Просто о аккумуляторах

Аккумулятор: предотвращение преждевременного старения

2.1. Введение

Я люблю двигатели. Когда они работают не так, как надо, вы можете послушать их, и осмотреть, и понюхать, и затем разобрать. Некоторые части могут быть заменены, восстановлены или переоборудованы. Тогда соберете все это снова, и двигатель заработает! 

С батареей Вы не можете сделать этого. Батарея - скрытный продукт. Со стороны нам нечего сказать о его качестве, возможном старении или состоянии заряда. Также невозможно разобрать его на части. Его, конечно, можно распилить и открыть, но это навсегда разрушит его, и только высококвалифицированные специалисты смогут проанализировать его содержимое и в некоторых случаях, смогут отследить причину отказа. 

Батарея, если она выходит из строя, должна быть заменена. Вот и всё.

Батарея дорогая, громоздкая и очень очень тяжелая. Подумайте: имея 10 литров дизельного топлива (8,4 кг) и дизель-генератор вы можете зарядить батарею 24 V 700 Ач (Результирующая мощность: 16,8кВтч;    24 x 700 кВтч). Такая батарея имеет объем 300 dm3 (300 л) и весит 670 кг! 

Кроме того, батареи очень уязвимы. Избыточная зарядка, недостаточная зарядка, слишком глубокая разрядка, слишком быстрая зарядка, чрезмерная температура…. Все эти проблемы могут возникнуть, и последствия могут быть катастрофическими.

Наша цель - объяснить, почему батареи выходят из строя и что нужно сделать, чтобы они работали дольше. И если вы хотите заглянуть внутрь неисправной батареи, не открывайте ее самостоятельно. Это очень грязная работа, и по цене новой пары брюк (серная кислота батареи испортит их) купите книгу Найджела Колдера, «Руководство по эксплуатации и ремонту катеров», и насладитесь многочисленными неисправностями аккумуляторных батарей в главе 1.

неправильная эксплуатация аккумуляторной батареи2.2 Химические процессы в аккумуляторной батарее

2.2.1. Что происходит в ячейке при ее разряде

По мере того как элемент разряжается, сульфат свинца образуется как на положительных, так и на отрицательных пластинах за счет поглощения кислоты из электролита. Количество электролита в элементах остается неизменным. Однако содержание кислоты в электролите уменьшается, что заметно по изменению удельного веса. 

2.2.2. Что происходит во время зарядки

Во время зарядки процесс выполняется в обратном порядке. На обеих пластинах выделяется кислота, в то время как положительная пластина превращается в оксид свинца, а отрицательная пластина - в пористый губчатый свинец. После зарядки батарея больше не может поглощать энергию, и любая дополнительно добавленная энергия используется для разложения воды на газообразный водород и кислород. Это чрезвычайно взрывоопасная смесь, которая объясняет, почему присутствие открытого пламени или искр вблизи аккумулятора во время зарядки может быть очень опасным.

2.2.3. Процесс диффузии

Когда батарея разряжается, ионы должны проходить через электролит и через активный материал пластин, чтобы войти в контакт со свинцом и оксидом свинца, которые еще не были химически превращены в сульфат свинца. Это движение ионов через электролит называется диффузией. Когда батарея заряжается, происходит обратный процесс. Процесс диффузии относительно медленный, и, как вы можете себе представить, химическая реакция сначала будет происходить на поверхности пластин, а затем (тоже медленно) глубоко внутри активного материала пластин.

2.2.4. Срок службы

В зависимости от конструкции и использования срок службы батареи составляет от нескольких лет до 10 и более. Основными причинами старения батарей являются:

- Потеря активного материала. Интенсивная циклическая работа (разрядка и перезарядка аккумулятора) является основной причиной этого. Эффект повторяющегося химического преобразования активного материала в решетке пластин имеет тенденцию к снижению когезии,  активный материал осыпается с пластин и опускается на дно батареи.

- Коррозия сетки положительных пластин. Это происходит, когда батарея заряжается, особенно в конце цикла зарядки, когда напряжение высокое. Это также - медленный, но непрерывный процесс, когда батарея - заряжается плавающим зарядом. Окисление увеличит внутреннее сопротивление и, наконец, приведет к распаду положительных пластин.

- Сульфатация. В то время как предыдущие две причины старения батареи не могут быть предотвращены, сульфатация не должна происходить, если о батарее заботятся правильно. Когда аккумулятор разряжается из активной массы на положительных и отрицательных пластин оседают очень маленькие кристаллы сульфатов. Когда они остаются разряженными, эти кристаллы имеют тенденцию расти и затвердевать, образуя непроницаемый слой, который невозможно преобразовать обратно в активный материал. В результате емкость батареи уменьшается, пока батарея не станет бесполезной.

2.3. Наиболее распространенные типы свинцово-кислотных аккумуляторов