Свинцово-кислотным аккумуляторам уже более полутора столетий, но позиции в автомобилестроении они не сдают и по сей день. Главных причин тому две: низкая себестоимость и морозоустойчивость. Литий-ионный аккумулятор, пускай он и гораздо компактнее и легче при сопоставимой с свинцово-кислотным емкости, но стоит в разы дороже и уже при 0° С его емкость упадет вдвое (в то время как у свинцовой батареи это произойдет только при -30° С). И это не говоря уже о гораздо большей требовательности к условиям заряда и разряда.
Необслуживаемые кальциевые и AGM-аккумуляторы завоевывают все большую популярность, но АКБ традиционной конструкции с возможностью обслуживания все так же можно увидеть под капотом автомобиля. Контроль уровня и состояния электролита увеличивает ресурс аккумулятора, а самое главное – страхует от проблем зимой, что «рукастому» владельцу только в плюс.
Принцип действия аккумулятора
Говоря о плотности аккумуляторного электролита, нужно начать с самого принципа работы автомобильных аккумуляторов. Во время заряда-разряда в аккумуляторе протекают около 60 реакций, как утверждают исследования еще советских времен,но основной из них является только одна: в процессе разряда оксид свинца на катоде (отрицательном электроде) и свинец на аноде (положительном электроде) «забирают» сульфат-ионы из раствора серной кислоты, превращаясь в сульфат свинца, причем на катоде дополнительно образуется вода, а при заряде сульфат свинца, напротив, «отдает» сульфат-ионы в электролит.
Таким образом, во время разряда плотность электролита падает, при полном разряде между пластинами фактически остается дистиллированная вода, а во время заряда она возрастает. Тогда почему падает плотность раствора в аккумуляторе со временем, если эти процессы зеркальны?
Причина в том, что сульфат свинца, образующийся при разряде аккумуляторной батареи, не всегда полностью расходуется в ходе заряда. Особенно это заметно на морозе и после длительного пребывания батареи в разряженном состоянии: пластины покрываются сначала белыми разводами крупнокристаллического сульфата свинца, а затем эти кристаллы постепенно осыпаются вниз и в дальнейшей реакции, проходящей при зарядке, практически не участвуют.
Поэтому сульфатация пластин аккумулятора является однозначно вредным явлением. Снижается емкость аккумулятора, прочность пластин, а из-за падения плотности электролита батарея хуже набирает заряд: чем ниже плотность раствора, тем хуже проводимость. Полностью разряженный аккумулятор практически не принимает заряд – сопротивление электролита между его пластинами слишком велико.
Однако плотность может со временем и вырастать. Так как электролит – это не чистая серная кислота, а ее водный раствор, то при зарядке АКБ протекает еще одна реакция: банальный электролиз воды, малозаметный в начале цикла, но к концу идущий по нарастающей. Поэтому старые рекомендации по заряду обслуживаемых АКБ советовали дождаться «кипения» аккумулятора – резкого роста выделения кислорода и водорода в банках. Теряя воду, со временем электролит снизит свой уровень, а плотность его неизбежно возрастет – даже с учетом постепенного связывания серной кислоты на пластинах и в осыпи вода при «кипении» теряется быстрее.
Процедура обновления аккумулятора
Итак, приступаем непосредственно к повышению плотности электролита в нашем аккумуляторе. Аккумуляторная батарея состоит из шести емкостей, изолированных друг от друга, поэтому процедуру ее повышения надо производить с каждой последовательно. Не забываем надеть средства индивидуальной защиты. Затем последовательно открываем пробки всех банок. Рядом с рабочим аккумулятором ставим емкость для старого электролита.
Медицинской грушей из первой банки, желательно в мерный стакан, откачиваем отработанный электролит и сливаем в приготовленную емкость. Затем сначала в мерный стакан набираем такой же объем приготовленного электролита. В отверстие банки вставляем воронку и заливаем электролит повышенной плотности. Затем замеряем ее ареометром. Если она ниже нормативного показателя, то повторяем всю процедуру заново. То есть откачиваем получившуюся смесь и опять добавляем электролитическую жидкость. Если мы делаем эту процедуру летом, то надо будет вывести летнюю норму 1,25—1,27 г/см³. Для зимы ее надо будет поднять до 1,28—1,30 г/см³, в зависимости от климатических условий.
Некоторые нюансы, которые обязательно надо запомнить:
- плотность электролита замеряется у полностью заряженной аккумуляторной батареи, потому что в этом случае показания ее не изменяются;
- показания ареометра в каждой банке не должны отличаться более чем на 0,01 г/см³;
- нельзя переворачивать аккумулятор, чтобы не получить короткого замыкания;
- после замены электролитической жидкости надо произвести кратковременную зарядку аккумулятора для лучшего размешивания раствора.
Нормальная плотность электролита
Чистая серная кислота в аккумуляторах не используется – это чрезмерно опасно, значительно возрастает скорость сульфатации пластин даже при нормальной эксплуатации. Из эксплуатационных соображений плотность электролита аккумулятора выбрана такой, чтобы обеспечить возможность уверенной работы при отрицательных температурах, достаточную удельную емкость и скорость заряда.
При нормальных условиях (под которыми в физике принято понимать, среди прочего, температуру +20° С) плотность электролита в полностью заряженном аккумуляторе составляет 1,28-1,3 г/см3. Как можно видеть на приведенной иллюстрации, именно такая плотность обеспечивает наибольшую морозоустойчивость. Заодно заметно, что у полностью разряженного аккумулятора риск замерзания зимой очень велик – достаточно температуре опуститься ниже -5, как в электролите образовываются кристаллики льда.
Зимняя и летняя плотность электролита
Однако на практике измерение плотности электролита в аккумуляторе при строго заданной температуре невозможно: зимой в гараже плотность у исправного и заряженного аккумулятора увеличится, а летом, да еще и сразу после поездки, напротив, будет ниже. Поэтому принята система поправок при измерениях в зависимости от температуры аккумулятора, которая отображена в таблице ниже.:
| Температура электролита, °С | Поправка, г/см3 |
| От –40 до –26 | –0,04 |
| От –25 до –11 | –0,03 |
| От –10 до +4 | –0,02 |
| От +5 до +19 | –0,01 |
| От +20 до +30 | 0,00 |
| От +31 до +45 | 0,01 |
Таким образом, если Вы измеряете плотность зимой во время легкого заморозка (до -10), то у заряженного аккумулятора она должна составлять 1,3-1,32 г/см3, так как с поправкой -0,02 мы и получим «стандартные» 1,28-1,3. На жаре же уже нормой плотности будут 1,27-1,29 г/см3.
Ещё кое-что полезное для Вас:
- Обслуживание и диагностика аккумулятора автомобиля
- Гелевый аккумулятор — плюсы и минусы
- Окисление клемм аккумулятора: в чем причины и как избежать
Повысить плотность электролита в АКБ
Электролит — это аккумуляторная жидкость, состоящая в идеальной концентрации из 35 процентов серной кислоты и 65% дистиллированной воды. На нашем портале vodi.su мы уже приводили таблицу, в которой указана оптимальная плотность электролита в АКБ. Если вы покупали стартерную батарею в магазине, продавец-консультант обязан был измерить плотность электролита, а также проверить АКБ под нагрузкой. Именно таким образом можно выявить заводской брак.
Плотность электролита может изменяться в небольших пределах. Однако если вы ее измеряете ареометром при температуре воздуха 20–25 градусов и при полной зарядке АКБ, она должна составлять 1,27–1,28 г/см. куб. Но по разным причинам плотность может понижаться.
Почему это происходит:
- концентрация серной кислоты не соответствует установленным требованиям из-за регулярной доливки дистиллированной воды;
- разряд батареи;
- частые подзарядки, приводящие к закипанию электролита, испарению воды и части кислоты;
- выплескивание электролита и его утечка из-за механических повреждений корпуса аккумуляторной батареи.
Отметим, что при закипании электролита испаряется в основном вода. Температура кипения серной кислоты превышает 300 градусов. Даже если АКБ полностью заряжена, плотность электролита в разных банках может немного отличаться из-за разной концентрации. По этой причине не рекомендуется доливать электролит, а лишь воду в равных дозах в каждую банку.
Как поднять плотность электролита?
Производители аккумуляторных батарей рекомендуют регулярно проводить замеры плотности хотя бы два раза в год во время сезонного обслуживания автомобилей. Если особых нареканий на работу АКБ нет, при падении плотности его достаточно подзарядить. О зарядке мы также ранее писали на нашем портале vodi.su. Если же уровень жидкости в банках понизился, нужно долить немного воды, чтобы она на 15–20 миллиметров покрывала пластины. При таком подходе кислота перемешается с водой в процессе работы двигателя.
Плотность электролита зависит от двух параметров:
- температура окружающего воздуха;
- концентрация серной кислоты.
Казалось бы, если плотность упала, нужно попросту добавить серной кислоты или готового электролита. Но это заблуждение, поскольку более высокая концентрация кислоты приводит к быстрой сульфатации пластин и их осыпанию. Соответственно, аккумулятор будет стремительно терять заряд, а все последующие подзарядки только приблизят его «кончину». Более того, если аккумулятор длительно эксплуатируется с пониженной плотностью, что говорит о снижении доли серной кислоты, это тоже дорога к его скорейшему выходу из строя.
Таким образом, если вы столкнулись с тем, что плотность электролита упала, предпринимать необходимо следующие шаги:
- Попытаться узнать причину изменения данного параметра — возможно, плотность (а с нею и уровень заряда) падали из-за того, что вы забыли на ночь выключить фары или имеются утечки тока;
- Зарядить полностью АКБ до указанных производителем значений и вновь измерить плотность;
- Внимательно проинспектировать корпус батареи на предмет наличия механических повреждений и отверстий.
У аккумуляторщиков есть свои секреты, как довести плотность до оптимальных показателей. Для этого они ставят АКБ на зарядку на срок от 12 часов до трех суток и заряжают слабыми токами не более 0,5 от емкости батареи. При этом замеряют плотность через равные временные промежутки. В идеале, если нет каких-то дефектов в виде отслоения пластин и осыпания активной массы свинца, заряженная батарея будет нормально работать длительное время. Естественно, нужно будет обязательно провести диагностику электрической цепи для выявления утечек тока.
Радикальный способ повысить плотность электролита в АКБ
Если плотность упала из-за того, что произошла утечка электролитического раствора, придется выравнивать его концентрацию во всех банках старым методом — путем слива старой жидкости и заливки новой. Отметим, что иногда к этому методу прибегают и в случае полной отработки ресурса и падения плотности до 1 грамма на см. куб.
Выполняется данная операция по следующему алгоритму:
- производим демонтаж аккумулятора и относим его в хорошо проветриваемое помещение с температурой воздуха не ниже 15 градусов;
- используя грушу, откачиваем электролитическую жидкость из каждой банки;
- полностью выкачать электролит грушей не получится, поэтому АКБ кладут набок и сверлят отверстия в днище каждой из банок и сливают остатки жидкости;
- промывают внутреннюю часть батареи дистиллированной водой.
Просверленные отверстия запаивают паяльником или заклеивают специальным клеящим составом на основе пластика. Далее приступают к приготовлению электролита. Можно купить готовый корректирующий состав, либо заливать по отдельности сначала дистиллят, а затем кислоту (концентрированный раствор).
Обратите внимание — порядок заливки должен быть именно такой: сначала льют воду, затем кислоту. Если его нарушить, начнется химическая реакция и электролит закипит.
Напоминаем, что данная процедура будет уместна лишь в том случае, если вы точно знаете, что произошла утечка электролита или он полностью выработал свой ресурс, а АКБ не держит заряд. Но она не поможет, если произошла сульфатация.
Дальнейшие действия:
- встряхнуть немного батарею для размешивания;
- когда состав немного осядет, замеряют ареометром плотность — если она в пределах до 1,25 и нет разницы по банкам (не более 0,1 г/см. куб), то можно поставить АКБ на недолгую зарядку на два-три часа, либо сразу ставить на машину и проехать какое-то расстояние;
- если же разница между банками больше 0,1, проводят корректирующую зарядку.
Для проведения подобных манипуляций необходимо располагать зарядными устройствами и дополнительными инструментами. Кроме того, работа с кислотой опасна сама по себе: должна быть хорошая вентиляция, требуются защитные очки и перчатки. Поэтому, если у вас нет опыта, времени или желания вникать в эти технические подробности, лучше обратиться к профессионалам в автосервисный центр.
(1 оценок, среднее: 5,00 из 5)
Порядок измерения плотности аккумулятора
Для начала аккумулятор необходимо установить на ровную горизонтальную плоскость и очистить крышку от пыли и грязи. Лучше для этого использовать ткань, смоченную слабым раствором соды, как самой доступной щелочи: она нейтрализует возможное отпотевание электролита вокруг пробок.
Теперь проверяем уровень электролита. Проще это сделать на аккумуляторах с полупрозрачными стенками – на стенках есть риски, с помощью которых можно сразу понять, находится ли уровень в пределах допустимого. Важна не только сама высота уровня, но и равномерность по банкам: там, где уровень электролита заметно меньше, возможна неисправность (негерметичность стенок или днища, быстрое «выкипание» электролита из-за его чрезмерной изначальной плотности и так далее). Если стенки у аккумулятора непрозрачные, воспользуйтесь прозрачной трубкой, опуская ее в отверстия пробок до упора в набор пластин и затыкая после этого верхний конец пальцем: вытащив трубку, Вы увидите, насколько электролит выше пластин. Нормой считается высота уровня в 10-15 мм над пластинами.
Если в какой-то банке уровень электролита ниже нормы, доведите его до нужного, аккуратно доливая дистиллированную воду. Как мы уже писали выше, чаще всего уровень снижается из-за потери воды за счет электролиза, поэтому восполнять уровень готовым электролитом нельзя.
Перед проверкой плотности обеспечьте батарее состояние стопроцентной заряженности – подсоедините зарядное устройство до момента «кипения» или до его отключения, если используете автоматическую модель. Это нужно и для того, чтобы плотность в банке выровнялась после доливания дистиллированной воды, иначе измерение даст ошибочный результат.
Распространенный прибор для контроля плотности – это ареометр, представляющий собой прозрачную колбу с грушей для набора жидкости. Внутри этой колбы находится грузик с делениями – в набранный электролит он погрузится на высоту, зависящую от плотности аккумулятора, и риска, по которую он погрузится, и укажет на результат измерения.
Однако есть и более удобный и универсальный прибор – речь идет об оптическом рефрактометре, который способен также измерять температуру замерзания охлаждающей жидкости и «омывайки». Для измерения достаточно капнуть на нужное место из пипетки и прижать каплю прозрачным стеклом-крышкой. Посмотрев на свет через рефрактометр, вы увидите по риске плотность электролита. Это быстрее, да и точнее, чем привычный способ с ареометром.
Как откорректировать плотность раствора?
Оптимальное значение должно находиться в пределах 1,25–1,29 г/см3, при нормальных климатических условиях, температуре окружающей среды +25 градусов.
Если обнаруживается более низкий результат, значит, нужно повысить показатель. Иногда оказывается, что результат только одной из ячеек значительно ниже, чем норма. Это указывает на дефект – короткое замыкание, возникшее между пластинами. Превышение нормы подсказывает, что электролит кипел.
Желая повысить плотность аккумулятора автомобиля в домашних условиях, нужно соблюдать осторожность. Процесс простой – потребуется емкость, куда можно слить старую жидкость из накопителя, спринцовка, мерный стакан. Для восстановления лучше использовать готовый электролит. Желая сделать раствор самостоятельно, учитывают правило – кислота добавляется в воду, в противном случае состав закипит.
Основные этапы:
- Проводится снятие АКБ, защиты, откручивание крышечек банок.
- Далее, используя спринцовку, нужно поочередно из всех баночек изъять как можно больше жидкости. В этот момент важно измерить количество раствора.
- Чтобы восстановить должный уровень, добавляют корректирующий состав в соответствующем объеме. Накопитель немного покачивают, так, жидкость немного размешивается.
- Далее, аккумулятор отправляют на подзарядку. Это позволит составу полностью перемешаться. Ведь устройство нельзя сильно трясти, полностью переворачивать – это приводит к осыпанию пластин.
- Через 30 минут батарею отключают, контроль проводят по истечении 2 часов, чтобы не было погрешностей.
- Если требуемый уровень не восстановлен, процедура повторяется вновь.
Важно:
Погрешность между полученными результатами допускается не более 0,01 г/см3.
Поддержание оптимальной плотности электролита крайне важно для характеристик накопителя, от этого зависит и емкость аккумулятора автомобиля. Рост плотности приводит к увеличению емкости плюсовых электродов, при этом емкость минусовых снижается, особенно когда температура падает.
Также снижение температуры электролита может становиться причиной сокращения разрядной емкости из-за роста вязкости.
Как поднять плотность в аккумуляторе зарядным устройством?
Если нет дефектов пластин или при малом выпадении кристаллов свинца можно попробовать простой, но действенный метод, подняв плотность в аккумуляторе зарядным устройством. Для этого следует полностью зарядить батарею малым током. После этого оставить на 10-12 часов отстояться и снова зарядить до полной зарядки аккумулятора. При этом напряжение следует выбрать около 14,6-14,8 В, а ток не более 1-2 Ампер. Однако этот метод подходит только в том случае, если нет явных признаков неполадки аккумулятора.
Еще одним важным условием является соблюдение определенного уровня жидкости. Дело в том, что в процессе эксплуатации в каждой секции АКБ должно быть определенное количество раствора. При повышенных температурах, которые возникают из-за нагрузок в процессе работы аккумулятора, вода может испаряться. Вследствие чего концентрация кислоты в электролите увеличивается. А это в свою очередь также ведет к сульфатации пластин, тем самым снижая емкость аккумулятора, сокращает его срок службы.
Постоянная нехватка нужного уровня электролита приводит к преждевременному старению и потере емкости аккумулятора, поэтому уровень жидкости нужно контролировать. Для глубокого смешивания раствора после доливки жидкости необходимо через некоторое время снова зарядить аккумулятор.
Для зарядки можно применять реле времени, которое автоматически отключает зарядное устройство через заданное время. Подключив реле, следует настроить его на автоматическое отключение через 15 минут. Вслед за тем делаем перерыв 15 минут и снова включаем зарядное устройство. И так до полного набора емкости АКБ.
Смотрим полезное видео, как восстановить свинцовый аккумулятор зарядным устройством:
