Меню Закрыть

Свинцово кислотные аккумуляторные батареи: Почему свинцово-кислотные аккумуляторы так сложно заряжать? / Хабр

Содержание

Почему свинцово-кислотные аккумуляторы так сложно заряжать? / Хабр

Особенно глубоко разряженные, как в сегодняшнем опыте на видео. Особенно находившиеся какое-то время в состоянии частичной заряженности (PSoC), вследствие чего, сульфатированные. Учитывая неизбежный саморазряд при хранении и недозаряд под капотом, рано или поздно это судьба почти каждой АКБ.

Особенно изношенные AGM, склонные к сильному нагреву. Особенно, как ни странно, самые надёжные и долговечные АКБ премиум-сегмента, плотные сепараторы которых препятствуют как разрушению пластин, так и перемешиванию электролита. Особенно когда нет пробок для доступа к электролиту, как в большинстве современных аккумуляторов.

Всё потому, что АКБ, — аккумуляторные батареи наших транспортных средств, источников бесперебойного питания и систем возобновляемой энергетики, — имеют специфические особенности вольтамперной характеристики (ВАХ), обусловленные физико-химическими свойствами.

Об этом и пойдёт речь, на примере глубоко разряженной гибридной (Sb/Ca) Тюмень Стандарт 6СТ-60L.

Несколько полезных ссылок:

  • Яркий пример последствий саморазряда при хранении новой аккумуляторной батареи детально рассмотрен в первой части большого теста 6 отечественных АКБ.
  • Цикл рекомбинации кислорода, вызывающий «терморазгон» изношенных AGM, описан в статье про первый отечественный AGM.
  • Способ определения индивидуального напряжения завершения заряда конкретной АКБ с использованием адаптивного ЗУ при отсутствии доступа к электролиту приведён в первой части большого теста 6 АКБ иностранных брендов.
  • Как убивает аккумуляторы прогрессирующий недозаряд, и можно ли их после этого восстановить, а также феномен мнимого, или поверхностного, заряда описан здесь.
  • А здесь можно прочитать о «тайном», «высоковольтном» этапе заряда, в том числе, для AGM, известном профессионалам и указанном в инструкциях от производителей АКБ в явном или неявном виде.

В лабораторию поступил аккумулятор Тюмень Стандарт 6СТ-60L. 12 В 60 А*ч, паспортный ток холодной прокрутки (ТХП) 520 А в стандарте EN. АКБ эксплуатировалась полтора года.

Уровень электролита настолько низкий, что не покрывает пластины. Видны белые кристаллы сульфата свинца. Автомобиль простаивал 2 месяца по причине поломки КПП. Для гибридного Ca+ аккумулятора, в отличие от Ca/Ca, это немалый срок сам по себе. Кроме саморазряда, присутствовал ток покоя охранной сигнализации порядка 30 мА. За 2 месяца разряд таким током составляет 43 А*ч. Это практически вся ёмкость бывшей в употреблении батареи.

АКБ отогревается. Напряжение разомкнутой цепи (НРЦ) составляет 10.53 В. На холоде 2 часа назад оно было 8 В. Оставим отогреваться у тепловой пушки ещё 2 часа.

Перед зарядом свинцово-кислотной АКБ «мокрого» (WET) типа, то есть, со свободно плещущимся электролитом, необходимо удостовериться, что электролит покрывает пластины. В противном случае, долить дистиллированную воду, (не водопроводную, не питьевую, не электролит!) до кромок пластин.
(Не до нормального уровня!)

Уровень электролита будет расти в процессе заряда. Если долить слишком много, при заряде электролит может политься через верх горловин банок, создавая ненужные проблемы.

АКБ отогрелась, недостающую воду долили. Заряжать будем отечественным программируемым ЗУ Кулон-912.

▍ Вольтамперная характеристика

Коль скоро применяем зарядное устройство с классическим CC/CV режимом заряда на базе стабилизированного источника питания, просто необходимо вспомнить один важный момент, изо дня в день становящийся камнем преткновения. О стабилизации тока и напряжения при заряде аккумуляторной батареи или питании того или иного потребителя постоянно задают вопросы одного и того же рода, похожие как капли воды.

«Почему я устанавливаю 15 вольт 3 ампера, а получается ток ниже 3 ампер? 3 ампера ЗУ выдаёт только на 17 вольтах, оно бракованное?». «Почему устанавливаю 15.5 вольт 6 ампер, а напряжение всего лишь 14 вольт?»

Дело в том, что реальный потребитель электрической энергии, например, АКБ при заряде, имеет свою вольтамперную характеристику, в наипростейшем случае описываемую электрическим сопротивлением.

Допустим, у нас есть стабилизированный блок питания 100+ Вт, настроенный на 10 вольт 10 ампер. Если подключить на его выход резистор 1 Ом, ток при напряжении 10 В составит как раз 10 А, и по закону Джоуля-Ленца будет выделяться мощность 100 Вт. Такая ситуация называется согласованием сопротивлений, когда и ток, и напряжение, и мощность максимальны.

Если сопротивление резистора 10 Ом, сила тока составит всего 1 А, мощность 10 Вт. У источника питания будет активна обратная связь (ОС) по напряжению, а до срабатывания ОС по току дело не дойдёт. Это не неисправность блока питания, а логика его работы и природа резистора.

При сопротивлении 10 миллиом и токе 10 ампер, например, на токоизмерительном шунте, напряжение составит всего 0.1 вольта, тепловыделение 1 Вт. Здесь работает ОС по току, а ОС по напряжению не срабатывает.

Идеальный резистор — простейший случай, у него линейная вольтамперная характеристика (ВАХ), и она неизменна во времени и не зависит от температуры. Но если взять нить накаливания лампочки, то в момент включения холодная нить имеет малое сопротивление, идёт ток выше рабочего, так называемый пусковой ток. Пусть это будет 10 ампер, максимум, который выдаст блок питания (БП), при 8 вольтах. Далее нить нагреется, её сопротивление повысится, ток снизится, например, до 7 А, а напряжение возрастёт до заданных 10 вольт.

Это не неисправность лампочки или БП, а физика их работы. Получается, лампа накаливания имеет вольтамперную характеристику во времени, обусловленную температурным коэффициентом сопротивления (ТКС) металла (сплава) её нити.

Кстати, именно по этой причине лампочки часто перегорают именно в момент включения, когда нить холодная, и у неё низкое сопротивление. Чтобы при перегорании спирали не поддерживался дуговой разряд, который может вызвать перегрузку электросети, взрыв колбы и пожар, внутри многих лампочек есть плавкий предохранитель в виде участка более тонкой проволоки, идущего от цоколя внутри колбы. В перегоревшей лампочке часто наблюдаем прилипшие изнутри к стеклу шарики расплавленного металла в зоне, где проходил этот участок.

Чтобы запустить электромотор, особенно нагруженный каким-либо механизмом на валу, (например, компрессором холодильника), необходимы бо́льшие ток и мощность, чем для поддержания его вращения даже при отборе уже запущенным механизмом крутящего момента и энергии с вала.

Причём обмотки двигателя не рассчитаны на долговременную работу в пусковом режиме. Потому уже много десятилетий используются пусковые конденсаторы более высокого номинала, чем рабочие, и тепловые пускозащитные реле, препятствующие не только продолжительной работе при повышенном токе, (например, при заклинивании механизма), но и нескольким пускам подряд в течение короткого времени, (при перебоях электроснабжения).

Итак, в технике приходится учитывать вольтамперную характеристику реального потребителя и её динамику во времени .

Свинцово-кислотная электрохимическая ячейка ведёт себя при заряде ещё сложнее, чем лампочка и электродвигатель. Кроме термодинамической ЭДС, (электродвижущей силы), и падения напряжения на внутреннем сопротивлении, (причём и ЭДС, и внутреннее сопротивление зависят от уровня заряженности и температуры, то и другое изменяется в ходе заряда), в свинцовом аккумуляторе проявляется

поляризация.
Распределение ионов, (то есть, носителей заряда), в объёме банки (ячейки) аккумулятора, (где действует электрическое поле), создаёт ЭДС, прибавляющуюся к напряжению на клеммах при заряде и отнимающуюся при разряде. Это явление можно назвать «паразитным ионистором», или «суперконденсатором».

Плотная структура сепараторов современных аккумуляторных батарей, особенно премиум вариантов, (SSB — батареи для систем старт-стоп, EFB — улучшенные наливные батареи), препятствует дрейфу ионов в электролите и создаёт тем самым эффект «паразитного электрета», — стойкого перенапряжения, удерживающегося длительное время.

Также дополнительную ЭДС создают газы, — водород и кислород, — в порах активных масс. Это уже «паразитный топливный элемент».

Паразитные «суперконденсатор» и «топливный элемент» в кислотном аккумуляторе имеют довольно значительную электрическую ёмкость, заряд которой растянут во времени. Потому при заряде АКБ напряжение на её клеммах растёт не только по сумме термодинамической ЭДС банок и падения напряжения на внутреннем сопротивлении, но и по ходу заряда паразитных ёмкостей.

То есть, при подаче зарядного тока 5% ёмкости, (3 ампера для 60 А*ч) на разряженную АКБ с НРЦ, (термин, не тождественный ЭДС по вышеописанным причинам), 12 вольт, он создаст перенапряжение всего 100-200 милливольт, или даже ниже.

Этот же ток, подаваемый на клеммы заряженной АКБ с НРЦ 12.9 вольт, что всего на 900 милливольт выше разряженной, вскоре создаст перенапряжение, например, до 16.7 В, то есть, на 3.8 вольта, что в 25 раз выше случая из предыдущего абзаца.

Потому ЗУ, настроенное на 15 вольт 6 ампер, в первом случае будет подавать 6А 12.3 В, во втором напряжение быстро подскочит до 15В, а ток будет снижаться до 1 А и ещё ниже. Это не неисправность ЗУ или АКБ, а физика и химия свинцового аккумулятора, и работа обратных связей стабилизированного источника питания.

Предугадать правильные напряжения, токи и время для каждого этапа заряда при данном состоянии конкретного экземпляра АКБ бывает непросто. В одних случаях, производители ограничиваются общими рекомендациями, в других предписывают сложные многоступенчатые профили заряда, как, например, этот от Tianneng.

Разные зарядные устройства предоставляют разную степень автоматизации процесса и средств мониторинга и управления. Также при обслуживании свинцовых аккумуляторов используются такие приборы, как нагрузочные вилки, экспресс-тестеры, разрядные нагрузки, средства определения плотности электролита — ареометры и рефрактометры. Последние неактуальны при отсутствии доступа к пробкам у популярных MF (maintenance free) аккумуляторов.

Слово «необслуживаемый» не означает, что этим АКБ не требуется периодический стационарный заряд, и относится только к электролиту, заправленному на весь срок службы.

Цель стационарного заряда — преобразовать все сульфаты в намазках пластин АКБ в заряженные активные массы (АМ), — губчатый свинец отрицательной и оксид свинца положительной, и перемешать электролит до равномерной концентрации кислоты, т.е. плотности раствора, по всему объёму банок.

Это восстанавливает эксплуатационные характеристики, в том числе, способность оперативно и эффективно восполнять заряд от генератора транспортного средства после пуска двигателя, штатного ЗУ после поездки на электромотоцикле, или контроллера заряда источника бесперебойного питания после возобновления внешнего питания.

Десульфатацией называется процесс электролитической диссоциации застарелых труднорастворимых сульфатов. Это необходимая часть полного выравнивающего стационарного заряда, восстанавливающего ёмкость, токоотдачу, и продлевающего срок службы АКБ.

▍ Капельный предзаряд пульсирующим током

Начнём восстановление нашей АКБ. Кулон-912 снабжён функцией импульсного предзаряда. Целесообразность этого этапа обусловлена тем, что глубоко разряженная, т.е. разбалансированная АКБ при подаче стандартного тока 10% ёмкости может сильно нагреваться, так как разным участкам пластин достанется разная плотность тока, а разным банкам — разное перенапряжение.

Чтобы этого избежать, установим ток 5% номинальной ёмкости, для 60 А*ч это 3 А. Длительности импульса и паузы сделаем равными, по 5 секунд. Завершение этапа по достижении напряжения в паузе, т.е. НРЦ 12 вольт.

▍ Этап основного заряда


Настройки основного заряда стандартные для гибридной АКБ. Максимальное напряжение 14. 6 В, начало снижения тока при 14.5 В, ток 6А, это 10% ёмкости. Но включим и асимметрию (реверс): разрядный ток 10% от зарядного, т.е. 0.6 А, длительность зарядного импульса 5 секунд, длительность разрядного импульса 50% от зарядного.

Разрядные импульсы при асимметричном (реверсивном) заряде частично снимают поляризацию, благодаря чему, повышают эффективность заряда и десульфатации. Некоторые адаптивные ЗУ, в отличие от классических, в т. ч. программируемых, используют разрядный импульс и для анализа отклика электрохимической системы. Разрядные импульсы, как и зарядные, могут быть модулированными, т.е. являться пачками более коротких импульсов и пауз, что позволяет исследовать внутреннее сопротивление АКБ на другой частоте.

Окончание этапа по прошествии 6 часов при достигнутом установленном напряжении. Каким будет ток в конце основного заряда, трудно предугадать. Потому хорошо, что ЗУ предоставляет такую опцию автоматики. Этапы дозаряда и хранения пока не активируем. Сначала проконтролируем, к чему приведут предзаряд и основной заряд с такими настройками.

Заряд продолжался 19 часов 34 минуты, аккумулятору сообщено 57.53 А*ч. Это число вселяет надежду, что АКБ не испытала значительной потери ёмкости после глубокого разряда.

Плотность электролита по банкам от 1.23 до 1.25, что явно недостаточно. Присутствует расслоение электролита, требуется дозаряд.

Тестер показывает ТХП 501 из 520 А, здоровье АКБ (SoH, state of health) 96%. Это хорошие показатели, аккумулятор ещё послужит, но надо учитывать, что недозаряженная АКБ имеет немного более низкое внутреннее сопротивление, чем заряженная на 100%. Сейчас оно 6.20 миллиома.

▍ Этап дозаряда

Дозаряд будем производить током 2.2А, это чуть выше 1/30 ёмкости, без ограничения напряжения, до тех пор, пока напряжение не перестанет расти в течение 2 часов. К сожалению, такой опции автоматизации ZDV, (zero delta voltage, нулевое приращение напряжения), у Кулона-912 нет, зато есть удалённые мониторинг и управление, а также запись лога. Потому будем наблюдать за процессом, и завершим его вручную.

За 21 минуту напряжение выросло на 40 милливольт и составило 14.94 вольта. Продолжаем наблюдение.
На 49-й минуте заряда напряжение снизилось до 14.92-14.93 В. Засекаем 2 часа, и отключаем заряд.

Прошло почти два часа, напряжение снизилось до 14.84 В. Это происходит по причине снижения внутреннего сопротивления АКБ, в частности, из-за её нагрева. Аккумулятор слегка тёплый. Отдано суммарно 5.92 А*ч.

Прошло более суток, НРЦ 12.92 В. Плотность электролита по банкам 1.25 — 1.29. Более низкая плотность в тех банках, куда не доливалась вода.

▍ Kонтрольный разряд и итог


Для оценки остаточной ёмкости, произведём разряд до 12 В под нагрузкой током 2 ампера. Это составит примерно 50% ёмкости.

Разряд завершён, ёмкость составила 19.48 А*ч, как и ожидалось. Ставим на заряд, повторив 3 вышеописанных этапа.

После заряда и отстоя НРЦ 13.03 В, внутреннее сопротивление 5.78 мОм, ТХП 537 из 520 А по EN. SoH 100%. Прекрасный результат! Аккумулятор восстановился полностью. Теперь измерим и при необходимости скорректируем плотность электролита.

10-15 кубических сантиметров дистиллированной воды, доливаемых в банку 12-вольтового аккумулятора с корпусом L2, снизит плотность электролита на 0.01. Электролит, а не воду. следует доливать только в случае, если была потеря кислоты вследствие утечки электролита.

Плотность во всех банках составила 1.27-1.28, коррекция не требуется. Восстановление АКБ завершено, возвращаем владельцу.

Видео-версия:

Статья написана в сотрудничестве с автором экспериментов и видео —

Аккумуляторщиком Виктором VECTOR

.

Свинцово-кислотные аккумуляторы: плюсы и минусы

Первый свинцово-кислотный аккумулятор был спроектирован французским изобретателем Гастоном Планте ещё в 1859 году. На данный момент данный тип источников питания считается наиболее распространённым и массово используется в автомобильной промышленности. На протяжении ХХ ст. технология производства батарей постоянно развивалась и совершенствовалась, благодаря чему возникло несколько разновидностей свинцово-кислотных АКБ, отличающихся между собой как по составу пластин, так и по типу электролита (жидкостный или гелеобразный).

Разновидности

Современные производители используют различные химические добавки для улучшения эксплуатационных характеристик свинцовых АКБ. Так, добавление в состав пластин небольшого количества сурьмы (до 10%) позволяет добиться более качественного электрического контакта электролита с решёткой, тем самым, предотвращая осыпание пластин и продлевая срок службы батареи.

Альтернативным вариантом является использование свинцово-кальциевых сплавов. Они отличаются меньшим весом, и большей устойчивостью как к повышенным электрическим нагрузкам, так и к механическим воздействиям.

Наиболее современными считаются гелевые аккумуляторы. В таких моделях электролит находится не в жидком, а в связанном виде (такой эффект достигается за счёт добавления к серной кислоте компонентов на основе кремния). Благодаря этому гелевые АКБ имеют увеличенный рабочий ресурс, заряжаются в 5-6 раз быстрее обычных батарей и практически не боятся сильной вибрации, ударов.

Преимущества

Благодаря отлаженной технологии производства свинцово-кислотные АКБ являются оптимальным вариантом по соотношению “цена-качество”. Одним из ключевых достоинств таких источников питания является широкий диапазон ёмкостей. В легковых автомобилях чаще всего используются батареи на 55-70 А/ч, что позволяет получить мощный пусковой импульс, необходимый для запуска стартера в машинах с бензиновыми и дизельными двигателями. Наряду с этим можно купить аккумуляторы, ёмкость которых достигает нескольких десятков килоампер-часов — такие модели рассчитаны на длительную непрерывную работу и обычно используются в качестве тяговых источников питания в электрокарах, моторных лодках и спецтехнике.

Среди прочих достоинств свинцовых АКБ можно выделить:

  • низкий уровень саморазряда — при хранении в заряженном виде этот процесс происходит в 5-8 раз медленнее, чем у никель-кадмиевых аналогов;
  • устойчивость к перепадам напряжения в бортовой сети за счёт низких показателей внутреннего сопротивления;
  • стабильность подаваемого тока;
  • высокий КПД (до 80-90%).

Ранее существенным недостатком источников питания этого типа было негативное воздействие электролита и свинцовых пластин на окружающую среду. Однако с развитием технологий вторичной переработки данная проблема практически решена — так, в США перерабатывается более 97% свинца из батарей.

Недостатки

В силу особенностей конструкции свинцово-кислотные аккумуляторы отличаются большими, по сравнению с аналогами, габаритами и значительным весом. При этом такие устройства также более чувствительны к состоянию глубокого разряда — при потере более 80% энергии жизненный цикл батареи может значительно уменьшиться. Количество циклов заряда-разряда у АКБ данного типа сравнительно невелико — от 200-500 (самые бюджетные модели) до 1000.

Особую опасность для свинцово-кислотных батарей представляет хранение в разряженном виде. В этом случае отложения сульфата свинца на электродах начнут переходить в крупнокристаллическую форму, что чревато значительной потерей ёмкости АКБ без возможности восстановления.

Ещё одним врагом батарей данного типа является холод. На морозе свинцово-кислотные АКБ теряет значительную часть ёмкости, что усложняет эксплуатацию в зимний период. В то же время, значительный перегрев может стать причиной закипания электролита, что чревато не только выходом батареи из строя, но также отравления испарениями. При этом большинство моделей относятся к обслуживаемому типу и требуют регулярной дозаправки дистиллированной водой.

Различия гелевых и свинцово-кислотных аккумуляторов

На форумах и в социальных сетях не утихают споры: «Какой вид аккумуляторов лучше? Гелевый или свинцово-кислотный?» Часто одни и другие приводят вполне обоснованные мнения. Но давайте расставим всё по полочкам, чтобы хоть наши клиенты могли выбрать именно то, что лучше всего подходит их автомобилю.

Свинцово-кислотный аккумулятор


Из его названия сразу становится ясно, что у него внутри: свинец и кислота. Кроме того, в таком аккумуляторе имеются изолированные друг от друга ёмкости, в каждой из которых залита кислота и погружены свинцовые пластины. К их достоинствам относится:
  • Доступная стоимость. Средняя цена не превышает 2000 грн.
  • Срок службы. Составляет около 5 лет.
  • Огромный выбор моделей разных брендов.
  • Имеются необслуживаемые модели, уход за которыми не требуется.
  • Отличаются устойчивостью к средним перезарядам.

К недостаткам свинцово-кислотных АКБ относят:
  • При использовании обслуживаемого аккумулятора, требуется контролировать уровень электролита и его плотность.
  • При сильном разряде в холодное время года может замерзнуть.
  • Если долго заряжать, то возможен взрыв.
  • При вскипании электролита возможно окисление клемм АКБ.
  • Из-за осыпания пластин, возможно замыкание банок.
  • Запрещается установка в салон автомобиля, ведь пары электролита опасны для здоровья.

Итак, свинцово-кислотные аккумуляторные батареи далеко не идеальны, однако при использовании необслуживаемых моделей, все недостатки нивелируются, что подтверждает их установка в более чем 80% всех современных автомобилей.

Гелевые аккумуляторы


Сходство со свинцово-кислотными моделями в том, что все ёмкости изолированы друг от друга, на этом, пожалуй, и всё. В гелевых АКБ применяется свинец высокой степени очистки, поэтому данные аккумуляторы заряжаются довольно быстро. Также, их преимуществами являются:

Во время стартового запуска может давать ток до 1000 Ампер;
Электролит не испаряется;
Возможно использование в любом положении;
Не теряет своих качеств, при сильных разрядах;
Ёмкость не теряется, даже если АКБ вообще не использовать годами;
Продолжительность эксплуатации достигает 15 лет.

Теперь о недостатках:
По сравнению с кислотными моделями, стоят до 3-х раз дороже;
Нельзя заряжать при высоком напряжении;
При экстремально низких температурах, в районе минус 50º, электролит кристаллизуется, из-за чего работа аккумулятора становится не стабильной.

Выводы


Невзирая на все преимущества и передовые технологии гелевых аккумуляторов, всё портит их высокая стоимость. Поэтому, если вы готовы платить, то покупайте именно гелевые АКБ, а при желании сэкономить, отдавайте предпочтение свинцово-кислотным вариантам. AGM батареи устанавливают исключительно на автомобили с системой Start-Stop или авто премиум-класса, с высоким уровнем потребления энергии.

Принцип работы свинцово-кислотного аккумулятора.


Аккумуляторные батареи




Принцип работы свинцового аккумулятора

Источником электроэнергии на автомобиле при неработающем или работающем с малой частотой вращения коленчатого вала двигателе является аккумуляторная батарея. В настоящее время на автомобилях наиболее широко применяются свинцовые аккумуляторные батареи, состоящие из нескольких последовательно соединенных аккумуляторов. Применение кислотных аккумуляторов объясняется тем, что они обладают небольшим внутренним сопротивлением и способны в течение короткого промежутка времени (несколько секунд) отдавать ток силой в несколько сотен ампер, что необходимо для питания стартера при пуске двигателя.

Свинцовый аккумулятор электрической энергии был изобретен в 1859 году французским физиком Гастоном Планте. В последующие годы конструкция аккумулятора, особенно – химический состав его электродов (пластин) постоянно совершенствовалась. В настоящее время свинцовые аккумуляторы и аккумуляторные батареи широко применяются в разных областях техники в качестве накопителей электроэнергии (стартерные батареи, аварийные и резервные источники энергии и т. п.).

Конструктивно аккумулятор представляет собой емкость, наполненную электролитом, в которой размещены свинцовые электроды. В качестве электролита используется раствор серной кислоты и дистиллированной воды. Электроды выполнены в виде пластин, одна из которых изготовлена из губчатого свинца Pb, а вторая – из диоксида свинца PbO2. При взаимодействии электродов с электролитом между ними возникает разность потенциалов.

Принцип работы свинцово-кислотных аккумуляторов основан на электрохимических реакциях свинца и диоксида свинца в водном растворе серной кислоты.

При подключении к электродам аккумулятора внешней нагрузки начинается электрохимическая реакция взаимодействия оксида свинца и серной кислоты, при этом металлический свинец окисляется до сульфата свинца.

Во время разряда происходит восстановление диоксида свинца на положительном электроде (аноде) и окисление свинца на отрицательном электроде (катоде). При пропускании через электроды аккумулятора зарядного тока в нем протекают обратные реакции. При перезаряде аккумулятора, после исчерпания сульфата свинца начинается электролиз воды, при этом на аноде выделяется кислород, а на катоде — водород.

Электрохимические реакции (слева направо — при разряде, справа налево — при заряде):

Реакции на аноде:

PbO2 + SO42- + 4H+ + 2e ↔ PbSO4 + 2H2O;

Реакции на катоде:

Pb + SO42- — 2e ↔ PbSO4.

Физические процессы, происходящие в аккумуляторе, объясняются свойством электролитического растворения металлов, которое заключается в переходе положительно заряженных ионов металла в раствор. Легкоокисляющиеся металлы (например, свинец) обладают этим свойством в большей степени, чем инертные металлы.
При погружении свинцового электрода в раствор электролита от него начнут отделяться положительно заряженные ионы свинца и переходить в раствор, при этом сам электрод будет заряжаться отрицательно.

По мере протекания процесса растет разность потенциалов раствора и электрода, и переход положительных ионов в раствор будет замедляться.
При какой-то определенной разности потенциалов электрода и раствора наступит равновесие между силой электролитической упругости растворения свинца, с одной стороны, и силами электростатического поля и осмотического давления — с другой.
В результате переход ионов свинца в электролит прекратится.

При погружении электрода, изготовленного из двуокиси свинца, в раствор серной кислоты наблюдается такой же процесс, но результат получается иной. Двуокись свинца в ограниченном количестве переходит в раствор, где при соединении с водой ионизируется на четырехвалентные ионы свинца Рв4+ и одновалентные ионы гидроксила ОН.
Четырехвалентные ионы свинца, осаждаясь на электроде, создают положительный потенциал относительно раствора. Серная кислота образует в воде практически только на ионы НO+ и HSO4.
Таким образом, при разряде аккумулятора расходуется серная кислота, образуется вода, а на обоих электродах — сульфат свинца. При заряде процессы протекают в обратном направлении.

При подключении потребителей в аккумуляторе возникает разрядный ток. При этом ионы сернокислотного остатка SO4 соединяются со свинцом электродов и образуют на них сернокислый свинец PbSO4, а ионы водорода соединяются с кислородом, выделяясь на положительной пластине в виде воды.
В результате электроды покрываются сернокислым свинцом, а серная кислота разбавляется водой, т. е. при разряде аккумулятора плотность электролита уменьшается. Поэтому по плотности электролита можно судить о степени заряженности аккумуляторной батареи.

При прохождении электрического (зарядного) тока через аккумуляторную батарею протекают обратные электрохимические процессы. Ионы водорода, образующиеся в результате распада воды, взаимодействуют с сернокислым свинцом электродов.
Водород, соединяясь с сернистым осадком, образует серную кислоту, а на электродах восстанавливается губчатый свинец. Выделяющийся из воды кислород, соединяется со свинцом положительной пластины, образуя перекись свинца.
В результате этих процессов содержание воды в электролите уменьшается, а содержание кислоты увеличивается, что приводит к повышению плотности электролита.



По завершению процессов восстановления свинца на электродах заряд аккумулятора прекращается. При дальнейшем прохождении электрического тока через электролит начинается процесс электролиза (разложения) воды, при этом аккумулятор «закипает», и выделяющиеся пузырьки образуют смесь водорода и кислорода. Смесь этих газов является взрывоопасной, поэтому следует избегать перезаряда до появления электролизных явлений по разложению воды.

Кроме того, длительный перезаряд приводит к потере электролитом воды (испарению), в результате чего его плотность повышается и для корректировки требуется доливка дистиллированной воды.
При доливке воды необходимо помнить, что вода, попадающая в концентрированную серную кислоту, закипает и сильно разбрызгивает кислотные капли, что при попадании на открытое тело или одежду может привести к ожогам кожи, слизистых оболочек, прожигу одежды и другим неприятным последствиям.

При постоянном напряжении источника зарядного тока по мере увеличения степени заряженности аккумулятора повышается его ЭДС и, следовательно, уменьшается сила зарядного тока. Когда напряжение на клеммах источника тока будет равно ЭДС полностью заряженного аккумулятора плюс ЭДС поляризации, зарядный ток прекратится.

Среднее значение напряжения аккумулятора – 2 В. Поскольку электрооборудование современных автомобилей рассчитано для работы при напряжении в бортовой сети 12 или 24 В, аккумуляторы соединяют в батареи (по 6 или 12 шт.).

Важным параметром аккумулятора является его емкость, т. е. количество электрической энергии, которую способен отдать аккумулятор. Емкость – это произведение силы разрядного тока на продолжительность разрядки до предельно допустимого разряженного состояния. Измеряется емкость аккумулятора в ампер-часах (А×ч). Емкость аккумулятора зависит, в первую очередь, от активной площади его электродов.
Поэтому повышения емкости можно достичь увеличением поверхности электродов, что достигается использованием нескольких параллельно соединенных между собой пластин, а также применением пористого материала для их изготовления, что позволяет использовать в качестве активной массы не только поверхность, но и внутренний объем пластин.

Емкость аккумулятора не постоянна, она зависит от силы разрядного тока, температуры электролита и состояния активной поверхности пластин. При увеличении разрядного тока и понижении температуры электролита емкость аккумулятора уменьшается, что объясняется неполным протеканием электрохимических реакций разрядки в этих условиях, вследствие сокращения времени разрядки и повышения вязкости электролита при низких температурах.

***

Устройство аккумуляторной батареи и ее маркировка


Главная страница


Дистанционное образование

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

Свинцово-кислотные аккумуляторы в Томске

Общие сведения

Свинцовые аккумуляторы являются наиболее распространенными среди всех существующих в настоящее время химических источников тока. Их масштабное производство определяется как относительно низкой ценой, так и разработкой разных вариантов этих аккумуляторов, отвечающих требованиям широкого круга потребителей. Их разделяют на четыре основные группы; стартерные, стационарные, тяговые и портативные (герметизированные(SLA)).

Номинальное напряжение одного элемента составляет 2 В. Номинальное напряжение батареи равно числу элементов, умноженному на 2. Напряжение разомкнутой цепи свинцово-кислотных аккумуляторов линейно возрастает с ростом степени заряженности аккумулятора. По значению напряжения разомкнутой цепи можно судить о степени разряда свинцового аккумулятора. Номинальной емкостью свинцово-кислотного аккумулятора считается емкость, полученная при разряде в течение 20 ч, т.е. током 0,05С. Отдаваемая аккумулятором емкость значительно зависит от тока разряда, который может достигать нескольких С.

Стационарные аккумуляторы используются в энергетике, на телефонных станциях, в качестве аварийного источника тока и т.д. Обычно они работают в режиме непрерывного подзаряда.

Тяговые аккумуляторы предназначены для электроснабжения электрокаров, подъемников, электромобилей и других машин. Действуют в режимах глубокого разряда, имеют большой ресурс.

Стартерные аккумуляторы

Стартерные аккумуляторы, предназначены для запуска двигателей внутреннего сгорания и энергообеспечения устройств машин. В последние годы в основном производятся необслуживаемые аккумуляторы. К недостаткам относят невысокие удельную энергию и наработку, плохую сохранность заряда, выделение водорода. В конце зарядного процесса традиционных аккумуляторов происходит бурное газовыделение, напоминающее кипение электролита. Это ведет к потере воды из-за ее электролитического разложения и испарения вместе с образующимися газами. Для стартерных аккумуляторов, работающих в умеренном климате, рекомендованная плотность электролита равна 1,26-1,28 г/см3, а для районов с жарким (тропическим) климатом — 1,22-1,24 г/см3. В необслуживаемых аккумуляторах достигнуто значительное снижение газовыделения, которое обеспечивает эксплуатацию аккумуляторов без доливки воды в течение всего срока работы. Для максимального использования ресурса полностью необслуживаемой аккумуляторной батареи необходимо обеспечить стабильное зарядное напряжение, обеспечивающие минимальное разложение воды при заряде аккумуляторов. Владельцы автомобилей должны более внимательно относиться к обеспечению исправной работы электрооборудования. Прежде всего, это касается натяжения ремня привода генератора, исправности самого генератора, регулятора напряжения, отсутствия утечек тока в системе электрооборудования или сигнализации и ряда других факторов. Необслуживаемые автомобильные аккумуляторы оснащены индикатором состояния заряженности: шарик-поплавок зеленого цвета расположен над пластинами, который всплывает, когда электролит при заряде достигает определенной плотности. Эта величина соответствует минимальной степени заряженности (60-65% от номинального значения), последующее увеличение плотности электролита (до 100 % заряда) не меняет показания индикатора. В случаях понижения уровня электролита до оголения пластин, информация индикатора о состоянии заряженности батареи прекращается. При работающем индикаторе его информация относится только к одной из шести банок (ячеек) аккумуляторной батареи. Следовательно, когда появляется дефект в другой банке информация индикатора становится бесполезной и не отображает действительную работоспособность аккумулятора. Существуют стартерные герметизированные автомобильные аккумуляторы с иммобилизованным электролитом, различные по используемой технологии:

  • создание загущенного (гелеобразного) электролита;
  • адсорбция жидкого электролита в сепараторах с высокой объемной пористостью.

Емкость герметизированных свинцовых аккумуляторов с иммобилизованным электролитом на 15-20% меньше, чем батарей со свободным электролитом одинакового объема и массы. Технология производства аккумуляторов с адсорбированным жидким электролитом немного дешевле, но емкостные показатели хуже, чем у автомобильных аккумуляторов с гелеобразным электролитом. Свинцовые аккумуляторные батареи с иммобилизованным электролитом являются герметизированными, но не являются герметичными. Во всех свинцовых герметизированных аккумуляторах есть предохранительный клапан, который служит для стравливания избыточного давления внутри аккумулятора. Нормальная эксплуатация герметизированных свинцовых автомобильных аккумуляторов возможна при соблюдении гораздо более жесткого диапазона регулирования зарядного напряжения, чем при эксплуатации необслуживаемых аккумуляторов с жидким электролитом.

Разрядная емкость аккумулятора зависит от целого ряда конструктивных и технологических параметров, а также от условий эксплуатации аккумулятора. Саморазряд аккумуляторов в значительной мере зависит от температуры электролита. При температуре ниже 0°С у новых аккумуляторных батарей он практически прекращается. Поэтому хранить автомобильные аккумуляторы рекомендуется в заряженном состоянии при низких температурах (до -30 °С). Потери емкости свежеизготовленного аккумулятора за счет саморазряда как правило не превышают 2-3 % в месяц. Но при эксплуатации они быстро увеличиваются.

Герметизированные (SLA) аккумуляторы

Герметизированные (SLA) свинцовые аккумуляторы используются для питания приборов, инструмента, в системах бесперебойного питания, аварийного освещения. К их достоинствам относятся более низкая стоимость по сравнению со стоимостью других портативных аккумуляторов, широкий интервал рабочих температур. Недостатками являются невозможность хранения в разряженном состоянии, трудность изготовления аккумуляторов малых размеров. Для создания данных аккумуляторов, был предпринят ряд мер:

  • в аккумуляторе применяется иммобилизованный (обездвиженный) электролит, который сохраняет высокую электропроводность серной кислоты;
  • для снижения вероятности выделения водорода применяются сплавы свинца с кальцием, иногда легированного алюминием, сплавы свинца с оловом и другие;
  • в отрицательный электрод закладывается емкость больше, чем в положительный.

Портативные SLA аккумуляторы выпускаются в виде батарей, которые собраны в едином призматическом контейнере из пластмассы или резины (моноблочная конструкция). Контейнер, крышка и выводы аккумуляторной батареи загерметизированы. Клапанное приспособление для сброса газа при излишнем давлении состоит из резинового клапана и отражателя, служащего для улавливания капель электролита. Воздух в аккумулятор через него не поступает. При выборе герметизированной свинцовой аккумуляторной батареи большой емкости следует внимательно отнестись к использованному в ней способу иммобилизации электролита, поскольку известно, что в высоких аккумуляторах со стекловолокнистым сепаратором (технология AGM) со временем отмечается расслоение электролита. Такие аккумуляторы стараются проектировать высотой не более 35 см. Современные герметизированные свинцово-кислотные аккумуляторные батареи обладают достаточно высокими удельными энергетическими характеристиками (до 40 Втч/кг и 100 Втч/л). Они работоспособны в буферном режиме при нормальной температуре в течение продолжительного периода (более 10 лет), а при циклировании обеспечивают несколько сотен циклов до потери 20 % емкости. Герметизированные свинцовые аккумуляторные батареи работоспособны в интервале температур от -30 до +50 °С, чаще гарантируется работоспособность при температуре не ниже -15 °С. Самое большое влияние на срок службы герметизированного свинцово-кислотного аккумулятора оказывают: рабочая температура, глубина разряда и величина перезаряда, а также периодичность срабатывания клапана для сброса газа. Саморазряд в герметизированных свинцово-кислотных аккумуляторах значительно уменьшен по сравнению с вентилируемыми аккумуляторами и составляет 40% в год при 20 °С и 15% при 5 °С. При более высоких температурах хранения саморазряд увеличивается: при 40 °С батареи лишаются 40 % емкости за 4-5 месяцев. При продолжительном хранении в заряженном состоянии батареи рекомендуют периодически подзаряжать. Продолжительное хранение батареи в разряженном состоянии приводит к быстрой потере ее работоспособности. При многократных переразрядах уменьшается разрядная емкость и понижается срок службы аккумулятора.

Заряд герметизированного (SLA) аккумулятора

Заряд батарей должен осуществляться при температуре от 5 до 35°С в режиме, при котором ток должен сильно понижаться к концу заряда. Наиболее простое и дешевое оборудование осуществляет заряд при постоянном напряжении 2,4-2,45В/ак. Заряд считается законченным если ток заряда остается неизменным в течении 3-х часов. Но чаще применяют комбинированный режим, при котором начальный ток ограничивают (0,1С), а по достижении заданного напряжения, заряд проводится при стабилизации напряжения (2,4В на элемент). Ускорение процесса заряда достигается при повышении тока на первой стадии заряда, но в соответствии с советами производителей не более чем до 0,3С. В конце заряда для большей безопасности может быть применена еще одна ступень заряда: при снижении напряжения источника питания до напряжения подзаряда аккумулятора 2,30-2,35 В. Заряд аккумуляторных батарей, используемых, для работы в буферном режиме, проводится, как правило, при более низком напряжении (2,23-2,275 В). Следует помнить, что при заряде герметизированных аккумуляторов их температура может быть значительно выше температуры окружающей среды. Если нельзя избежать существенного увеличения температуры, то при заряде следует вводить корректировку напряжения источника питания.

Заряд автомобильного аккумулятора

Заряд автомобильного аккумулятора может происходить двумя методами:

  1. Заряд аккумулятора при постоянном токе. При подобном заряде сила тока в ходе всего времени заряда должна оставаться постоянной. Для этого в ходе заряда надо менять напряжение зарядного устройства или сопротивление цепи. Коэффициент полезного действия заряда при комнатной температуре для исправных батарей может быть принят равным 85-95% при токе заряда не более 0,1С20. Коэффициент использования тока зависит от силы зарядного тока, уровня заряженности батареи и температуры электролита. Он будет тем меньше, чем больше зарядный ток, чем выше уровень заряженности и чем ниже температура электролита. На финальной стадии заряда аккумуляторов начинается вторичный процесс — электролиз воды, входящей в состав электролита. Выделяющийся при электролизе воды газ создает видимость кипения электролита, что свидетельствует об окончании процесса зарядки аккумуляторов. При зарядке постоянным током наиболее распространенным является режим, который состоит из двух стадий. Первая стадия заряда производится при токе равном 0,1С20 до тех пор, пока напряжение на батарее 12 В не достигнет 14,4 В (2,4В на каждом аккумуляторе). Затем сила зарядного тока уменьшается вдвое до величины 0,05С20. Зарядка при такой силе тока длится до неизменности напряжения и плотности электролита в аккумуляторах в течение 2ч. При этом в конце заряда происходит бурное выделение газа («кипение» электролита). Уменьшенная сила тока в конце заряда позволяет снизить скорость газовыделения, уменьшить влияние перегрева на последующую работоспособность и срок службы батареи, а также обеспечить полноту заряда. В ходе зарядки аккумуляторов с гелиевым или адсорбированным электролитом следует четко следовать рекомендациям производителя. В противном случае малейшее отклонение от оптимального режима может привести к порче аккумулятора.
  2. Заряд аккумулятора при постоянном напряжении. При этом методе, в течение всего времени заряда напряжение зарядного устройства остается постоянным. Зарядный ток убывает в ходе заряда по причине повышения внутреннего сопротивления батареи. В первый момент после включения, сила зарядного тока определяется следующими факторами: выходным напряжением источника питания, уровнем заряженности батареи и числом последовательно включенных батарей, а также температурой электролита батарей. Сила зарядного тока в первоначальный момент заряда может достигать (1,0-1,5)С20. Для исправных, но разряженных автомобильных аккумуляторов такие токи не принесут вредных последствий. Несмотря на большие токи в первоначальный момент зарядного процесса, общая длительность полного заряда аккумуляторных батарей приблизительно соответствует режиму при постоянстве тока. Дело в том, что завершающий этап заряда при постоянстве напряжения происходит при достаточно малой силе тока. Однако, заряд по такой методике в ряде случаев предпочтителен, так как он обеспечивает более быстрое доведение батареи до состояния, позволяющего обеспечить пуск двигателя. Кроме того, сообщаемая на первоначальном этапе заряда энергия тратится преимущественно на основной зарядный процесс, то есть на восстановление активной массы электродов. При этом реакция газообразования в аккумуляторе еще не возможна.
Максимальная величина зарядного напряжения для автомобильных аккумуляторных батарей с загущенным (гелеобразным) и адсорбированным электролитом зависит от рекомендаций производителя (ориентировочно для гелеобразных 14,35В, а для адсорбированных 14,4В). Превышения величины рекомендованной производителем на 0,05В приводит к выходу из строя аккумулятора.

Уравнительная зарядка аккумуляторов. Такая зарядка производится при постоянной силе тока менее 0,1 от номинальной емкости в течение немного большего времени, чем обычно. Его цель — обеспечить полное восстановление активных масс во всех электродах всех аккумуляторов батареи.

Форсированная зарядка аккумуляторов. В случаи потребности в короткое время восстановить работоспособность глубоко разряженной аккумуляторной батареи, используют так называемую форсированную зарядку. Такая зарядка может производиться токами величиной до 70% от номинальной емкости, но на протяжении более короткого времени. В ходе форсированного заряда нужно контролировать температуру электролита, и при достижении 45 °С прекращать зарядку. Использование форсированного заряда заметно укорачивает срок службы аккумуляторной батареи.

Модифицированный заряд. («Способ с полупостоянным напряжением») Такой заряд представляет собой некоторое приближение к заряду при постоянном напряжении. Его цель — немного уменьшить силу тока в начальный период заряда и понизить влияние колебания напряжения в сети на зарядный ток. Для этого последовательно с аккумуляторной батареей в электрическую цепь подключают резистор небольшого сопротивления. При использовании этого метода напряжение на клеммах зарядного устройства поддерживается постоянным в пределах от 2,5 до 3,0В на один аккумулятор. Считается, что для свинцовых аккумуляторов наилучшим является напряжение 2,6В на аккумулятор, обеспечивающее заряд ориентировочно за 8ч.

Постоянная подзарядка. Постоянные подзарядки наиболее применимы для стационарных аккумуляторов. Напряжение постоянной подзарядки выбирается в зависимости от конструкции аккумуляторов и срока службы с целью полной компенсации потери емкости от саморазряда. Для поддержания аккумуляторов с низким саморазрядом, лучше использовать периодические подзарядки. Режим подзарядки определяется условиями эксплуатации, типом и степенью изношенности аккумулятора. Основным недостатком режима постоянной подзарядки является параллельное протекание вторичного процесса, что способствует преждевременному ухудшению характеристик аккумуляторов.

Правила эксплуатации стартерных свинцово-кислотных аккумуляторов

Подготовка к работе.

  • Залитая электролитом и заряженная батарея готова к работе.
  • Перед установкой батареи на автомобиль рекомендуется батарею подзарядить. Эксплуатация батареи.
  • Батарею следует содержать в чистоте.
  • Один раз в три месяца проверьте надёжность закрепления батареи в штатном гнезде автомобиля.
  • Не допускайте загрязнения поверхности батареи. При необходимости протрите поверхность батареи влажной тряпкой.
  • Полюсные выводы и клеммы должны быть чистыми. Рекомендуется после очистки смазать их техническисм вазелином или другой густой нейтральной смазкой.
  • Пуск двигателя производите короткими (5-10 секунд) включениями стартера. В зимнее время выключайте сцепление. Перерывы между попытками пуска должны составлять не менее 1 минуты. Если после 3-4 попыток двигатель не запускается, проверьте исправность системы зажигания и питания топливом.
  • При эксплуатации автомобилей и других транспортных средств уровень зарядного напряжения должен соответствовать требованиям инструкции на транспортное средство и находиться в пределах 13,9 — 14,4 Вольт независимо от режима работы двигателей и включённых потребителей. НЕ ДОПУСКАЕТСЯ эксплуатация батарей как в режиме НЕДОЗАРЯДА, т.е. при напряжении ниже 13,9 Вольт, так и в режиме ПЕРЕЗАРЯДА, т.е. при напряжении выше 14,4 Вольт. Поэтому не реже одного раза в 2 месяца проверяйте уровень зарядного напряжения. В случае, если зарядное напряжение отличается от вышеуказанного, необходимо обратиться в автосервис для приведение его до заданного уровня.
  • Батарею следует поддерживать в заряженном состоянии. Не реже одного раза в 3 месяца, а также в случае ненадёжного пуска двигателя, необходимо проверять степень заряженности по равновесному напряжению разомкнутой цепи (НРЦ) для аккумуляторов.
  • Измерение равновесного НРЦ необходимо производить не ранее чем через 8 часов после выключения двигателя. У полностью заряженной батареи величина НРЦ составляет 12,6 Вольт при температуре 20 -25 °С. 80% — 12.5 В. 60% — 12,3 В.
  • Батарею, степень заряженности которой ниже 75% зимой и 50% летом, следует снять с машины и зарядить.
  • В случае, если по какой-либо причине произошёл глубокий разряд батареи, её необходимо незамедлительно полностью зарядить. Недопустимо оставлять батарею в состоянии глубокого разряда. Это приводит к существенному снижению её ёмкости, а при отрицательных температурах к замерзанию электролита и разрушению корпуса батареи.
  • При заряде аккумулятора не используйте зарядные устройства «кустарного» производства.
  • НЕДОПУСТИМА длительная (более 1 месяца) эксплуатация батареи в условиях перезаряда, т.е. при зарядном напряжении выше 14,4 В, так как это приводит в разложению всего запаса электролита и, как следствие, может привести к взрыву гремучей смеси и разрушению батареи.

Указания мер безопасности.

  • Выделяющаяся при заряде батареи смесь водорода с кислородом ВЗРЫВООПАСНА. Поэтому КАТЕГОРИЧЕСКИ ЗАПРЕЩАЕТСЯ курить вблизи батареи, пользоваться открытым огнём, допускать образование искры, в том числе замыкать полюсные выводы аккумулятора.
  • Не наклоняйте батарею более чем на 45° во избежание вытекания электролита.
  • Электролит — агресивная жидкость. При попадании его на незащищённые участки тела немедленно обильно промойте их водой, а затем 5% раствором соды и аммиака. При необходимости обратитесь за медицинской помощью.
  • Отсоединение и присоединение батареи от бортовой сети автомобиля должно производиться при отключённых потребителях. Вначале отсоединяется отрицательный вывод, затем — положительный; присоединение производится в обратном порядке.
  • Батарея должна быть надёжно закреплена в штатном гнезде автомобиля, соединительные клеммы плотно зажаты на полюсных выводах, а сами провода прослаблены.

Правила эксплуатации герметизированных свинцово-кислотных аккумуляторов:

  • Соблюдайте температурный режим эксплуатации аккумуляторной батареи, рекомендованный производителем. При увеличении температуры эксплуатации на каждые 10°С за счет увеличения скорости электрохимических процессов в аккумуляторах их срок службы будет сокращаться в 2 раза.
  • Эксплуатация аккумуляторов при температуре свыше 50°С, как правило, недопустима.
  • Не допускайте переразрядов и перезарядов АКБ. Это приводит к уменьшению срока службы батареи.
  • Превышение допустимых токов заряда/разряда приводит к короблению и механическому разрушению пластин. Разряд малыми токами увеличивает отдаваемую емкость и повышает конечное напряжение разряда.
  • При буферной работе для достижения приемлемого срока службы свинцово-кислотных аккумуляторов необходимо не превышать допустимый ток их заряда, который задается различными производителями в пределах 0,1-0,3 С10. При этом следует помнить, что ток заряда аккумуляторов с напряжением, превосходящим 2,4 В/эл., не должен превышать величину 0,05 С10.
  • Пользуйтесь только специальными зарядными устройствами, предназначенными для заряда герметизированных свинцово-кислотных аккумуляторов.
  • Храните батареи в заряженном состоянии при температуре окружающей среды 0 — 20°С
  • При длительном хранении заряженных аккумуляторов в бездействующем состоянии для предупреждения последствий саморазряда и сульфатации необходимо периодически производить подзаряд.

ВНИМАНИЕ! В процессе эксплуатации НЕ ДОПУСКАТЬ:

  • применения зарядных устройств, не предназначенных для заряда аккумуляторов данной химической системы
  • короткого замыкания между контактами аккумулятора
  • внешнего нагрева выше 100°С и воздействия открытого огня
  • любых физических повреждений корпуса аккумулятора
  • зарядки холодного аккумулятора (ниже 0°С)
  • проникновения жидкости в корпус аккумулятора.

Эксплуатационные свойства свинцово-кислотных аккумуляторных батарей

Эксплуатационные свойства свинцово-кислотных АКБ

Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи используются в трех основных режимах работы – буферном, циклическом, смешанном.

Буферный режим эксплуатации свинцово-кислотных батарей применяется в различных системах резервного питания, например в базовых станциях мобильной связи, АТС, сетевых коммутаторах провайдеров Интернет, источниках бесперебойного питания персональных компьютеров и серверов (UPS) и других. В этом режиме большую часть времени батареи подзаряжаются от сетевого источника питания, а при пропадании сетевого питания разряжаются на нагрузку, обеспечивая непрерывность электропитания нагрузки. Длительность разряда в этом случае незначительна по отношению ко времени, когда батарея находиться в заряженном состоянии.

Циклический режим эксплуатации свинцово-кислотных батарей применяется в электротранспорте и устройствах с автономным питанием. В течение рабочего времени происходит разряд тяговых батарей или батарей питания, а после его окончания батареи заряжают.

Смешанный режим эксплуатации свинцово-кислотных батарей применяется, например, в автомобильных батареях, когда во время работы двигателя автомобиля батарея подзаряжается от его электрогенератора, и в свою очередь отдает значительный ток в момент пуска двигателя и гораздо меньший ток для питания электрооборудования автомобиля (освещение салона, сигнализация и т.п.) при выключенном двигателе.

Время заряда свинцово-кислотных батарей составляет 8… 16 часов. Они всегда должны храниться в заряженном состоянии, так как хранение в незаряженном состоянии приводит к сульфатации пластин(*) приводящей к потере емкости, а в дальнейшем — к невозможности заряда батареи стандартными методами.

Глубокие циклы заряд/разряд для свинцово-кислотные батарей не желательны. Полный разряд может стать причиной деформации пластин, впоследствии каждый цикл заряда/разряда батареи ведет к снижению ее емкости. В зависимости от глубины разряда и рабочей температуры ресурс или срок службы свинцово-кислотной батареи может составлять от 1 года до 20 и более лет. Кроме того, в значительной мере срок службы определяется конструкцией элементов батареи. Оптимальная рабочая температура для батарей составляет 25 °С, ее увеличение на каждые 10 °С сокращает срок службы батареи наполовину. Например, VRLA батарея при температуре 25 °С может работать 10 лет, при температуре 33 °С — только 5 лет, при температуре 42 °С — всего лишь 1 год.

Преимущества свинцово-кислотных батарей:
— дешевизна и простота производства — по стоимости 1 Вт*ч энергии эти батареи являются самыми дешевыми;
— отработанная, надежная технология обслуживания;
— малый саморазряд — самый низкий по сравнению с аккумуляторными батареями других типов;
— низкие требования по обслуживанию, отсутствие «эффекта памяти»;
— допустимы высокие токи разряда.

Недостатки свинцово-кислотных батарей:
— не допускается хранение в разряженном состоянии;
— низкая энергетическая плотность — большой вес аккумуляторных батарей ограничивает их применение в стационарных и подвижных объектах;
— допустимо лишь ограниченное количество циклов полного разряда;
— кислотный электролит и свинец оказывают вредное воздействие на окружающую среду;
— при неправильном заряде возможен перегрев батареи и значительное газовыделение.

(*)Примечание

Сульфатация пластин – процесс образования на свинцовых электродах сульфата свинца. Сульфатация пластин приводит к увеличению внутреннего сопротивления аккумулятора, снижению емкости, снижению напряжение при разряде, сильному и раннему газовыделению при заряде.

Причины приводящие к сульфатации пластин:
— систематический неполный заряд аккумулятора;
— глубокие разряды;
— длительное пребывание аккумулятора в разряженном состоянии;
— хранение в разряженном состоянии;
— хранение аккумулятора при низких температурах;
— снижение уровня электролита ниже верхних краев электродов;
— повышенный саморазряд;
— повышенная плотность электролита.

Аккумуляторные батареи

Аккумуляторы АСК

 Новая серия свинцово-кислотных аккумуляторов АСК разработана для применения в первую очередь на объектах ОАО «РЖД», где аккумуляторы серии АСК успешно прошли эксплуатационные испытания. Технические условия и руководство по эксплуатации на аккумуляторы АСК согласованы с ОАО «РЖД».

Прототипом аккумуляторов серии АСК являются аккумуляторы серии ОР, однако вследствие лучших технических характеристик аккумуляторы серии АСК предназначены заменить аккумуляторы серии ОР, которые применяются на объектах железнодорожной автоматики и телемеханики.

Отличительные особенности аккумуляторов серии АСК от аккумуляторов серии ОР: 

  • Конструктивное решение по уменьшению кавитационного разрушения борна, предложена оригинальная конструкция блока электродов, исключающая короткое замыкание между пластинами в период эксплуатации аккумулятора;
  • Решетка положительной пластины выполнена из сплава свинец-сурьма-олово-мышьяк, с содержанием сурьмы в сплаве менее 1,7%, что существенно уменьшает коррозию решетки и тем самым увеличивает срок службы аккумулятора, а также сокращается частота долива дистиллиро-ванной воды, так как применение такого сплава уменьшает выкипание электролита;
  • Применена собственная рецептура и способ приготовления пасты отрицательной решетки, позволяющие при том же объеме активной массы в составе пластины увеличить ее емкость и срок службы. На указанные рецептуру и способ приготовления пасты предприятием ООО «НовАК» получен патент на изобретение;
  • Увеличен емкостной ряд, содержащий 29 типов аккумуляторов АСК2 — АСК30 с номиналами от 50 Ач до 750 Ач. Емкость аккумуляторов увеличена более чем на 2% по сравнению с аналогичными типами аккумуляторов серии ОР;
  • Сроки производства аккумуляторов АСК сокращены до 3 недель;
  • Новый ударопрочный корпус аккумуляторов АСК2 — АСК6 разработан специально под габариты батарейных шкафов серии ШМБ для размещения аккумуляторов резервного питания устройств автоматики и телемеханики на объектах ОАО «РЖД».

Несмотря на определенную адаптацию аккумуляторов серии АСК к условиям эксплуатации на объектах ОАО «РЖД», аккумуляторы этой серии имеют ту же область применения, что и аккумуляторы серии ОР.


 

О батареях > Что такое свинцовая батарея?

Начальный процесс начинается с изготовления решеток из сплава свинца, смешанного с небольшим процентом других металлов. Сетки проводят ток и обеспечивают структуру для прилипания активного материала.

Затем на решетки наносится пастообразная смесь оксида свинца, представляющего собой порошок свинца и других материалов, серной кислоты и воды. Расширяющий материал из порошкообразных сульфатов добавляется в пасту для изготовления отрицательных пластин.

После этого вклеенную пластину нужно будет вылечить. Отверждение обычно происходит в контролируемой среде с температурой от теплой до высокой и изменяющейся влажностью в течение двух-четырех дней подряд. Во время этого процесса происходит рост кристаллизации, который связывает пасту с сетками. После отверждения пластины должны полностью остыть и высохнуть.


После того, как пластины будут готовы, их нужно будет поочередно укладывать друг на друга, прокладывая между ними кусок сепаратора. Сепараторы представляют собой листы пористого материала, которые предотвращают короткое замыкание, но пропускают электрический ток между пластинами.После надлежащего объединения все плюсы соединяются вместе, а по отдельности все минусы соединяются вместе. Эта комбинация плюсов, минусов и разделителей называется элементом. Затем элементы правильно ориентируются, вставляются в корпус батареи и свариваются вместе. Элементы обычно располагаются последовательно, чтобы двухвольтовая ячейка достигала шести, 12 или любого другого предполагаемого напряжения конечной батареи.

Затем к верхней части корпуса, который содержит соединяемые элементы, приваривается крышка, а клеммные колодки формируются снаружи, создавая кислотостойкое уплотнение.

Поскольку конструкция батареи завершена, ее можно заполнить серной кислотой или электролитом и поместить на пластовый заряд. Во время формовочного заряда аккумулятор подключается к источнику электроэнергии и заряжается в течение многих часов. Наконец, после того, как батарея полностью сформирована, она проходит различные проверки качества, очищается и маркируется перед поступлением на место продажи.

Руководство для начинающих: что такое свинцово-кислотная батарея (и что она делает)?

Простое определение свинцово-кислотной батареи — это устройство для хранения электроэнергии.Затем эту энергию можно использовать для питания электрических цепей в автомобиле.

Есть две основные вещи, которые следует учитывать при выборе автомобильных аккумуляторов; напряжение и ток. Напряжение обычно должно составлять около 12,6 вольт, когда аккумулятор полностью заряжен, и относится к тому, сколько энергии хранится в аккумуляторе.

Думайте о напряжении как о способности батареи передавать электричество. В то время как ток, измеряемый в амперах, представляет собой скорость, с которой течет электричество.

В автомобилях используются свинцово-кислотные батареи.Они производят напряжение за счет металлических пластин (из сплавов на основе свинца), погруженных в раствор электролита (смесь 65% воды и 35% серной кислоты) в шести элементах.

Химическая реакция между пластинами создает напряжение приблизительно 2,1 вольта на ячейку, то есть всего 12,6 вольта.

При напряжении 12,4 вольт считается, что он заряжен только на 50%, и в этот момент батарея не сможет питать системы, требующие лойта тока, такие как стартер фар.При напряжении 12,0 вольт батарея заряжена всего на 25 %, а при 10,5 % устройство считается полностью разряженным.

При покупке аккумулятора для автомобиля важно учитывать номинальный ток холодного пуска (CCA).

CCA — это мера того, сколько ампер может произвести батарея в течение 30 секунд при температуре 0 градусов по Фаренгейту, прежде чем напряжение упадет до неприемлемого уровня.

Типичными автомобильными аккумуляторами являются 350, 450 и 600 CCA. Чем больше цифра, тем лучше аккумулятор заведет автомобиль, особенно в холодную погоду.Но батареи с более высоким CCA, как правило, дороже.

Номинальная мощность батареи в Ач (ампер-часах) является мерой того, какой электрический ток она может отдавать. Типичные номиналы автомобильных аккумуляторов составляют от 75 до 120 Ач. Например, батарея емкостью 100 Ач может обеспечить 5 ампер в течение 20 часов, 10 ампер в течение 10 часов или 20 ампер в течение 5 часов и так далее.

Большинство современных автомобильных аккумуляторов представляют собой герметичные блоки (кроме очень крошечной вентиляционной системы), что снижает количество электролита, теряемого во время цикла зарядки/разрядки.

Аккумуляторы этого типа служат намного дольше, чем те, которые производились даже 10-20 лет назад, но ни одно устройство не является долговечным.

Со временем постоянный цикл зарядки/разрядки будет означать, что свинцовые пластины изнашиваются до такой степени, что полезный ток больше не вырабатывается.

В этот момент блок необходимо заменить. Качественный современный аккумулятор должен прослужить не менее пяти лет ежедневного использования в исправной электрической системе автомобиля.

Свинцово-кислотная батарея Недостатки и обслуживание

Недостатки свинцово-кислотных аккумуляторов

1/ Ограниченная «полезная» емкость

Обычно считается разумным использовать только 30–50 % номинальной емкости типичных свинцово-кислотных батарей «глубокого цикла».Это означает, что батарея на 600 ампер-часов на практике обеспечивает в лучшем случае только 300 ампер-часов реальной емкости.
Если вы даже время от времени разряжаете батареи больше, чем это, их срок службы резко сократится.

Свинцово-кислотный AGM Полезная емкость
2/ Ограниченный срок службы

Даже если вы бережно относитесь к своим батареям и никогда не разряжаете их чрезмерно, даже самые лучшие свинцово-кислотные батареи с глубоким циклом обычно рассчитаны только на 500-1000 циклов. Если вы часто подключаетесь к своему блоку аккумуляторов, это может означать, что ваши аккумуляторы могут нуждаться в замене менее чем через 2 года использования.

Свинцово-кислотные (AGM)
Ожидаемый срок службы по сравнению с DOD
3/ Медленная и неэффективная зарядка

Последние 20 % емкости свинцово-кислотного аккумулятора нельзя «быстро» зарядить. Первые 80% можно быстро «зарядить» с помощью интеллектуального трехступенчатого зарядного устройства (в частности, аккумуляторы AGM могут выдерживать высокий зарядный ток), но затем начинается фаза «поглощения», и зарядный ток резко падает.

Как и в случае с проектом по разработке программного обеспечения, последние 20 % работы могут занять 80 % времени.

Это не имеет большого значения, если вы заряжаетесь от сети на ночь, но это огромная проблема, если вам приходится оставлять генератор включенным на несколько часов (что может быть довольно шумным и дорогим в эксплуатации). И если вы зависите от солнца и заката до того, как эти последние 20% будут пополнены, вы можете легко получить батареи, которые никогда не заряжаются полностью.

Неполная зарядка последних нескольких процентов не была бы большой проблемой на практике, если бы не тот факт, что отказ от регулярной полной зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов приводит к их преждевременному старению.

4/ Потери энергии

Вдобавок ко всему потраченному впустую времени генератора, свинцово-кислотные батареи страдают еще одной проблемой эффективности — они тратят впустую до 15% энергии, вложенной в них, из-за присущей им неэффективности зарядки. Таким образом, если вы обеспечиваете мощность 100 ампер, вы храните только 85 ампер-часов.

Это может быть особенно неприятно при зарядке от солнечной батареи, когда вы пытаетесь выжать максимальную эффективность из каждого усилителя до того, как солнце сядет или скроется облаками.

5/ Потери Пейкерта

Чем быстрее вы разряжаете свинцово-кислотную батарею любого типа, тем меньше энергии вы можете из нее получить. Этот эффект можно рассчитать, применив закон Пейкерта (названный в честь немецкого ученого В. Пейкерта), и на практике это означает, что сильноточные нагрузки, такие как кондиционер, микроволновая печь или индукционная плита, могут привести к тому, что банк свинцово-кислотных аккумуляторов сможет на самом деле обеспечивает всего 60% своей нормальной мощности. Это огромная потеря емкости, когда она вам больше всего нужна…

Последствия потерь Peukert при быстром разряде AGM

В приведенном выше примере показана спецификация батареи Concord AGM: в этой спецификации указано, что батарея может обеспечивать 100% своей номинальной емкости при разрядке в течение 20 часов (C/20). При разрядке в течение одного часа (C/1) батарея обеспечивает только 60% номинальной емкости . Это прямое влияние потерь Пейкерта.

В конце дня батарея AGM, рассчитанная на 100 Ач при C/20, обеспечит полезную емкость 30 Ач при разряде в течение одного часа как 30 Ач = 100 Ач x 50% DoD x 60% (потери по Пейкерту).

Полезная емкость свинцово-кислотной кислоты при C/20
(разряд 20 часов)
Полезная емкость свинцово-кислотной кислоты при C/1
(один час разряда)
6/ Вопросы размещения

Залитые свинцово-кислотные батареи выделяют ядовитый кислый газ во время зарядки и должны содержаться в герметичном аккумуляторном ящике с вентиляцией наружу.Они также должны храниться в вертикальном положении, чтобы избежать проливания аккумуляторной кислоты.

Аккумуляторы

AGM не имеют этих ограничений и могут быть размещены в непроветриваемых помещениях — даже в жилом помещении. Это одна из причин, по которой аккумуляторы AGM стали так популярны среди моряков.

6/ Требования к техническому обслуживанию

В залитые свинцово-кислотные аккумуляторы необходимо периодически доливать дистиллированную воду, что может быть трудоемкой операцией по техническому обслуживанию, если доступ к аккумуляторным отсекам затруднен.

AGM и гелевые элементы действительно не требуют обслуживания. Однако отсутствие необходимости в обслуживании имеет и обратную сторону: случайно перезаряженную аккумуляторную батарею часто можно спасти, заменив выкипевшую воду. Перезаряженная гелевая или AGM батарея часто необратимо разрушается.

7/ Падение напряжения

Полностью заряженный 12-вольтовый свинцово-кислотный аккумулятор имеет начальное напряжение около 12,8 В, но по мере разрядки напряжение неуклонно падает. Напряжение падает ниже 12 вольт, когда в батарее остается 35% ее общей емкости, но некоторая электроника может не работать при напряжении менее 12 вольт.Этот эффект «провисания» также может привести к затемнению света.

Эффект провала напряжения при высокой мощности
8/ Размер и вес

Типичная батарея размера 8D, которая обычно используется для больших блоков батарей, имеет размеры 20,5″ x 10,5″ x 9,5″. Чтобы выбрать конкретный пример 8D, Trojan 8D-AGM весит 167 фунтов и обеспечивает всего 230 ампер-часов общей емкости, что оставляет вам 115 ампер-часов, которые действительно можно использовать, и только 70 для приложений с высоким разрядом!

Если вы проектируете обширную стыковку благ, вам понадобится как минимум четыре 8D или целых восемь.Это ОЧЕНЬ большой вес, который влияет на экономию топлива.

И, если у вас на буровой установке ограничено место для аккумуляторов, только размер аккумуляторов ограничит вашу емкость.

Удельная плотность энергии по аккумуляторной технологии Эта статья является исключительной собственностью PowerTech Systems.
Воспроизведение без разрешения запрещено.

Свинцово-кислотные аккумуляторы — Департамент охраны окружающей среды штата Нью-Йорк

Свинцово-кислотные аккумуляторы — это тип перезаряжаемых аккумуляторов, обычно используемых в наших автомобилях, грузовиках, транспортных средствах для отдыха и лодках.Эти батареи со временем разряжаются, и в конце их срока службы необходимо правильно обращаться с ними. Выбрасывать отработанные или иным образом ненужные свинцово-кислотные аккумуляторы в мусорное ведро запрещено.

Закон о переработке свинцово-кислотных аккумуляторов (ссылка с веб-сайта DEC) был подписан 17 мая 1990 г. и вступил в силу 1 января 1991 г. Закон требует, чтобы розничные торговцы и дистрибьюторы, продающие свинцово-кислотные аккумуляторы, принимали клиенты.

Потребители, покупающие новую свинцово-кислотную батарею:

Вы можете вернуть ненужную свинцово-кислотную батарею для переработки продавцу при покупке новой.Продавец взимает с вас «возвратный поощрительный платеж» в размере 5 долларов, если вы не вернете использованную батарею при покупке замены. Продавец, который продал вам аккумулятор, вернет вам платеж в размере 5 долларов США, если вы вернете использованный аккумулятор в течение 30 дней с даты покупки нового аккумулятора.

Потребители, незаконно избавляющиеся от свинцово-кислотных аккумуляторов, несут гражданско-правовую ответственность в размере не более 50 долларов США за каждое нарушение. Имеются дополнительные точки утилизации. Большинство переработчиков металлолома принимают на переработку свинцово-кислотные аккумуляторы.

Требования к розничным торговцам и дистрибьюторам:

  • Принимайте бесплатно до двух использованных батарей в месяц от любого лица, независимо от того, покупает ли это лицо новую свинцово-кислотную батарею.
  • Почтовые таблички с универсальным символом утилизации и следующей информацией:
    «УТИЛИЗАЦИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ АККУМУЛЯТОРОВ НЕЗАКОННА. ЗАКОН ШТАТА ТРЕБУЕТ, ЧТОБЫ НАМ БЕСПЛАТНО ПРИНИМАТЬ АВТОМОБИЛЬНЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ».
    Интернет-магазины также должны уведомлять потребителей о том, что выбрасывать свинцово-кислотные аккумуляторы в мусорное ведро незаконно.
  • Взимать «возвратный поощрительный платеж» в размере 5 долларов с покупателя, покупающего новый свинцово-кислотный аккумулятор, если потребитель не возвращает использованный свинцово-кислотный аккумулятор во время такой покупки. Розничные продавцы должны возместить возвратный поощрительный платеж в размере 5 долларов США потребителю, когда они вернут свинцово-кислотную батарею в течение 30 дней после покупки новой свинцово-кислотной батареи. Розничные продавцы могут на законных основаниях удерживать невыплаченные платежи.

Как заряжать свинцово-кислотные аккумуляторы [Передовой опыт]

  • Полностью зарядите аккумуляторы перед хранением: Свинцово-кислотные аккумуляторы никогда не следует хранить в разряженном состоянии.Некоторые из современных машин создают паразитную нагрузку на батареях. Даже когда ключ машины находится в положении «ВЫКЛ», электрические компоненты потребляют энергию аккумулятора.
  • Проверка уровня жидкости:  Залитые (влажные) свинцово-кислотные аккумуляторы требуют регулярного орошения (если они не оснащены технологией автоматического орошения Smart-Fill™). Еженедельно проверяйте уровень электролита в аккумуляторе. Перед зарядкой уровень электролита должен быть немного выше пластин аккумулятора, как показано на рисунке.Добавьте дистиллированную воду, если уровень низкий. Не перелей. Электролит расширится и может вылиться при зарядке. После зарядки можно добавить дистиллированную воду примерно на 3 мм (0,12 дюйма) ниже смотровых трубок.
  • Используйте правильное зарядное устройство: Зарядное устройство настроено на зарядку аккумулятора, поставляемого с вашей машиной. Если вы решите перейти на аккумулятор другого типа или емкости, необходимо изменить профиль зарядки зарядного устройства, чтобы предотвратить повреждение аккумулятора.
  • Поиск новой технологии зарядных устройств: Старые зарядные устройства для свинцово-кислотных аккумуляторов требуют тщательного контроля во избежание «перезарядки».Но новая технология зарядного устройства позволяет подключать аккумуляторы и зарядное устройство в течение выходных или дольше. Зарядное устройство отключится, как только аккумуляторы будут полностью заряжены. Некоторые новые зарядные устройства могут контролировать батареи и включать их, когда батареи требуют зарядки.
  • Идеальные условия зарядки: Заряжайте аккумуляторы в хорошо проветриваемом помещении при температуре не выше 80 градусов по Фаренгейту, чтобы предотвратить возможное накопление газа. Никогда не храните и не заряжайте аккумуляторы в местах, подверженных воздействию отрицательных температур, прямых солнечных лучей, тепла или других экстремальных температур.
  • Следуйте руководству по эксплуатации: Все эти рекомендации по зарядке аккумуляторов универсальны для всех типов свинцово-кислотных аккумуляторов. Но, конечно же, обязательно прочитайте руководство по эксплуатации вашей уборочной машины Tennant, чтобы узнать о конкретных протоколах зарядки.

Свинцово-кислотные аккумуляторы могут быть очень выгодными с точки зрения производительности и цены, но требуют использования надлежащих методов зарядки. Выполняя эти простые шаги для правильной зарядки, вы можете быть уверены, что полностью осознаете это значение, получите максимальное время работы и количество циклов зарядки от вашего аккумулятора, а также максимально увеличите производительность вашей уборочной машины Tennant.

типов свинцово-кислотных аккумуляторов | Введение в свинцово-кислотный аккумулятор

Существует множество вариантов свинцово-кислотных аккумуляторов. Каждый из них разработан для своего конкретного применения с определенными характеристиками разряда и заряда. Эти типы батарей специально разработаны для определенного конечного применения.
Важно правильно выбрать свинцово-кислотную батарею для конкретного применения. Невыполнение этого требования может привести к снижению производительности и, в некоторых случаях, к необратимому повреждению аккумулятора, что приведет к резкому сокращению его общего срока службы.

Вообще говоря, свинцово-кислотные аккумуляторы делятся на две основные категории; Затопленные (или мокрые) элементы и необслуживаемые герметичные свинцово-кислотные батареи (SLA).

Залитые свинцово-кислотные аккумуляторы

Залитые свинцово-кислотные аккумуляторы

являются наиболее распространенным типом свинцово-кислотных аккумуляторов и широко используются в автомобильной промышленности. Они обеспечивают наиболее экономичное решение, так как имеют наименьшую стоимость ампер-часа среди всех типов свинцово-кислотных аккумуляторов.

Современные влажные камеры бывают двух видов; ремонтопригоден и не требует обслуживания.Обычные залитые аккумуляторы требуют особого ухода и регулярного обслуживания в виде полива, выравнивания заряда и содержания клемм в чистоте. Затопленные ячейки должны быть установлены правильно и могут быть подвержены утечке.

Транспортировка залитых свинцово-кислотных аккумуляторов сопряжена с определенными трудностями. Залитые свинцово-кислотные аккумуляторы, классифицируемые как «опасный груз», требуют очень специфических методов транспортировки и могут быть отправлены только аккредитованными транспортными и курьерскими компаниями, сертифицированными для перевозки опасных грузов.

Герметичные свинцово-кислотные аккумуляторы

Широко известный как свинцово-кислотный клапан с регулируемым клапаном (VRLA) или герметичный свинцово-кислотный (SLA). Аккумуляторы SLA доступны в нескольких различных форматах. Их основной производственный процесс, включая количество пластин и толщину пластин, определяет их предполагаемое применение конечным пользователем. Аккумуляторы SLA, как правило, не сульфатируются и не разлагаются так же легко, как влажные элементы, и считаются самыми безопасными свинцово-кислотными аккумуляторами.

Обычно встречаются две основные версии герметичных свинцово-кислотных аккумуляторов (SLA).AGM (матовое абсорбированное стекло) и гель-ячейка (желированный электролит).

Герметичный свинцово-кислотный аккумулятор AGM

Аккумуляторы

AGM предлагают лучшую цену среди герметичных свинцово-кислотных аккумуляторов с регулируемым клапаном. В герметичных свинцово-кислотных батареях AGM используется процесс Absorbed Glass Matt (AGM), который превосходит традиционную технологию заливки. Мелкие, высокопористые сепараторы из микроволокна поглощают электролит, повышая эффективность за счет снижения внутреннего сопротивления, что, в свою очередь, повышает производительность. Более низкое внутреннее сопротивление также означает, что аккумулятор можно заряжать намного быстрее, чем обычные свинцово-кислотные аккумуляторы с заливкой или мокрым электролитом.Аккумуляторы AGM обеспечивают гораздо большую емкость при меньшем размере корпуса и могут быть установлены на боку и отправлены с использованием стандартных процессов доставки. Аккумуляторы
AGM используются во многих областях и обычно используются в следующих областях: ИБП, сигнализация и телекоммуникации, гольф-кары и тележки для гольфа, мобильные транспортные средства, высокопроизводительные автомобили и многое другое. Как всегда, важно убедиться, что вы выбрали правильный аккумулятор AGM для своего приложения. Несмотря на то, что напряжение, емкость, размеры и номинальные характеристики могут быть очень схожими в разных диапазонах, каждая батарея AGM имеет определенное применение, в котором ее следует использовать.

Свинцово-кислотные модели с гелевым уплотнением

Распространенным заблуждением является то, что все «герметичные» свинцово-кислотные аккумуляторы являются гелевыми. Гелевые аккумуляторы VRLA содержат гелеобразный электролит, который отличается от их аналогов AGM. Серная кислота смешивается с микрокремнеземом, что делает полученную массу гелеобразной и неподвижной. Таким образом, получается полностью необслуживаемая, непроливаемая свинцово-кислотная батарея. В отличие от свинцово-кислотных аккумуляторов с заливным или жидкостным электролитом, аккумуляторы с гелевыми элементами не нужно хранить в вертикальном положении, и их можно транспортировать с использованием стандартного процесса транспортировки».

Унаследованная конструкция

GEL уменьшает испарение электролита, утечку и последующие проблемы с коррозией, которые очень распространены в батареях с жидким электролитом. Гелевые аккумуляторы обладают большей устойчивостью к экстремальным температурам, ударам и вибрации. Они способны выдерживать переразряд, который обычно приводит к необратимому повреждению аккумуляторов Flooded и некоторых AGM. Они идеально подходят для приложений, где требуется постоянный ток, таких как тележки для гольфа, мобильные устройства, блоки питания и блоки питания для жилых автофургонов.
GEL, как правило, намного дороже, чем их аналоги AGM и Flooded. У них очень низкая скорость разряда (1% в месяц), но они требуют особой практики зарядки и должны заряжаться специальным зарядным устройством для гелевых аккумуляторов.

Свинцово-кислотные аккумуляторы глубокой разрядки

Герметичные свинцово-кислотные аккумуляторы

Deep Cycle, как следует из названия, специально разработаны для применения в условиях глубокого цикла. Они содержат меньше пластин, чем их пусковые или пусковые аналоги. Эти пластины также намного толще.Это уменьшает общую площадь поверхности, в результате чего батарея обеспечивает меньший максимальный ток, но способна к более глубокому состоянию заряда.

Аккумуляторы глубокого разряда обычно разряжаются до 50% своей емкости и снова заряжаются. Это известно как глубина разряда (DoD). Этот уровень цикличности обычно используется в приложениях, где батарея обеспечивает постоянный ток в течение длительных периодов времени. Такие как тележки для гольфа, мобильные скутеры, блоки питания, блоки питания RV, системы солнечной энергии и т. Д.

Основная формула, которой мы следуем, рекомендуя батарею глубокого разряда, заключается в том, чтобы предложить батарею с остаточной емкостью, примерно в три раза превышающей предполагаемое ежедневное использование. Рекомендуется полностью заряжать батареи Deep Cycle каждые несколько месяцев, чтобы поддерживать их истинную емкость. Если этого не сделать, срок службы батарей сократится, и со временем емкость будет снижаться. Свинцово-кислотные аккумуляторы глубокого разряда обычно классифицируются по их номиналу в ампер-часах (AHr). Ампер-час — это мера емкости аккумуляторов.

Аккумуляторы

Deep Cycle доступны как в исполнении AGM, так и в исполнении GEL.

Свинцово-кислотные аккумуляторы для проворачивания коленчатого вала или запуска двигателя

Аккумуляторы

Engine Start имеют большее количество более тонких пластин. Общая выходная мощность зависит от общей площади поверхности. Конечным результатом с более тонкими пластинами на батарею является увеличенная площадь поверхности, которая обеспечивает гораздо более высокий потенциал тока.

Обычно пусковые батареи отличаются от своих аналогов с глубоким циклом, поскольку они были специально разработаны для создания больших всплесков тока за короткий промежуток времени.Это особенно полезно при запуске двигателя. Аккумуляторы для запуска обычно классифицируются на основе их рейтинга ccA (Ампер холодного запуска). Ампер холодного пуска — это мера общего тока, который полностью заряженная батарея при температуре -18 градусов Цельсия может обеспечить в течение 30 секунд, не опускаясь ниже 1,2 В на элемент (7,2 В для 12-вольтовой батареи). Обычно это 1% от емкости аккумулятора. Чем выше рейтинг ccA, тем больший двигатель может провернуть батарея.

Пусковые батареи не предназначены для глубокого цикла или разрядки.Они предназначены для проворачивания двигателя и работы на поплавковом заряде, который обеспечивается генератором автомобиля. Разрядка пускового аккумулятора приведет к необратимому повреждению пластин аккумуляторной батареи. Это в конечном итоге снизит его производительность, общий срок службы, а в некоторых случаях приведет к полному выходу из строя.

Лучшее из обоих миров

Известен под разными именами, но чаще всего как Гибрид. Эти аккумуляторы предназначены как для запуска двигателя, так и для глубокого цикла. Это особенно полезно в морских судах и жилых автофургонах, где для запуска двигателя требуется большой пусковой ток, а также возможность циклического питания бортовых устройств и приборов.

Эти аккумуляторы могут быть как гелевыми, так и AGM.

Резервные свинцово-кислотные аккумуляторы

Резервные герметичные свинцово-кислотные аккумуляторы

— это основная разновидность герметичных свинцово-кислотных аккумуляторов. Как следует из названия, они были разработаны только для резервных приложений, где они работают с плавающей (очень низкой) нагрузкой, поддерживая источники бесперебойного питания (ИБП), системы сигнализации, телекоммуникационные и сетевые системы. Аккумуляторы
Standby обычно бывают типа AGM.

Специальные морские батареи

Морской аккумулятор может быть пусковым, глубокого цикла или их комбинацией. Важнейшим фактором, который позволяет использовать эту батарею в морских условиях, является процесс ее изготовления.
Морские условия подвергают аккумулятор сильной нагрузке и чрезмерной вибрации. Использование стандартной батареи глубокого разряда и/или пусковой батареи для этого приложения даст нормальные результаты в краткосрочной перспективе. Однако в долгосрочной перспективе суровые морские условия, чрезмерная вибрация и износ могут привести к повреждению хрупкой свинцово-кислотной батареи, что в конечном итоге приведет к тому, что срок службы батареи будет значительно меньше, чем заявленный производителем срок службы.Аккумуляторы, предназначенные для морского использования, будут иметь специальную маркировку Marine Grade. Уточните у продавца, предназначена ли приобретаемая вами батарея для использования в морских условиях.

Морские аккумуляторы могут быть заливными, гелевыми или AGM.

Свинцово-кислотные аккумуляторы | СейфВорк СА

Свинцово-кислотные аккумуляторы могут стать причиной серьезных травм при неправильном обращении. Они способны передавать электрический заряд с очень высокой скоростью.Выделяющиеся при зарядке аккумуляторов газы – водород (легко воспламеняется) и кислород (поддерживает горение) – могут привести к взрыву.

Кислота, используемая в качестве электролита в батареях, также очень агрессивна и может вызвать травмы при контакте с рабочими.

Пролитый электролит также может причинить значительный ущерб имуществу и окружающей среде.

Опасности при работе с батареями могут включать:

  • разбрызгивание/проливание электролита (кислоты) на тело (включая глаза)
  • взрыв из-за воспламенения газов как внутри, так и снаружи батареи.

Меры по снижению риска

Безопасное обращение и хранение

Вы должны:

  • хранить батареи в прохладном, хорошо проветриваемом месте вдали от источников воспламенения (например, сварки, курения)
  • избегать контакта с внутренними компонентами, если батарея корпус сломан
  • не держать аккумуляторы рядом с источниками тепла, искр или открытого огня
  • защищать контейнеры от физических повреждений, чтобы избежать утечек и разливов
  • помещать картон или поддон между слоями сложенных аккумуляторов, чтобы избежать повреждений и коротких замыканий
  • строго соблюдать все инструкции и схемы при установке или обслуживании аккумуляторных систем
  • не допускайте контакта токопроводящих материалов с клеммами аккумуляторов
    • может произойти опасное короткое замыкание и привести к отказу аккумуляторов и возгоранию
    • если установленные аккумуляторы подвергаются риску металлических инструментов или других токопроводящих материалов касаясь клемм, то клеммы должны быть изолированы
  • не размещайте инструменты или кабели на аккумуляторах или в местах, где они могут упасть на клеммы
  • используйте только изолированные инструменты
  • не носите украшения (например,грамм. часы, кольца), так как они могут закоротить клеммы
  • убедитесь, что используются правильные клеммы батареи
  • используйте подходящий ремень или подставку для переноски батарей
    • никогда не переносите их за клеммы.

Дополнительные сведения см. в инструкциях производителя, включая паспорт безопасности.

Кислотный электролит

При работе с кислым электролитом необходимо:

  • обеспечить наличие нейтрализующих растворов для немедленного использования
  • медленно и осторожно добавлять концентрированную кислоту в воду (добавление воды к кислоте вызывает сильное выделение тепла)
  • перемешивать смесь со стеклянным или пластиковым (тефлоновым) стержнем
  • убедитесь, что хранящийся электролит сливается в соответствующий контейнер e.грамм. стеклянный, полиэтиленовый или полипропиленовый контейнер или барабан с полиэфирным покрытием
  • не допускайте контакта других металлов (кроме аккумуляторных клемм) с кислотой или электролитом
  • дайте электролиту остыть перед проверкой его удельного веса
  • дайте электролиту остыть перед заправкой аккумуляторов.

Разлив электролита

Перед работой с раствором электролита убедитесь, что у вас есть доступ к соответствующему паспорту безопасности (SDS) (и вы его прочитали).

В случае разлива следуйте инструкциям паспорта безопасности по локализации разлива электролита, очистке и утилизации.

В случае пролития электролита следует:

  • принять душ под водой, полностью одетый, если электролит попал на какую-либо часть тела или подозревается контакт
  • локализовать пролитое место песком, землей или вермикулитом
  • удалить землю или отшлифовать после впитывания кислоты/электролита
  • вымыть участок для нейтрализации/обеззараживания остатков в соответствии с паспортом безопасности для конкретного вещества
  • безопасно утилизировать любой загрязненный материал
  • носить защитную одежду, защитные очки, пылезащитную маску и перчатки во время очистки сбор разливов

Безопасная зарядка

При зарядке следует:

  • избегать чрезмерной зарядки, при которой происходит электролиз части воды с выделением водорода и кислорода (дегазация)
  • зарядка в хорошо проветриваемом помещении
  • режимы заряда для разных типов аккумуляторов: заливные, гелевые и AGM (Absorbed Glass Matt)
  • проверить производителя аккумулятора рекомендуемые пороговые значения зарядного напряжения согласно спецификациям turer
  • регулярно заряжайте аккумуляторы для предотвращения сульфатации
  • не храните аккумуляторы в разряженном состоянии
  • всегда полностью погружайте пластины залитых аккумуляторов в электролит
  • никогда не добавляйте электролит во время зарядки
  • проверяйте уровень воды и долейте до указанного уровня перед зарядкой и при необходимости долейте после зарядки
  • заполните аккумуляторы дистиллированной или деионизированной водой
  • следите за образованием пузырьков газа в залитом свинцово-кислотном элементе
    • это указывает на то, что аккумулятор достигает полного состояния заряда (водород на отрицательной пластине и кислород на положительной пластине)
  • уменьшить подзаряд, если температура окружающей среды выше 29°C (85°F)
  • не допускать замерзания аккумуляторов
    • разряженная батарея замерзает раньше, чем полностью заряженная
    • никогда не заряжайте замерзшую батарею
    • 901 49
    • не заряжать при температуре выше 49°C (120°F).

    Информация, инструктаж и обучение

    Рабочие должны быть проинформированы, проинструктированы и обучены:

    • проведению всего технического обслуживания, рекомендованного производителем аккумуляторов, включая проверку и поддержание уровня электролита в аккумуляторах, где это применимо
    • выбор подходящих сменных аккумуляторов обеспечить соответствие технологии батареи электрической системе зарядки на рабочем месте
    • избегать источников воспламенения (например, искр, пламени) при работе рядом с батареями
    • регулярная проверка состояния батареи на наличие физических повреждений или износа
    • устранение повреждений батареи в случае утечки кислоты произойти или взорваться аккумулятор
    • ношение соответствующих средств индивидуальной защиты (СИЗ)
    • средства и оборудование для оказания первой помощи
    • безопасные опасные ручные методы работы.

    Средства индивидуальной защиты

    Рабочие должны носить:

    • СИЗ при обращении или использовании аккумуляторов или электролита (кислоты)
    • резиновые перчатки и комбинезон или фартук защитное снаряжение, если аккумулятор треснул или иным образом поврежден
    • техника безопасности защитные очки или лицевой щиток при работе или зарядке аккумуляторов
    • защитная обувь
    • респиратор во время операций по регенерации, если превышен предел воздействия опасных газов/материалов (конкретный электролит см. в паспорте безопасности)
    • защитная одежда, защитные очки , пылезащитная маска и перчатки во время очистки разливов.

    Обратитесь к паспорту безопасности для электролита (кислота), чтобы определить правильный тип СИЗ.

    Дополнительная информация

    Правила перевозки опасных веществ 2017 г. (SA)

    Австралийский кодекс перевозки опасных грузов автомобильным и железнодорожным транспортом

    .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.