенсивного газовыделения и прекращения повышения напряжения. Далее снова делают паузу 1 час, после которой опять заряжают аккумуляторы этим же током с последующей паузой. Такие заряды с паузами прекращаются после того, как при очередном включении аккумуляторов на заряд после паузы интенсивное газовыделение начнется не позднее, чем через 30-40 сек, а напряжение вскоре достигает значения, которое наблюдалась в конце предыдущего заряда (до последней паузы).
После окончания заряда аккумуляторная батарея разряжается током 0,02 С20. Разряд продолжается до тех пор, пока напряжение худшего по состоянию аккумулятора не достигнет 1, 8 В. После этого разряд прекращают и после часового перерыва заряжают в том же режиме, что и до разряда.
Такие лечебные циклы повторяют до тех пор, пока емкость, получаемая от аккумуляторной батареи, не перестанет увеличиваться. Возможно, Вам придется провести 7-8 циклов „заряд-разряд". Их количество зависит от степени и застарелости сульфатации, потери емкости, Однако, по утверждению некоторых авторов, таким способом удается восстановить емкость тех аккумуляторных батарей, у которых она снижена из-за сульфатации на 30-50%.
В процессе циклов по рассмотренному методу возможно снижение отдаваемой емкости в одном из разрядов. Это временное явление и при дальнейшей работе с аккумуляторной батареей емкость будет снова возрастать. Заряд в дистиллированной воде может быть выполнен по одному из двух вариантов.
В первом варианте аккумуляторную батарею разряжают током, равным 0,05 С20 до достижения напряжения 1,75 В на самом плохом по состоянию аккумуляторе. Затем выливают электролит и промывают аккумуляторы дистиллированной водой. Промытая батарея заливается чистой дистиллированной водой и через 1 час после этого ставится на заряд током, равным 0,033 С20.
Заряд продолжается до достижения постоянства напряжения и плотности электролита в течение одного часа. После заряда доводят плотность электролита до нормальной величины путем доливки электроолита с более высокой плотностью (например, 1,400 г/см3).
Для проверки полученного результата аккумуляторной батарее дают разряд током двадцатичасового режима (0,05 С20) до напряжения 1,75 В на самом быстро разряжающемся аккумуляторе с последующим нормальным зарядом. Если полученные результаты Вас не удовлетворили, то трудоемкую процедуру придется повторить, начиная с замены электролита дистиллированной водой и, возможно, сделать это придется несколько раз.
Перед зарядом в дистиллированной воде по 2-му варианту аккумуляторную батарею разряжают так же, как описано для первого варианта. Затем выливают электролит, промывают батарею и заливают ее дистиллированной водой. Через 1 час после заливки батарею ставят на заряд таким током, чтобы напряжение не превышало 2,3 В на аккумулятор.
В начале заряда концентрация электролита будет очень низкой, поскольку его подкисленность обеспечивается только за счет серной кислоты из электролита, оставшегося в порах активных масс и сепараторов. Плотность электролита будет едва превышать 1,000 г/см3.
Электропроводность такого раствора очень мала и, следовательно, внутреннее сопротивление самого аккумулятора будет очень высоким. В связи с этим начальный зарядный ток имеет небольшое значение, но постепенно, в процессе разложения сульфата свинца, концентрация раствора электролита будет повышаться, ток будет расти и начнется десульфатация аккумуляторов.
В это время необходимо следить за током, поскольку его интенсивный рост может привести к чрезмерному нагреву электролита. В этом случае нужно либо несколько уменьшить ток, либо сделать временный перерыв в заряде.
После того, как плотность электролита возрастет до 1,12 г/см3 ток заряда необходимо снизить до 0,033 С20 и продолжить заряд до постоянства напряжения и плотности электролита в течение 2 часов. Затем аккумуляторную батарею ставят на разряд током, равным 0,19 С20, и ведут его 2 часа. После этого возобновляют заряд током, при котором напряжение на каждом аккумуляторе не будет превышать 2,3 В до стабилизации значения напряжения и плотности электролита в течение 2 часов. После этого вновь включают батарею на разряд в течение 2 часов тем же током, а потом снова заряжают.
Такие циклы „заряд-разряд" повторяют до тех пор, пока на двух последних зарядах значения напряжения и плотности электролита будут повторяться. После этого доводят плотность электролита до нормальной и для перемешивания электролита ставят батарею на заряд на 10-15 мин. Затем проводят контрольный разряд так же, как по первому варианту.
В случае необходимости, весь процесс повторяют, т.е. опять выливают электролит, промывают аккумуляторную батарею, заливают дистиллированную воду и т. д. Описанные лечебные мероприятия повторяют до тех пор, пока не будут получены удовлетворяющие Вас результаты.
Переполюсовка аккумуляторов состоит в том, что полярность его пластин меняется на обратную и положительный вывод переполюсованного аккумулятора становится отрицательным, а отрицательный, соответственно, -положительным.
Переполюсовка обычно происходит из-за невнимательного, небрежного обращения с аккумуляторной батареей в результате чрезмерно глубокого разряда. В этом случае напряжение аккумуляторов, обладающий меньшей емкостью, чем остальные („отстающие"), понижается значительно быстрее и может достигнуть нуля в то время, как у других оно будет намного больше установленной конечной величины. При продолжении разряда ток для отстающих аккумуляторов становится зарядным, но заряжает он их уже в обратном направлении. Положительные пластины становятся отрицательными, а отрицательные - положительными.
Аккумуляторная батарея может перепол юсоваться так же и в том случае, если она будет неверно подключена к зарядному устройству: положительный вывод батареи - к отрицательному выводу устройства, а отрицательный - к положительному, т. е. подвергнута „заряду" током обратного направления.
В результате переполюсовки происходит разрушение активных масс и, естественно, уменьшение срока службы аккумуляторной батареи. Поэтому для нормальных аккумуляторов явление переполюсовки крайне нежелательно и вредно. Однако, в некоторых случаях, разрушительный эффект переполюсовки может быть использован во благо для „безнадежных" аккумуляторов.
Практика показала, что специально проведенная неглубокая переполюсовка иногда позволяет повысить емкость аккумуляторов (главным образом, в тех случаях, когда емкость ограничивается состоянием отрицательных пластин). Поэтому в ситуации, когда описанные выше лечебные мероприятия не привели к положительному результату и остается только менять батарею, попробуйте этот „варварский" метод.
В том случае, если в Вашей батарее 1-2 отстающих аккумулятора, их можно переполюсовать путем глубокого разряда, следя за тем, чтобы не переполюсовались нормальные аккумуляторы, т. е. разряд следует прекратить при возникновении угрозы переполюсовки худшего из нормальных аккумуляторов.
При необходимости переполюсовки всей аккумуляторной батареи ее необходимо „заряжать" в обратном направлении. Однако в данном случае батарею следует подключить к зарядному устройству через балластное сопротивление, поскольку в противном случае два источника энергии (батарея и зарядное устройство) окажутся короткозамкнутыми.
После переполюсовки и заряда необходимо провести лечебные мероприятия с контрольным разрядом для определения полученных результатов.
Литература: В. Ю. Грачев - Как продлить срок службы аккумулятора.
