Сульфатация пластин или почему умирает аккумулятор

Почему деградирует (умирает) аккумулятор через определенное время? Вообще тема обширная, но не такая сложная, как кажется на первый взгляд.
Пользуясь сленгом телевизионных шоу – сделаем «подводку».

Итак, что такое сульфатация? Это химическая реакция, при которой поверхность пластин покрывается серно-кислым свинцом. Чем мощнее происходит разряд, тем толще становится покрытие пластин белым налётом. Это как раз и есть сульфат свинца.

Процесс сульфатации особенно интенсивно происходит летом. Если на улице +30°С, то в моторном отсеке 60÷80°С. Вот при этой температуре происходит обильный процесс сульфатации пластин. И мы теряем летом основной показатель батареи – пусковой ток.

Величина пускового тока, указанного на аккумуляторе, очень редко совпадает с реальностью.
Если указано 480А, то в реальности 400А и это хорошо. Или в пределах допуска, а он всегда в отрицательную сторону.

Мы никогда не задумываемся: почему завод-изготовитель дает гарантию 2 года? Да потому что: вот вы купили новый аккумулятор, поездили год, у него было 400А пускового тока. А в зиму вы войдете с максимум 300А. За первый год эксплуатации теряется 100А. За второй год вы потеряете еще 100А, а может быть и больше.

Летом этой мощности еще хватает. А вот в зимнее время этой мощности абсолютно недостаточно.

Приведем пример: аккумулятор 60А/час. Так вот: летом стартер берет максимум 100А и запускает вам двигатель. В запасе находится еще 150-200А. А зимой стартер образно говорит аккумулятору: «Дай мне не 300А, а 320А. Вот тогда я тебе двигатель заведу».

Вы никогда в жизни не запустите двигатель, потому что стартер забирает из аккумулятора всю мощность.

А теперь разберемся в тонкостях процесса сульфатации

Электролит состоит на 65% из дистиллированной воды и 35% серной кислоты. В норме он имеет плотность 1,27 г/см3. Вот этот раствор как раз и заливает внутреннее наполнение банок аккумулятора (пластины). Подробно о электролите написано в статье «Что нужно знать об электролите для аккумуляторов»

При заряде на минусовой пластине накапливается свинец, а на положительной — окись свинца.

Сульфатация пластин аккумулятора

При заряде плотность растет из-за поглощения дистиллированной воды.

При разряде расходуются активные вещества, т.е. как раз восстановленные пластины начинают расходоваться и образуется сульфат свинца.

Образованию сульфатной пленки на поверхности свинца предшествует пересыщение ионами Pb+ приэлектродного слоя. В процессе анодной поляризации свинца его поверхность равномерно закрывается сульфатным слоем, что приводит к линейному падению емкости двойного слоя. Сульфатная пленка при малых размерах пор ведет себя как селективно-проницаемая мембрана, в результате чего затрудняется доступ сульфат-ионов к поверхности свинца. Это приводит к возможности роста рН электролита в порах пленки у поверхности металла, что в свою очередь создает условия для образования основных сульфатов свинца, дополнительно пассивирующих электрод.

Как победить сульфатацию?

Известно несколько методов «лечения» засульфатированных электродов. Прежде всего, это замена аккумуляторного электролита на дистиллированную воду и проведение заряда малыми токами. Эта операция иногда повторяется несколько раз. Необходимо заметить, что удаление электролита из аккумуляторов с плотной сборкой электродов и высокопористыми сепараторами затруднено и представляет собой весьма трудоемкий процесс. В конце заряда необходимо вновь корректировать плотность электролита крепкой кислотой.

Рекомендуется проведение заряда засульфатированных аккумуляторов токами большой величины с целью десорбции органических веществ с поверхности кристаллов PbS04. А.И. Русиным был успешно применен метод восстановления засульфатированных аккумуляторов чередованием толчковых токов в конце заряда, пауз и малых токов.

Наконец, в последнее время найдены десульфатирующие добавки в электролит аккумуляторов. Введение таких добавок в аккумуляторы в количестве 1÷1,5г на литр электролита через несколько дней приводит к восстановлению емкости аккумулятора. К таким добавкам относятся некоторые типы пространственно-затрудненных фенолов (ПЗФ).

Предполагается, что ПЗФ образуют комплексные соединения с PbS04, разрушая при этом его крупные кристаллы. Причем десульфатирующие добавки не препятствуют протеканию основных электродных процессов в аккумуляторе.

В настоящее время эти добавки под торговыми марками «Русь» и «Гомол» нашли широкое распространение в нашей стране и за рубежом для свинцовых аккумуляторов различного назначения.

Десульфатирующее восстановительное устройство для кислотных аккумуляторов

Если аккумулятор подвергся сильной сульфатации пластин и потерял более половины своей ёмкости, а также начал плохо заряжаться – в данной ситуации может помочь мощный десульфатор.

Десульфатор – это источник мощного импульсного тока.

Пример как он работает: нам необходимо проделать отверстие в бетонной стене. Если мы будем делать обычной дрелью, даже с использованием победитового сверла – то простым сверлением нам понадобится очень много времени чтобы просверлить это отверстие. В таком случае мы берем перфоратор и проделываем отверстие за короткий промежуток времени, потому что в перфораторе используется импульсный удар.

Подобно перфоратору работает и десульфататор. Когда пластины аккумулятора покрыты мощным панцирем сульфата, который уже не растворяется, обычный даже мощный ток уже не способен проникать через этот панцирь. Т.е. свободные ионы начинают застревать в кристаллической решётке и эффекта от заряда никакого нет.

Но когда мы начинаем пропускать через пластины мощный импульсный удар, то подобно перфоратору свободные ионы пробивают кристаллическую решётку сульфата и попросту разрушают её. Аккумулятор начинает вновь заряжаться, набирать ёмкость и восстанавливается.

Но перед тем как начать восстанавливать аккумулятор – необходимо проверить уровень электролита. Если уровень маленький – необходимо долить воды до уровня.

Конечно, у этого устройства есть и свои недостатки. Таким устройством постоянно заряжать аккумулятор нельзя, так как зарядка мощным ассиметричным током способствует не только разрушению и «стряхиванию» сульфата, но и осыпается активная масса.

В качестве профилактики такое устройство можно применять при нормальной эксплуатации аккумулятора примерно раз в год.

Для тех, кто дружит с электроникой и умеет пользоваться паяльником: в интернете есть немало схем самодельных устройств различной сложности. Но принцип действия у них один и тот же. И если кому-то жалко потратить 1,5÷2 тыс. рублей на магазинное зарядное устройство с режимом десульфатации – поработайте своими руками и сотворите домашний шедевр.

Если у вас получится – поделитесь, пожалуйста, с братьями по несчастью и выложите схему и описание вашего прибора.

Ссылка на основную публикацию