Автомобильные свинцово-кислотные аккумуляторы со временем теряют емкость. Это происходит по нескольким причинам, одной из которых является процесс сульфатации – нарастания на поверхности пластин слоя кристаллов сульфата свинца (PbSO4). В отличие от других факторов, приводящих к старению АКБ, сульфатация обратима. После ликвидации ее последствий восстановить емкость батареи вполне реально.
- Что такое сульфатация, причины и возможные последствия
- Явные признаки, что батарее нужна помощь
- Какие существуют способы десульфатации аккумулятора
- Описание десульфатации зарядным устройством
- Как сделать десульфататор своими руками
- Простой десульфатор
- Зарядно-десульфатирующий автомат
- Советы эксплуатации и сборке
Что такое сульфатация, причины и возможные последствия
Во время заряда, разряда, а также холостого хода свинцово-кислотного аккумулятора в нем происходят химические реакции с участием активных веществ:
- свинца (пластины);
- оксида свинца (обмазка пластин);
- электролита (серной кислоты).
В результате реакций при разряде происходит образование сульфата свинца (PbSO4) и воды. Плотность электролита при этом падает. Когда аккумулятор подключают к зарядному устройству, реакция протекает в обратном направлении – из сульфата свинца и воды получается свинец, его оксид и серная кислота. За счет ее образования плотность электролита повышается.
В теории PbSO4 образуется во время разряда и полностью расходуется во время зарядки. На самом деле первая реакция протекает даже при разомкнутой внешней цепи за счет саморазряда, и количество выделяющегося сульфата свинца зависит от многих факторов (в том числе, от температуры, возраста АКБ и т.п.). Во время пополнения энергии полной компенсации не происходит, в итоге со временем происходит накопление кристаллов на поверхности пластин. Этот процесс можно замедлить грамотной эксплуатацией и своевременным обслуживанием батареи, а можно ускорить небрежным отношением к аккумулятору. Особенно усугубляет ситуацию частый (да и разовый) глубокий разряд.
Сульфатация – явление однозначно вредное. Кристаллы PbSO4 покрывают часть площади пластин батареи, «маскируя» активную часть и исключая ее из реакций. Емкость батареи при этом падает.
Явные признаки, что батарее нужна помощь
Первым признаком образования налета является снижение емкости батареи. Подзаряжать ее приходится чаще, сам процесс пополнения энергии занимает меньше времени. При подозрении на сульфатацию, можно вывернуть пробки каждой банки и, подсвечивая фонарем, осмотреть пластины. Белесый нарост обнаруживается визуально.
К необслуживаемым батареям (гелевым, кальциевым, AGM) такой способ неприменим – у них нет пробок и нет другой возможности осмотреть пластины без нарушения конструкции, поэтому последствия осаждения кристаллов не будут заметны, пока налет не начнет вылезать на клеммы. Поэтому о наличии слоя сульфатов можно лишь косвенно судить по потере емкости.
Вопреки распространенному мифу, сульфатация происходит и в таких АКБ, потому что они по сути своей являются обычными свинцово-кислотными батареями, только имеют особую конструкцию, либо электролит в них загущен специальными присадками до состояния геля. Только этот процесс в них происходит медленнее (в том числе, за счет меньшей склонности к саморазряду), но не исключен полностью.
Какие существуют способы десульфатации аккумулятора
Самый очевидный способ удалить нарост сульфата свинца – очистить его механически. Но очевидный – не значит самый простой. Для удаления PbSO4 надо разобрать каждую банку, а конструкция современных батарей этого не допускает. Придется добираться до пластин, варварски распиливая корпус аккумулятора. Но самое сложное – повторная сборка. Надо соблюсти зазоры между положительными и отрицательными электродами, с одной стороны не допуская замыканий, с другой – выдерживая размеры для нормальной упаковки в корпус.
Более щадящий метод – химический. Для этого подойдут вещества, вступающие в реакцию с сульфатом свинца. Самое доступный из подобных препаратов – «Трилон Б», имеющий сложную химическую формулу.
Вещество надо растворить в химически инертной посуде (с металлом «Трилон Б» вступает в реакцию) в дистиллированной воде. Для приготовления препарата надо взять:
- 1,2 литра воды;
- полтора литра аптечного аммиака 10% (нашатырного спирта);
- 60 грамм кристаллического порошка «Трилон Б».
Если удастся раздобыть 25% раствор аммиака, то пропорции будут несколько другими:
- 2,3 литра воды;
- 600 мл аммиака;
- 60 грамм «Трилона».
Электролит из всех элементов надо слить и промыть банки дистиллированной водой. Потом внутрь каждого отсека залить приготовленный раствор.
Все процедуры надо производить в соответствии с требованиями охраны труда – пользоваться защитными очками и резиновыми перчатками, а также спецодеждой.
Раствор надо держать внутри банок не более часа, во время процедуры возможен разогрев состава, выделение газа и выплескивание горячего состава. По окончании процесса надо слить отработанный раствор, несколько раз промыть внутреннее пространство дистиллированной водой. Можно заливать электролит и пробовать заряжать АКБ.
Эти способы можно применять для обслуживаемых аккумуляторов. Для АКБ без доступа к электролиту (AGM, гелевые и т.п.), надо применять электрохимические способы очистки (они подойдут и для обычных батарей).
Описание десульфатации зарядным устройством
Самым щадящими и безопасными являются электрохимические методы десульфатации, которые производятся посредством зарядника для АКБ. Распространены два подобных способа десульфатации. При первом электролит полностью сливается из банок батареи и заменяется дистиллированной водой. После этого начинается заряд малым током (в пределах 0,5 ампера).
Эту процедуру можно выполнить простым зарядным устройством с возможностью ручной регулировки тока, но этот метод имеет несколько недостатков:
- необходим постоянный контроль над процессом – чтобы ток не увеличился свыше 0,5 ампера;
- процедура длится долго – до нескольких суток в зависимости от емкости АКБ.
Удобнее производить десульфатацию с помощью ЗУ, имеющего данную функцию. Здесь зарядка номинальным током чередуется с разрядкой небольшим током. Но такие зарядники стоят значительно дороже обычных.
Как сделать десульфататор своими руками
При наличии умелых рук и определенной квалификации можно сделать ЗУ с режимом десульфатации самостоятельно.
Простой десульфатор
Если у пользователя уже есть зарядное устройство, для десульфатации можно собрать отдельный прибор. Он получится несложным.
Основой схемы служит понижающий трансформатор с однополупериодным выпрямителем на параллельно включенных диодах VD1, VD2. Во время положительной полуволны сетевого напряжения напряжение на базе транзистора VT1 растет. При достижении определенного порога он открывается и через аккумулятор, подключенный к зажимам X1 и X2, начинает течь зарядный ток. Его величина определяется порогом открывания транзистора VT1 и регулируется потенциометром R2. При отрицательном полупериоде транзистор закрыт, и аккумулятор разряжается через резистор R3 (ток задается номиналом резистора). Таким способом чередуется заряд аккумулятора номинальным током и разряд пониженным.
В приборе можно применить трансформатор ТС-180, который использовался в ламповых телевизорах. Все вторичные обмотки удаляются, вместо них проводом толщиной не менее 2 мм наматываются две вторичные обмотки по 40 витков на разных стержнях сердечника и соединяются последовательно. Так обеспечится ток не менее 10 А.
Транзистор можно использовать любой структуры n-p-n с достаточным током коллектора. Его надо установить на радиаторе. Для контроля тока и напряжения надо установить стрелочные или цифровые приборы:
- ампермер на ток до 12..15 А;
- вольтметр на напряжение 16..20 вольт.
Резистор должен быть мощностью не менее 10 ватт. Можно применить резистор типа ПЭВ, а можно составить его из нескольких параллельно включенных двухваттников (не менее 5).
Собрать прибор можно навесным монтажом, а можно разработать печатную плату, но это не очень целесообразно. Корпус можно сделать любой или подобрать готовый. Его конструкция не должна затруднять воздухообмен с окружающей средой.
Зарядно-десульфатирующий автомат
Можно производить десульфатацию аккумулятора зарядным устройством – в таком приборе совмещаются две функции. Такая схема несколько сложнее, но аппарат «2 в 1» универсален, а в некоторых случаях более удобен.
Основой прибора служит тот же понижающий трансформатор с однополупериодным выпрямителем на диоде 1VD1. Окончание заряда контролируется узлом на микросхеме 1DA1 (554СА3), которая представляет собой недорогой и распространенный компаратор. Напряжение аккумулятора сравнивается с образцовым напряжением, которое задает стабилитрон 1VD11. Уровень срабатывания компаратора определяется положением движка подстроечного резистора R16. Когда компаратор срабатывает, на его выходе 9 появляется низкий уровень, зажигается светодиод оптрона U1, на управляющем электроде симистора 1VD1 исчезает управляющее напряжение. При ближайшем переходе сетевого напряжения через ноль симистор отключается. Заряд закончен. Прибор переводится в ручной режим замыканием тумблера SA2, при этом симистор открыт всегда.
Режим десульфатации включается тумблером 1SA1 (функция может быть активна только при включении устройства в сеть, за этим следит своими контактами реле К1). Во время отрицательно полуволны аккумулятор разряжается через резистор 1R11, его номинал определяет ток разряда.
Советы эксплуатации и сборке
Требования к силовому трансформатору аналогичны требованиям предыдущей схемы. Диод 1VD1, тиристор 1VS2 и симистор 1VS1 надо установить на радиаторы. Мощный резистор 1R11 может быть любым (одиночным или составным), а 1R1 – обязательно проволочным. Не помешает установка в корпусе вентилятора. Запитать его можно от линии +12 вольт. Резистор 1R6 устанавливается на передней стенке корпуса, там же надо смонтировать вольтметр и амперметр.
Для наглядности рекомендуем серию тематических видеороликов.
Десульфатация может существенно продлить жизнь аккумуляторной батареи. Провести ее можно в домашних условиях, а самым безопасным и эффективным методом является электрохимический. При наличии квалификации прибор для выполнения такой процедуры можно изготовить самостоятельно.
