Сульфатация аккумулятора что это такое и причины возникновения
Сульфатация аккумулятора
Работа АКБ по накоплению и расходу энергии основана на обратимой электрохимической реакции. При этом должен соблюдаться баланс, все компоненты участвовать в энергообмене. Сульфатация представляет образование нерастворимого осадка на поверхности пластин аккумулятора в виде твердого налета. Из процесса выводится свинец, кислотный остаток SO4, снижается концентрация электролита. Оседая на пластинах, осадок повышает сопротивление, мешает передаче заряда. В результате устройство теряет емкость. Как обнаружить и устранить сульфатацию аккумулятора?
Как определить сульфатацию аккумулятора
Причины появления белого отложения на пластинах аккумулятора, сульфатации, связаны с нарушением правильной эксплуатации. В период разряда кристаллы PbSO4 образуются всегда, но они малого размера. При зарядке АКБ они снова ионизируются, токопроводная поверхность очищается.
Сульфатация пластин аккумулятора происходит, если есть причины:
Чем раньше определить появление сульфатации на пластинах кислотного аккумулятора, тем легче разрушить осадок, освободить доступ к приемнику заряженных частиц. Как это сделать?
Периодически необходимо осматривать банки необслуживаемого аккумулятора – коричневато-белесый налет на пластинах хорошо просматривается через открытую пробку. Сульфатация ведет к потере емкости. Явные признаки – зарядка автомобильного аккумулятора происходит в течение часа, банки кипят. После зарядки АКБ не запускает двигатель, быстро разряжается лампой подсветки. На корпусе, вокруг пробок, на клеммах, образуется белый налет, электролит кипит в аккумуляторе, установленном в гнездо. Емкость аккумулятора снижается, это можно установить замерами напряжения на клеммах хх и под нагрузкой.
Все перечисленные признаки сульфатации характерны и для кальциевых необслуживаемых аккумуляторов, но в большей степени. Два-три глубоких разряда, и кальциевая батарея придет в полную негодность. Здесь образуется не только свинцовый осадок, но гипс, что хуже. Проблема проявляет себя уменьшением емкости, малым временем зарядки.
Сульфатация пластин аккумулятора – как устранить?
Итак, главная беда свинцовых аккумуляторов с электролитом из серной кислоты, сульфатация. Пока налет незначительный, его можно снять в домашних условиях. Кристаллы забили пористую поверхность свинца. Извлечь их можно, только разложив на ионы и направив на разные электроды. Используется:
В домашних условиях для устранения сульфатации аккумулятра можно использовать длительное воздействие на батарею током силой 2-3 А, не допуская закипания банок. Процедура проводится в течение 24 часов и далее, пока плотность электролита не будет стабильной в течение 5-6 часов. Проведение 2-3 тренировочных циклов может вернуть емкость до 80 % не до конца забитой батарее.
Хорошо растворяется осадок сульфата железа в растворе этилендиаминтетрауксусной кислоты (трилон Б). Свинец в соли заменяется ионом натрия, и она становиться растворимой. Раствор готовят в соотношении 60 г порошка трилона Б + 662 мл NH4OH 25% + 2340 мл дистиллированной воды.
Чтобы снять сульфатацию, раствор в аккумулятор заливать на 60 минут, сразу после удаления электролита. Реакция в банках бурная, с нагреванием и кипением. После раствор слить, 3 раза промыть полости дистиллированной водой и залить свежий электролит. Если свинцовые пластины не разрушатся, произойдет полная очистка пластин.
Слабый налет может быть удален с использованием дистиллированной воды. Содержимое банок необходимо удалить полностью, слив в эмалированную посуду. Если в содержимом банки есть угольные крошки, он не восстановится, разрушены пластины.
Залить банки электролитом, оставить пробки открытыми, подключить ЗУ, установить напряжение 14 В. Добиться, чтобы кипение в банках было умеренным, и оставить на неделю – две под нагрузкой. Растворившийся осадок превращает воду в слабый электролит. Чтобы избавиться от сульфатации процедуру повторить несколько раз. Закончить очистку, как только растворится весь осадок на пластинах аккумулятора.
Одинарная и двойная переполюсовка используется в случаях, когда остальные методы очистки не помогли. Смена заряда пластин поможет растворит осадок за счет изменения направления движения электронов. Но этот способ разрушит батарею с тонкими свинцовыми обкладками. Для современных бюджетных моделей китайского производства не применяется.
При использовании специальных присадок, растворяющих осадок, необходимо точно следовать инструкции, работы проводить в вентилируемом помещении, пользоваться средствами личной защиты.
Как снять сульфатацию с автомобильного аккумулятора, инструментально
Десульфатацию аккумулятора проводят с помощью электрических импульсов, разрушающих структуру кристалла. При этом электролит не сливается. Важно только убедиться, что причиной потери емкости стало именно появление осадка сульфата свинца, не разрушение пластин или короткое замыкание.
Используя специальный зарядник, не потребуется дополнительных действий. Нужно установить и подключить батарею. Подача переменного заряда в соотношении 1:10 с установленной периодичностью постепенно очистит пластины. Процесс длительный, но результат отражается на дисплее информацией о восстановленной емкости.
Схема снятия сульфатации аккумулятором обычным зарядным устройством выглядит так:
Цикл повторять до тех пор, пока плотность электролита не повысится до 1,27 г/см3. За счет постепенного растворения кристаллов, вызвавших сульфатацию, пластины аккумулятора приобретают пористость. Как результат, удается убрать дополнительное сопротивление, восстановить работоспособность АКБ.
Устранение сульфатации свинцовых аккумуляторов вручную
На старых аккумуляторах, там, где пластины были собраны в отдельные банки, редко, но применяется механическая очистка осадка. Как убрать сульфатацию вручную? Разбирается корпус аккумулятора, пластины из банок извлекают и чистят вручную. Именно так можно привести в порядок загипсованную батарею Ca+/Ca+, предварительно срезав болгаркой несъемную крышку.
Ручное снятие сульфатации аккумулятора дает лучший результат по сравнению с использованием химических присадок – они забирают свинец не только из отложений. Активная масса обедняется, срок службы АКБ уменьшается. Но при механической сборке есть опасность неточного выставления зазоров, последующего замыкания.
Присадка в аккумулятор против сульфатации
Можно ли, и как избавиться или уменьшить сульфатацию пластин автомобильного аккумулятора, пользуясь присадками? Есть несколько составов, которые снижают сульфатацию аккумулятора, но отрицательно действуют на другие характеристики. В качестве добавок в электролит используются растворимые сульфаты активных металлов цинка, кадмия, олова, но они не снижают саморазряд и газоотделение. Применяются сложноорганические составы НТФ, ОЭДФ с сульфатами металлов в микродозах, как катализаторы процесса распада кристаллов сернокислого свинца. Химические присадки помогают избавиться от сульфатации необслуживаемого автомобильного аккумулятора кислотного типа.
Видео
Предлагаем посмотреть полезное видео о сульфатации аккумулятора.
Что такое сульфатация
Сульфатация – основная причина преждевременного выхода из строя аккумуляторной батареи. К сожалению, далеко не каждый владелец транспортного средства знает, что это за явление. Незнание приводит к тому, что не удаётся своевременно обнаружить начало процесса и принять меры для спасения АКБ. Не говоря уже о том, чтобы предотвратить его пагубное влияние.
Что нужно знать о сульфатации
Как известно, аккумулятор автомобиля состоит из электродов – пластин и электролита – жидкости, занимающей всё свободное пространство внутри корпуса. В качестве жидкого компонента обычно используется серная кислота в сочетании с дистиллированной водой.
При заряде АКБ в результате электрохимической реакции на поверхности пластин образуются активные вещества, которые расходуются при эксплуатации источника энергии по назначению. Активные кристаллики, вступив во взаимодействие с кислотой, образуют сульфат свинца, частицы которого тут же занимают их место на электродах. Чем дольше протекает реакция, тем больше образуется сульфатных соединений и тем крупнее размер их отдельных частей.
Например, при запуске двигателя в тёплое время года требуется минимум энергетического запаса батареи и времени. Следовательно, сульфатных отложений на пластине практически не окажется.
Теперь рассмотрим ситуацию, когда необходимо завести автомобиль в сильный мороз. Часто это удаётся не с первой попытки, порой дело доходит до полной разрядки аккумулятора. Вот тут-то в полной мере и проявляет себя вредоносное явление – реакция продолжительна, кристаллов сульфата много и они велики, занимают большую часть поверхности пластины.
При регулярной полной разрядке батареи сульфатная плёнка со временем «оккупирует» всю пластину целиком, препятствуя накоплению энергии.
Теперь мы знаем, что это такое сульфатация пластин аккумулятора, а как понять: есть она или нет?
Как определить сульфатацию
Чем раньше удастся определить налёт на пластинах, тем больше шансов избавиться от него, а значит, и продлить жизнь вашей батареи.
Первые признаки сульфатации аккумулятора:
Причины сульфатации
Основная причина сульфатации пластин аккумулятора, которой подвержены все кислотные батареи, – нарушение правил эксплуатации.
Факторов, способных привести к развитию этого явления, множество:
Неправильное обслуживание
Есть АКБ обслуживаемые и необслуживаемые, но существуют общие правила поддержания их на протяжении длительного времени в рабочем состоянии:
Низкая температура
Данная проблема весьма актуальна в зимнее время года. Во-первых, при отрицательных температурах воздуха батарея намного быстрее утрачивает заряд. Во-вторых, для запуска двигателя в этих условиях требуется больше её энергетического заряда. Ну, и, в-третьих, заряд намного медленнее накапливается в холодном аккумуляторе.
В итоге имеем постоянно недозаряженную АКБ – отличный вариант для активизации сульфатационных процессов.
Высокая температура
В летнюю жару температура в рабочей зоне аккумуляторной батареи – под капотом поднимается существенно. А как известно из школьного курса химии, это способствует ускорению протекания химических реакций. Не стала исключением и сульфатация – образование кристаллов сульфата происходит намного быстрее. При слабозаряженном источнике энергии активность пагубного явления может привести к полной закупорке пластин – отложения скроют их целиком.
Глубокий разряд
Суть глубокого разряда заключается в полной потере АКБ накопленной энергии. Как уже говорилось выше, при расходовании заряда имеет место химическая реакция, в результате которой образуется сульфат свинца. Его кристаллы занимают место активного вещества на пластинах – электродах. Затяжная реакция ведёт к появлению в большом количестве крупных сульфатных кристаллов, которые в буквальном смысле закупоривают пластину, создавая непреодолимое препятствие для восполнения заряда.
Даже при качественной зарядке батареи с использованием зарядного устройства не удаётся полностью избавиться от образовавшегося нароста.
Несколько полных разрядов способны привести к выходу аккумулятора из строя. Плёнка из сульфатных кристаллов будет столь прочна, что не позволит набрать нужную ёмкость, поскольку уже не будет распадаться в результате зарядки.
Пониженный уровень электролита
Когда часть жидкой среды батареи по каким-то причинам испаряется, происходит «оголение» пластин, что недопустимо. Недолгий контакт поверхности электродов с воздухом не приведёт к критическим последствиям. А вот если на протяжении длительного времени материал пластин будет подвергаться воздействию воздушных масс, то глубокая сульфатация, вплоть до разрушения и осыпания электродов, гарантирована.
Электролит всегда должен быть на таком уровне, чтобы полностью скрывать всё внутреннее содержимое корпуса аккумулятора. При уменьшении его объёма доливайте дистиллированную воду, но делать это надо своевременно.
Частый заряд высокими токами
Во-первых, зарядка происходит ускоренными темпами, не оставляя времени на формирование активных веществ на электродной поверхности.
Во-вторых, скопившиеся на ней кристаллики сульфата также не успевают полностью разложиться.
В-третьих, существенное повышение значения зарядного тока приводит к резкому росту плотности электролита. А это в свою очередь благоприятная среда для мгновенного растворения сульфатных образований, которые при последующей разрядке батареи выпадают уже в виде неразрушимых хлопьев. Таким образом, концентрация сульфата быстро нарастает, а ёмкость – падает.
В-четвёртых, высокий ток провоцирует возрастание температуры внутри корпуса АКБ и, как следствие, активацию химических реакций.
Вывод: использовать для зарядки аккумулятора высокое значение тока стоит исключительно в экстренных случаях и крайне редко.
Как уменьшить сульфатацию
Бороться с сульфатными образованиями на пластинах АКБ не только можно, но и нужно. Это позволит существенно продлить срок службы источника энергии и, как итог, сэкономить финансовые средства владельца транспортного средства. Как известно, хороший и качественный аккумулятор – удовольствие не из дешёвых.
Но намного проще и выгоднее предотвратить проявление сульфатационных процессов, чем устранять их негативные последствия, теряя при этом часть ёмкости батареи. Если будете придерживаться основных рекомендаций, налёт на пластинах не станет грозить вашему авто и приобретение нового устройства не потребуется на протяжении нескольких лет точно.
Как устранить причины сульфатации аккумулятора и тем самым уменьшить её саму:
Как убрать сульфатацию
Как грамотно убрать сульфатацию пластин аккумулятора? Здесь главное, чтобы вредоносный процесс не зашёл слишком далеко. Лечение пластин от сульфатных наростов получило название десульфатация, то есть удаление. Есть несколько её вариантов:
Итак, прибегнув к любому из этих методов, можно легко снять сульфатацию с автомобильного аккумулятора.
Итоги
Как видим, предотвратить сульфатацию пластин АКБ можно и сделать это несложно: достаточно соблюдать простейшие рекомендации, приведённые выше. Следуя им, вы сможете существенно продлить жизнь источнику энергии, рассчитывать на его надёжную работу в любой ситуации, а также сэкономить семейный бюджет, что тоже немаловажно.
Если всё-таки беда настигла, то своевременное принятие мер позволит избежать серьёзных последствий и реанимировать аккумулятор. Владея информацией о первых проявлениях начавшегося процесса и не забывая про периодический визуальный осмотр подкапотного пространства, можно успеть избавиться от проблемы ещё на начальном этапе.
При чётком соблюдении правил эксплуатации авто и порядка обслуживания, появления даже признаков сульфатации аккумулятора удастся избежать.
Сульфатация и десульфатация
В прошлых постах мы коснулись химической стороны процессов, происходящих в АКБ. Среди них был упомянуто и явление сульфатации — осаждения сульфата свинца на активной массе пластин аккумулятора.
Для начала необходимо внести ясность. Сам по себе процесс образования сульфата свинца и его последующий распад на воду и серную кислоту с освобождением пористых пластин — это основа функционирования свинцово-кислотного аккумулятора. В создании баланса этого гальванического процесса и кроется мастерство создания долговечных и мощных батарей. Под вредным, разрушительным процессом мы в дальнейшем будем понимать необратимую сульфатацию, но называть ее будем коротко.
В чем суть необратимой сульфатации? Белые кристаллы сульфата свинца в процессе осаждения на активной массе растут в размерах. Во время зарядки аккумулятора они уменьшаются и вовсе исчезают при достижении полного заряда. Однако при сильном разряде, особенно неоднократном, кристаллы сульфата могут достичь определенного порогового размера. Такие крупные кристаллы уже невозможно растворить, более того, сопротивление крупных кристаллов растет очень значительно, достигая высоких значений пробоя, при которых сульфат свинца становится диэлектриком. Его проводимость в обратную сторону падает, и заряд АКБ становится невозможным. Поверхность пластин, покрытая таким диэлектриком, становится нерабочей, аккумулятор теряет емкость и вскоре «умирает».
Борьба с такой сульфатацией — это фактически борьба за восстановление номинальной емкости батареи, проводимая по двум направлениям. Первое — это предупреждение сульфатации. Сюда относится и правильная эксплуатация батареи пользователем, и конструктивные меры, предпринимаемые производителями. Включение в состав свинцовых пластин серебра (катализатора химических процессов), улучшение рецептуры свинцовых пластин (более чистый свинец), создание сепараторов и носителей электролита нового типа (AGM и GEL) — все эти меры призваны предотвращать необратимую сульфатацию при глубоких разрядах, которым подвержены современные батареи.
Второй фронт борьбы за чистоту пластин — это процесс десульфатации. Зарядка аккумулятора, проходящая по особому алгоритму, импульсами высокой частоты — один из способов десульфатации пластин. Современные профессиональные зарядные устройства имеют такую функцию и способны более-менее успешно бороться с сульфатацией. Конечно, до определенного ее значения.
Тем не менее, наиболее эффективный способ избежать развития этого губительного процесса — правильная эксплуатация современных АКБ. В первую очередь — это недопущение глубоких разрядов батареи, соблюдение температурного режима эксплуатации АКБ. Срок жизни батареи, связанный с ее сульфатацией, во многом находится в руках владельца аккумулятора.
Сульфатация аккумуляторов – причины данной проблемы и способы ее устранения
Нередко водители сталкиваются с такой ситуацией, когда автомобиль не заводится или заводится, но с очень большим трудом, а аккумулятор показывает почти полный заряд. Причиной подобной проблемы может стать сульфатация блока питания. В данной статье мы постараемся разобраться, что такое сульфатация аккумулятора и как избежать данных осложнений.
Сульфатация
Сульфатация – это процесс отложения на пластинах аккумулятора автомобиля солей свинца и кальция. Эта реакция происходит на протяжении всего использования блока питания, но при правильной эксплуатации это не вызывает негативных последствий. Только при определённых условиях процесс становится вредоносным.
В момент заливки в аккумулятор электролита сразу же начинается выработка очень мелких кристалликов сульфата свинца, которые оседают на пластинах и образуют тонкую пленку. Если блок питания работает исправно, то при дальнейшей подзарядке аккумулятора эта плёнка снова преобразуется в электролит.
При нарушениях в эксплуатации аккумулятора кристаллы на пластинах становятся всё больше и постепенно покрывают всю рабочую поверхность пластин, практически забивая их. В этой ситуации обратного процесса по переходу кристаллов в электролит не происходит. Такой процесс очень в скором времени явно скажется на работе автомобиля.
Признаки нарушений в этом процессе
Первыми признаками, на которые обращают внимание водители, являются:
Иногда водитель может наблюдать только несколько признаков некорректной работы блока питания, а иногда они проявляются все сразу.
Как проверить аккумулятор
Процесс сульфатации пластин аккумулятора можно увидеть, просто осмотрев их. Здесь важно понимать, что осмотр нужно проводить только при полностью заряженной батарее. Это обусловлено тем, что незаряженные пластины всегда имеют признаки сульфатации.
Причины, вызывающие данный процесс
Причины, по которым происходит отложение кристаллов, на пластинах могут быть совершенно разными. Чаще всего это:
Перепады температур
В данной ситуации основную роль играют не просто низкая или очень высокая температура, а именно их сильные перепады. Происходит всё по следующей схеме.
Сульфат свинца растворяется в серной кислоте с большим трудом, для этого необходимо температуру значительно повысить. В процессе нагревания происходит растворение сульфата в электролите.
После того как электролит охладится сульфат в виде кристаллов выпадет снова и осядет на пластинах.
Если в процессе нагревания кристаллики не растворятся полностью, то новые в первую очередь осядут именно на этих местах, что постепенно превратит мелкие кристаллики в довольно большие и неподдающиеся самостоятельному растворению.
При такой ситуации чаще всего страдают «положительные» пластины и кристаллы образуются в более глубоких пористых слоях.
Низкая температура
Кроме простых перепадов температур, на состояние аккумуляторных пластин оказывают влияние и низкие температуры, правда в сочетании с частыми и короткими поездками. Каждый водитель знает, что при большом «минусе» автомобилю требуется больше энергии для старта, а батарея заряжается гораздо медленнее. При частых коротких поездках автомобиль не успевает хорошо прогреться, а аккумулятор не получает достаточной зарядки, так рано или поздно он достигнет критически низкого заряда. Именно этот фактор негативно сказывается на процессе сульфатации.
Высокая температура воздуха
Высокая температура окружающей среды тоже может негативно повлиять на состояние пластин. Аккумулятор при таких условиях работает при температуре около 60 градусов и все химические процессы в нём происходят максимально быстро. Таким образом, уже начавшийся процесс сульфатации будет протекать в ускоренном темпе.
Критическое снижение электролита
По нормативам пластины АКБ всегда должны быть полностью покрыты электролитом. Через некоторое время интенсивной эксплуатации автомобиля уровень электролита может понижаться и пластины частично оголяться. Если хозяин автомобиля вовремя это не заметит, то через некоторое время на этих открытых участках и начнётся процесс образования кристаллов сульфата, которые постепенно станут очень прочными и их невозможно будет разрушить.
Разряженный аккумулятор
Иногда по неопытности водители полагают, что если АКБ не использовать, то и отложений на пластинах не будет, увы, это совсем не так. При длительном хранении батареи в разряженном состоянии она постепенно теряет часть своей ёмкости, что и провоцирует образование кристаллических отложений на пластинах. А вот обратного процесса по растворению этих кристаллов не происходит. Таким образом, проблемы с сульфатацией почти неизбежны, и исправить ситуацию будет очень трудно.
Глубокий разряд
Все разряды аккумуляторной батареи можно довести до допустимых показателей, что примерно 1,75-1,80 В. Здесь важно помнить, что чем ниже показатели тока разряда, тем большего конечного напряжения можно достичь.
Аккумуляторная батарея состоит из нескольких аккумуляторов, и изнашиваются они немного по-разному, их ёмкость начинает различаться. Если АКБ поставить на полную зарядку для аккумуляторов с большей ёмкостью, то более слабые получат излишек заряда, то есть глубокий разряд. При разрядке они не смогут полностью избавиться от кристаллических отложений, и эти образования будут разрастаться с каждой чрезмерной разрядкой.
Важно помнить, что при глубоком разряде сульфатация возникает практически мгновенно и уже через 1-2 таких разряда для спасения АКБ и приходится принимать срочные меры.
Частый заряд большим током
Если часто использовать большой ток при зарядке АКБ, то можно столкнуться с ситуацией, когда сульфат свинца на пластинах не успеет раствориться полностью. Это будет продолжаться от зарядки к зарядке и постепенно ёмкость батареи станет слишком мала для дальнейшего использования.
Способы «лечения» аккумулятора
После обнаружения проблем с батареей, водитель задаётся вопросом – нужно покупать новый или есть возможность восстановить старый АКБ.
Давайте рассмотрим, какие АКБ подлежат ремонту, а какие – нет.
Не стоит тратить время на батарею, если:
Если же чётко просматриваются все вышеперечисленные признаки сульфатации, то можно попробовать вернуть аккумулятор к жизни.
Десульфатация
Десульфатация – это процесс, направленный на очистку пластин от отложений кристаллов сульфата свинца различными способами.
При хорошем стечении обстоятельств ёмкость батареи и её работоспособность полностью восстановится. Но у данного метода есть один довольно существенный недостаток – он очень агрессивен. Проблемы могут возникнуть в том случае, если пластины слишком изношены. В процессе такой очистке они могут полностью разрушиться. Ещё одну опасность в этом случае могут представлять опавшие частицы свинца, которые могут под воздействием раствора перемкнуть пластины, чем тоже полностью выведут из строя аккумулятор.
Процесс разрядки зарядки нужно проводить несколько раз, здесь очень важно достигнуть показателей плотности в 1,27 г/см3.
Этот способ может потребовать от вас от 8 до 14 дней, но зато аккумулятор будет восстановлен примерно на 90%, и рисков навредить здесь практически нет.
Профилактические меры
Срок службы любого аккумулятора примерно 5 лет. После этого срока процесс сульфатации неизбежен, но его можно немного замедлить. Для этого желательно соблюдать несложные правила эксплуатации.