Работа АКБ по накоплению и расходу энергии основана на обратимой электрохимической реакции. При этом должен соблюдаться баланс, все компоненты участвовать в энергообмене. Сульфатация представляет образование нерастворимого осадка на поверхности пластин аккумулятора в виде твердого налета. Из процесса выводится свинец, кислотный остаток SO4, снижается концентрация электролита. Оседая на пластинах, осадок повышает сопротивление, мешает передаче заряда. В результате устройство теряет емкость. Как обнаружить и устранить сульфатацию аккумулятора?
Как определить сульфатацию аккумулятора
Причины появления белого отложения на пластинах аккумулятора, сульфатации, связаны с нарушением правильной эксплуатации. В период разряда кристаллы PbSO4 образуются всегда, но они малого размера. При зарядке АКБ они снова ионизируются, токопроводная поверхность очищается.
Сульфатация пластин аккумулятора происходит, если есть причины:
- Глубокий разряд приводит к укрупнению кристаллов, которые не разрушаются при зарядке.
- Низкие температуры приводят к хроническому недозаряду аккумулятора. Холодный электролит теряет скорость химической реакции. Если поездки короткие, простои длинные – все предпосылки для сульфатации аккумулятора.
- Высокая температура летом в подкапотном пространстве ускоряет все процессы, в том числе и образование больших кристаллов сульфата свинца в разряженной батарее.
- Хранение недозаряженного кислотного аккумулятора приведет к постепенному росту и уплотнению кристаллов в результате саморазряда. При этом подзарядка не производится, кристаллы не разрушаются.
- Низкий уровень электролита в банках, плохое качество электролита.
- Добавление концентрированной кислоты для уменьшения сульфатации только увеличит размер забитой поверхности.
Чем раньше определить появление сульфатации на пластинах кислотного аккумулятора, тем легче разрушить осадок, освободить доступ к приемнику заряженных частиц. Как это сделать?
Периодически необходимо осматривать банки необслуживаемого аккумулятора – коричневато-белесый налет на пластинах хорошо просматривается через открытую пробку. Сульфатация ведет к потере емкости. Явные признаки – зарядка автомобильного аккумулятора происходит в течение часа, банки кипят. После зарядки АКБ не запускает двигатель, быстро разряжается лампой подсветки. На корпусе, вокруг пробок, на клеммах, образуется белый налет, электролит кипит в аккумуляторе, установленном в гнездо. Емкость аккумулятора снижается, это можно установить замерами напряжения на клеммах хх и под нагрузкой.
Все перечисленные признаки сульфатации характерны и для кальциевых необслуживаемых аккумуляторов, но в большей степени. Два-три глубоких разряда, и кальциевая батарея придет в полную негодность. Здесь образуется не только свинцовый осадок, но гипс, что хуже. Проблема проявляет себя уменьшением емкости, малым временем зарядки.
Видео
Предлагаем посмотреть полезное видео о сульфатации аккумулятора.
Положительные пластины приобретают светло-коричневую окраску, на поверхности пластины возникают белые пятна. Отрицательные пластины становятся беловато-серыми и набухают. Сульфатация аккумулятора вызывает значительное повышение сопротивления активной массы пластин и, следовательно, общего сопротивления аккумулятора. Вследствие этого напряжение засульфатированного аккумулятора в начале заряда может повыситься при нормальном зарядном токе. При этом аккумулятор сразу начинает «кипеть».
При очень глубокой сульфатации, когда сульфат образует сплошную корку на поверхности пластин, аккумулятор может полностью потерять проводимость.
Возможные причины сульфатации:
1 Колебание температуры.
На свинцовые аккумуляторы не столь вредное влияние оказывает пониженная или повышенная температура, как ее колебание.
Дело в том, что сульфат свинца обладает сравнительно малой растворимостью в растворе серной кислоты. Интенсивность этой растворимости сильно повышается вместе с ростом температуры. При повышении температуры часть сульфата, находящегося на пластинах, растворяется, а при последующем охлаждении сульфат начинает выпадать из раствора и оседать на пластинах. Выпадающий из раствора сульфат в основном будет оседать на тех местах поверхности пластин, где уже имеются мелкие частички кристаллического сульфата. При повторяющемся колебании температуры раствора этот процесс тоже будет повторяться, в результате чего мелкие частички сульфата будут постепенно превращаться в крупные кристаллы сернокислого свинца (сульфата), которые при обычном заряде не восстанавливаются. Емкость аккумулятора в этом случае понижается не только за счет уменьшения количества активной массы, которая принимала участие при разряде и заряде, а теперь, превратившись в крупно кристаллический сульфат, стала инертной. Емкость аккумулятора понижается также еще и потому что активная масса, лежащая под крупными кристаллами, не может принимать активного участия в реакциях, сопровождающих процессы заряда и разряда.
Для процесса образования сульфата под влиянием колебания температуры раствора характерно, что крупные кристаллы сульфата образуются медленно и не столько на поверхности пластин, сколько в глубине пор активной массы. Это особенно вредно отражается на положительных пластинах, износ которых в связи с этим ускоряется .
Читать также: На какой высоте вешать бра над диваном
2 Повышенная плотность раствора серной кислоты.
Между тем в некоторых случаях обслуживающий персонал при обнаружении аккумуляторов с пониженной плотностью раствора серной кислоты, не задумываясь над причинами такого понижения, доливает в аккумулятор раствор серной кислоты вместо воды. Этого делать нельзя, так как понижение удельного веса раствора у некоторых аккумуляторов чаще всего связано с явлением частичной сульфатации и требует не доливки раствора серной кислоты, а лечения аккумулятора – устранения начавшейся сульфатации.
При очередном уравнительном или контрольном разряде у такого аккумулятора плотность раствора серной кислоты обычно оказывается значительно выше, чем у других аккумуляторов.
Присутствие чрезмерно большого количества сульфата препятствует нормальной диффузии раствора серной кислоты, возникает неравномерность в распределении сульфата в слое активной массы пластин и нормальное восстановление его при последующем заряде не достигается.
3 Пониженный уровень раствора серной кислоты в аккумуляторах.
Раствор серной кислоты должен всегда покрывать пластины так, чтобы их верхняя часть не оголялась. Если вследствие недосмотра или течи аккумуляторного сосуда уровень раствора серной кислоты длительное время понизится настолько, что верхняя часть пластин окажется на открытом воздухе, то эта часть пластины через некоторое время может прийти в негодность вследствие глубокого саморазряда (сульфатации), а затем под влиянием оставшейся в порах серной кислоты может просто подвергнуться разрушению.
Если пребывание части пластины на воздухе было кратковременным, то после доливки воды до нормального уровня такие пластины можно привести в нормальное состояние. При длительном нахождении на воздухе особенно страдают минусовые пластины, активная масса которых превращается в жидкую кашицу, выползающую через перфорацию и падающую на дно сосуда.
Длительное пребывание аккумуляторов в разряженном или недозаряженном состоянии. Заряд разряженных аккумуляторов необходимо начать не позднее как через 12 и в крайнем случае 24 ч после окончания разряда.
Но если разряженные на 50% или, тем более, полностью разряженные аккумуляторы оставлять долгое время без заряда, то возникает сульфатация аккумуляторов. Особенно интенсивен процесс сульфатации губчатого свинца у отрицательных пластин. Здесь множество мельчайших частичек этого свинца (неиспользованного при разряде) вследствие большой поверхности соприкосновения с кислотой постепенно сульфатируются. При этом происходит внешне малозаметное выделение водорода. Чем выше температура и плотность раствора серной кислоты, тем этот процесс протекает с большей интенсивностью. В глубине пор активной массы пластин кристаллы сульфата растут. Из мелкозернистого он превращается все больше в крупнокристаллический, почти не поддающийся восстановлению при последующих нормальных зарядах.
Длительное же, исчисляемое месяцами, пребывание аккумуляторов не только в разряженном, но и в недозаряженном состоянии, ведет к потере емкости из-за возникновения крупнокристаллического сульфата в активной массе пластин обеих полярностей.
Уместно будет помнить то, что после любого разряда глубокого или не глубокого, кратковременного, но большим током или же длительного малым током – при всех условиях батарея должна быть заряжена, чтобы получить полное восстановление не должна подвергаться вновь существенным разрядам.
Длительное пребывание аккумуляторов в разряженном состоянии по своим результатам подобно состоянию, когда аккумуляторы получают систематические недозаряды. У недозаряженного аккумулятора остается в активной массе некоторое количество сульфата свинца. Если недозаряды будут повторяться при каждом заряде, то кристаллы сульфата по своей величине и по количеству будут непрерывно расти. Бороться с недозарядами легко – надо соблюдать важнейшее для аккумуляторов правило: заряд аккумуляторов должен быть полным и должен проверяться по всем признакам – по количеству полученной при разряде и возвращенной при заряде емкости (с учетом коэффициента отдачи), по длительному постоянству напряжения и плотности раствора электролита в конце заряда, еще и по равномерному газированию («кипению») пластин обеих полярностей.
4 Частые глубокие разряды.
При эксплуатации аккумуляторов в режиме заряд – разряд наилучшие результаты для предохранения аккумуляторов от сульфатации получают, если снимается с них систематически емкость не превышает 75 – 80% от номинальной.
5 Частые заряды током большой величины.
При заряде аккумуляторов током большой величины не весь сульфат на пластинах успевает разложиться, потому что электрохимические реакции тем и отличаются, что они требуют определенного (и по сравнению с обычными химическими реакциями довольно большого) времени для их осуществления. При большой силе зарядного тока признаки конца заряда (постоянство напряжения и удельного веса раствора серной кислоты) могут наступить до того, как закончится полное восстановление сульфата на пластинах обеих полярностей.
В порах активной массы пластин при больших зарядных токах сильно и интенсивно повышается плотность раствора серной кислоты. В концентрированном растворе сульфат, не разлагаясь, легко растворяется, а при последующем разряде в связи с уменьшением его концентрации в порах сульфат выпадает из раствора в виде кристаллов, которые при обычном заряде не переходят в губчатый свинец и двуокись свинца. Таким образом, количество активной массы уменьшается, емкость аккумулятора тоже. Интенсивности протекания этих вредных для аккумулятора процессов способствует и то, что при заряде большими токами температура аккумулятора повышается значительно больше, чем при разряде токами той же величины.
Читать также: Нарезка шлицов на валу станок
Способы устранения сульфатации.
Для того чтобы предупредить образование большого количества сульфата, лучше практиковать регулярно проводимые в порядке профилактики уравнительные заряды.
Устранение ненормальной сульфатации посредством перезаряда аккумуляторов слабым током. Аккумуляторы, которые надо лечить, чтобы устранить ненормальную сульфатацию, должны быть предварительно тщательно обследованы для установления того, что причина сульфатации не в загрязнении раствора серной кислоты. Процесс десульфатации – это процесс относительно медленный, и потому его надо вести, посылая в аккумулятор очень длительное время ( НЕСКОЛЬКО СУТОК) ток небольшой величины.
Автомобилисты часто сталкиваются с такой проблемой, как сульфатация аккумулятора. По сути, это вполне естественный процесс, возникающий при использовании АКБ. Устройство из-за этого теряет емкость. Однако сульфатация бывает и ускоренной. В таком случае аккумулятор может очень быстро прийти в негодность. Поэтому важно знать о правилах ухода за батареей, чтобы она прослужила максимально долго.
Сульфатация пластин аккумулятора – как устранить?
Итак, главная беда свинцовых аккумуляторов с электролитом из серной кислоты, сульфатация. Пока налет незначительный, его можно снять в домашних условиях. Кристаллы забили пористую поверхность свинца. Извлечь их можно, только разложив на ионы и направив на разные электроды. Используется:
- воздействие реверсивными токами или восстановление АКБ импульсными зарядами;
- десульфатация током малой величины длительное время;
- химические растворители осадка;
- механическое удаление накипи на пластинах.
В домашних условиях для устранения сульфатации аккумулятра можно использовать длительное воздействие на батарею током силой 2-3 А, не допуская закипания банок. Процедура проводится в течение 24 часов и далее, пока плотность электролита не будет стабильной в течение 5-6 часов. Проведение 2-3 тренировочных циклов может вернуть емкость до 80 % не до конца забитой батарее.
Хорошо растворяется осадок сульфата железа в растворе этилендиаминтетрауксусной кислоты (трилон Б). Свинец в соли заменяется ионом натрия, и она становиться растворимой. Раствор готовят в соотношении 60 г порошка трилона Б + 662 мл NH4OH 25% + 2340 мл дистиллированной воды.
Чтобы снять сульфатацию, раствор в аккумулятор заливать на 60 минут, сразу после удаления электролита. Реакция в банках бурная, с нагреванием и кипением. После раствор слить, 3 раза промыть полости дистиллированной водой и залить свежий электролит. Если свинцовые пластины не разрушатся, произойдет полная очистка пластин.
Слабый налет может быть удален с использованием дистиллированной воды. Содержимое банок необходимо удалить полностью, слив в эмалированную посуду. Если в содержимом банки есть угольные крошки, он не восстановится, разрушены пластины.
Залить банки электролитом, оставить пробки открытыми, подключить ЗУ, установить напряжение 14 В. Добиться, чтобы кипение в банках было умеренным, и оставить на неделю – две под нагрузкой. Растворившийся осадок превращает воду в слабый электролит. Чтобы избавиться от сульфатации процедуру повторить несколько раз. Закончить очистку, как только растворится весь осадок на пластинах аккумулятора.
Одинарная и двойная переполюсовка используется в случаях, когда остальные методы очистки не помогли. Смена заряда пластин поможет растворит осадок за счет изменения направления движения электронов. Но этот способ разрушит батарею с тонкими свинцовыми обкладками. Для современных бюджетных моделей китайского производства не применяется.
При использовании специальных присадок, растворяющих осадок, необходимо точно следовать инструкции, работы проводить в вентилируемом помещении, пользоваться средствами личной защиты.
Почему не стоит доводить АКБ до состояния глубокого разряда
Разряд аккумуляторной батареи является вполне естественным и нормальным явлением. Ведь АКБ и созданы для того, чтобы накапливать энергию, отдавать её, а затем снова накапливать. И так циклично. То есть аккумуляторы являются многозарядными устройствами. Здесь не нужно менять АКБ всякий раз, когда она отдала заряд. Ведь она его восполняет.
Но конструкция современных аккумуляторов далека от совершенства. У неё есть ряд проблем и требований:
- не допускается перезарядка, поскольку это провоцирует осыпание пластин;
- крайне нежелательно довольно батарею до глубокого разряда;
- всегда важно поддерживать правильную плотность электролита;
- рабочая жидкость должна находиться на стабильном уровне;
- избегать замыкания банок и пр.
То, сколько сможет ещё проработать батарея, если возник глубокий разряд автомобильного аккумулятора, во многом зависит от самой АКБ, её текущего состояния и оперативности реанимационных действий.
Прежде чем узнать, что делать в такой ситуации, необходимо уточнить причину такой высокой опасности глубокого (полного) разряда стартерной батареи.
В кислотных АКБ содержится электролит, обладающий определённой плотностью. Электролит представлен в виде смеси из серной кислоты и дистиллированной воды.
Когда батарея разряжается, кислота постепенно начинает оседать на положительных свинцовых пластинах в виде соли. И чем разряд сильнее, тем активнее и объёмнее оказываются эти отложения. Плотность падает, существенно отличаясь от нормы.
Оптимальным показателем плотности принято считать 1,27 г/см³.
Глубокий разряд можно охарактеризовать как минимальный порог разряда АКБ, ниже которого опускаться уже попросту некуда. Если батарея посажена в ноль, внутри протекает химический процесс, стимулирующий оседание солей на поверхностях. Чтобы удалить отложения, необходимо при первой же возможности подключить АКБ к зарядному устройству. Или позволить начать заряжаться от генератора автомобиля.
Тем самым плотность нормализуется, кристаллы солей разрушаются, и работоспособность аккумулятора восстанавливается.
Казалось бы, при глубоком разряде можно просто подключить АКБ к зарядному устройству, и всё нормализуется. Это распространённое заблуждение.
При нулевом заряде плотность солей настолько увеличивается, что при последующей зарядке они уже не разрушаются, а прочно оседают на поверхностях пластин.
То есть свинцовая пластина практически полностью покрывается твёрдым солевым слоем. А поскольку зарядка батареи происходит за счёт взаимодействия свинца и электролита, то в такой ситуации АКБ заряжаться уже не будет.
Накапливать заряд такой аккумулятор уже не способен.
При каждом глубоком разряде АКБ теряет 2–3% своей ёмкости, которая уже не восстанавливается.
Из-за этого, когда аккумулятор переживает порядка 10 полных разрядов, на 30% ёмкости уже рассчитывать не приходится. При таких потерях накопленного заряда не хватит, чтобы запустить двигатель.
Глубоким считается разряд до 10,5–11 В. Именно этот порог считается критическим, когда активно начинает протекать процесс сульфатации. То есть начинает появляться осадок в виде кристаллов солей.
Как снять сульфатацию с автомобильного аккумулятора, инструментально
Десульфатацию аккумулятора проводят с помощью электрических импульсов, разрушающих структуру кристалла. При этом электролит не сливается. Важно только убедиться, что причиной потери емкости стало именно появление осадка сульфата свинца, не разрушение пластин или короткое замыкание.
Используя специальный зарядник, не потребуется дополнительных действий. Нужно установить и подключить батарею. Подача переменного заряда в соотношении 1:10 с установленной периодичностью постепенно очистит пластины. Процесс длительный, но результат отражается на дисплее информацией о восстановленной емкости.
Схема снятия сульфатации аккумулятором обычным зарядным устройством выглядит так:
- Довести уровень электролита но нормы дистиллированной водой.
- Подключить зарядное устройство, установить напряжение 14 В, 1 А, заряжать 8 часов.
- Замерить напряжение, если оно меньше 10 В, АКБ не восстановится. Оставить батарею «отдыхать» сутки.
- Подключить ЗУ 14 В 2,0-2,5 А, держать зарядку 8 часов. В результате должно быть напряжение на клеммах 12,7-12,8 В. Плотность электролита должна быть 1,13 г/см3
- Подключить сопротивление разрядки, снижая напряжение на клеммах не ниже 9 В.
Цикл повторять до тех пор, пока плотность электролита не повысится до 1,27 г/см3. За счет постепенного растворения кристаллов, вызвавших сульфатацию, пластины аккумулятора приобретают пористость. Как результат, удается убрать дополнительное сопротивление, восстановить работоспособность АКБ.
Профилактические меры
Срок службы любого аккумулятора примерно 5 лет. После этого срока процесс сульфатации неизбежен, но его можно немного замедлить. Для этого желательно соблюдать несложные правила эксплуатации.
- не оставляйте АКБ на длительное время без зарядки,
- не стоит злоупотреблять заряд большим током. Если возникнет необходимость, то лучше всего применить так называемый режим ускоренного заряда,
- не доводите батарею до полной разрядки,
- следите за уровнем электролита,
- особое внимание уделите АКБ в зимнее время.
Устранение сульфатации свинцовых аккумуляторов вручную
На старых аккумуляторах, там, где пластины были собраны в отдельные банки, редко, но применяется механическая очистка осадка. Как убрать сульфатацию вручную? Разбирается корпус аккумулятора, пластины из банок извлекают и чистят вручную. Именно так можно привести в порядок загипсованную батарею Ca+/Ca+, предварительно срезав болгаркой несъемную крышку.
Ручное снятие сульфатации аккумулятора дает лучший результат по сравнению с использованием химических присадок – они забирают свинец не только из отложений. Активная масса обедняется, срок службы АКБ уменьшается. Но при механической сборке есть опасность неточного выставления зазоров, последующего замыкания.
Всегда ли можно избавиться от сульфатации
У каждого устройства есть определенный эксплуатационный ресурс, который рано или поздно заканчивается. У свинцово кислотных батарей он чаще всего заканчивается из-за сульфатации. Этот процесс обратим, но полностью устранить сульфатацию нельзя. Часть активной массы электрода обязательно выпадет в осадок и не будет больше принимать участие в образовании тока, что особенно характерно для очистки химическими реактивами. Со временем количество реагентов, образующих ток, станет недостаточным для полноценного исполнения аккумулятором его функций, и никакая десульфатация уже не поможет.
Присадка в аккумулятор против сульфатации
Можно ли, и как избавиться или уменьшить сульфатацию пластин автомобильного аккумулятора, пользуясь присадками? Есть несколько составов, которые снижают сульфатацию аккумулятора, но отрицательно действуют на другие характеристики. В качестве добавок в электролит используются растворимые сульфаты активных металлов цинка, кадмия, олова, но они не снижают саморазряд и газоотделение. Применяются сложноорганические составы НТФ, ОЭДФ с сульфатами металлов в микродозах, как катализаторы процесса распада кристаллов сернокислого свинца. Химические присадки помогают избавиться от сульфатации необслуживаемого автомобильного аккумулятора кислотного типа.
Методы устранения
Процесс, при котором происходит ликвидация сульфатации пластин АКБ, специалисты называют десульфатацией. Все манипуляции, связанные с ней, делятся на несколько категорий:
- с применением электротока;
- с помощью химических веществ.
Среди химических средств особой эффективностью пользуется препарат Трилон В. Однако раствор на его основе приготовить трудно, поэтому способ так и не смог получить повсеместного распространения. В основном, им пользуются специалисты сервисов и опытные автомобилисты. Гораздо большую популярность сегодня имеют способы, при которых используется электроток.
Устранить сульфатацию аккумулятора иногда помогает высокоамплитудный импульсный ток. Под его влиянием электроны пластин АКТ начинают возбуждаться, и в итоге свинцовый сульфат попросту сбивается. Устройство для такой обработки можно приобрести практически в любом магазине автотоваров, но такая покупка может быть экономически нецелесообразной, потому что в запущенных ситуациях они не способны устранить сульфатацию.
Другой действенный способ — неоднократная подзарядка АКБ малыми токами. Для этой цели применяется специальное зарядное устройство, в котором есть возможность регулировать мощность выдаваемого тока.
Существуют и иные методы, но с ними справятся только бывалые водители.
