Сульфатизация пластин аккумуляторной батареи: Как избавиться от сульфатации пластин аккумулятора!

как определить, почему возникает, как избежать

Если такая проблема произошла, аккумулятор не то что не сможет прокрутить стартер при пуске двигателя, но и не проработает большого количества времени даже с включенными фарами. В рамках данной статьи рассмотрим понятие сульфатации пластин аккумулятора, из-за чего возникает такая проблема, как ее определить и избежать.

Оглавление: 
1. Что такое сульфатация аккумулятора
2. Причины сульфатации пластин аккумулятора автомобиля
3. Признаки сульфатации аккумуляторной батареи
4. Как избежать сульфатацию аккумулятора

Что такое сульфатация аккумулятора

Рассмотрим подробнее понятие сульфатации аккумулятора.

Если говорить техническим языком, под определением «сульфатация» в автомобильных аккумуляторах понимается образование на поверхности пластин налета из сернокислого свинца. Чем выше разряд аккумулятора, тем больше сернокислого свинца налипает, вплоть до того момента, когда практически вся площадь пластин им не будет заполнена.

Стоит вспомнить о составе аккумуляторов и их принципах работы. Как известно, внутри аккумулятора залит электролит, который собой представляет смесь серной кислоты и дистиллированной воды. Когда аккумулятор заряжается, на пластинах в нем накапливаются активные вещества, на отрицательной свинец, а на положительной окись свинца. В ходе течения данного процесса происходит поглощение дистиллированной воды, а вместе с тем возрастает плотность кислоты АКБ.

Важно: Идеальной считается плотность кислоты аккумулятора на уровне в 1,27 г/см³.

В процессе разряда автомобильного аккумулятора накопленные активные вещества используются, вследствие чего возникает сульфат свинца, который и оседает небольшими частицами на пластинах АКБ, «запечатывая» их.

В обычной ситуации, когда аккумулятор исправен и происходит его заряд, осевшие частички сульфата свинца расходуются, тем самым счищаясь с пластин аккумулятора и позволяя батарее сохранять свою емкость.

Но если в аккумуляторе имеются проблемы, могут возникать частички сульфата свинца большего размера, чем обычно, которые не удастся растворить в процессе заряда. Они покрывают поверхность пластин аккумулятора, из-за чего снижается его емкость.

Исходя из сказанного выше, можно сделать вывод, что под сульфатацией понимается налипание на пластины аккумуляторной батареи «кристаллов», препятствующих ее грамотной работе. Чем сильнее разряжается аккумулятор, тем крупнее становятся эти самые «кристаллы». Если довести аккумуляторную батарею до глубокого разряда, то налет не будет растворяться даже в процессе заряда, вследствие чего аккумулятор практически полностью потеряет свою емкость. Но не только глубокий разряд может стать причиной сульфатации пластин.

Причины сульфатации пластин аккумулятора автомобиля

Как было сказано выше, основной причиной сульфатации является глубокий разряд аккумулятора, но вовсе не единственной. Рассмотрим подробно все имеющиеся причины:

• Глубокий разряд аккумулятора. Если проанализировать описанный выше процесс налипания на пластины аккумулятора «кристаллов», можно сделать вывод, что при глубоком разряде АКБ сульфатация возникает непременно. Исправить ситуацию позволит полный заряд аккумулятора, но даже при нем батарея немного потеряет в емкости. Важно знать, что допустив 1-3 раза полный разряд аккумулятора, можно сразу искать ему замену, поскольку больше необходимую емкость он набрать не сможет;
• Низкие температуры и короткие поездки. Автолюбителям хорошо известно, что в морозную погоду нужно в первую очередь заботиться о сохранности аккумулятора. Как таковая низкая температура не сказывается на процессе сульфатации пластин, но она влияет косвенно. В холодное время года для пуска двигателя путем раскрутки стартера требуется больше энергии, чем при положительной температуре окружающей среды. Кроме того, в холод аккумулятор во время поездки хуже заряжается. Особенно данная проблема актуальна, когда речь идет о коротких поездках. По сути, при пуске двигателя водитель тратит большое количество энергии, после чего через 15-20 минут глушит двигатель, и автомобиль не успевает достаточно прогреться и зарядить аккумулятор;
• Высокая температура. Не только низкая температура окружающей среды негативно сказывается на аккумуляторе, но и высокая. В жаркое время года аккумулятору приходится работать при температуре выше 60 градусов по Цельсию. Из-за столь высоких температур все химические процессы в нем протекают быстрее, в том числе и сульфатация. Поэтому в жаркое время года рекомендуется поддерживать аккумулятор максимально заряженным, чтобы на пластинах не образовывался налет;
• Использование концентрированного электролита или серной кислоты. Некоторые водители пытаются устранить скопившийся на пластинах налет при помощи концентрированной серной кислоты или электролита. Так делать ни в коем случае нельзя. Таким образом не удастся «растопить» образовавшиеся «кристаллы», а только усугубится процесс их формирования;
• Хранение разряженного аккумулятора. Еще одна оплошность, которой грешат неопытные водители. Как известно, химические процессы в аккумуляторе не останавливаются, даже когда он отключен от потребителя. Соответственно, если поставить батарею на хранение разряженной на несколько месяцев, она за это время потеряет некоторую емкость. Как мы выяснили выше, при потере емкости и происходит налипание на пластины сульфата свинца, то есть процесс сульфатации. А поскольку отсутствует заряд аккумулятора, «растапливаться кристаллы» не будут, и велик риск возникновения критической сульфатации, при которой восстановить емкость батареи более не удастся.

Как можно видеть из описанного выше, большая часть причин – это просто катализаторы сульфатации. По сути, она происходит в аккумуляторной батарее все время, но только при критической сульфатации ситуация становится практически необратимой для аккумулятора.

Признаки сульфатации аккумуляторной батареи

Водитель не часто задумывается, какие химические процессы происходят внутри его аккумуляторной батареи. К тому же, «банки» с электролитом скрыты, и заметить образование на пластинах налета сульфата невозможно.

• Если аккумулятор является обслуживаемым, то есть у него можно открутить пробки, имеется возможность посмотреть на пластины. Если видно, что на них осел белый или бело-коричневый налет, это говорит о протекании процесса сульфатации;
• Во время зарядки автомобильный аккумулятор начинает быстро «закипать» и батарея набирает полный заряд быстрее, чем положено. Например, при серьезных проблемах с аккумулятором, он может закипеть уже через 30 минут заряда;
• Образование белого налета на поверхности аккумулятора. Данную ситуацию можно считать нормальной, если она происходит не часто. Время от времени батарея все равно вскипает, даже в процессе работы, но если такая проблема происходит на регулярной основе, это явно говорит о неисправности аккумулятора;
• Двигатель не стартует с батареей после ее полного заряда. В такой ситуации емкости аккумулятора из-за налипшего сульфата банально не хватает для пуска двигателя. Можете поставить эксперимент, зажечь на таком аккумуляторе фары, минут через 10 они отключатся, а батарея «сядет в ноль»;
• Существенно снижается емкость батареи.

Как можно видеть, признаков протекающего процесса сульфатации предостаточно, но чаще всего водители задумываются о нем только в критическом случае, когда при попытке запустить двигатель, стартер не проворачивается.

Как избежать сульфатацию аккумулятора

Ответ на вопрос «Как избежать сульфатацию» аккумуляторной батареи автомобиля довольно простой – никак! Дело в том, что сульфатация является обычным процессом старения и деградации батареи, который неизбежен. Можно только приблизить или отдалить момент критической сульфатации.

В среднем, аккумуляторная батарея, если особо за ней не следит, работает на автомобиле 5 лет. Чтобы продлить ее срок службы, нужно выполнять каждые 2-3 года процесс десульфатации пластин, что далеко не всегда экономически целесообразно.

Сульфатизация пластин аккумуляторной батареи

Сульфатация — процесс покрытия пластин автомобильных аккумуляторов сернокислым свинцом. Из-за сульфатации АКБ быстро теряет емкость и заряд, становится непригодной. Причины и признаки этого явления, меры по устранению, профилактика — обо всем этом расскажет наша статья.

Что такое сульфатация?

При сульфатировании кристаллики сернокислого свинца препятствуют полному заряду аккумуляторной батареи и отдаче энергии. Электрические и химические показатели батареи снижаются. При своевременном обнаружении проблемы её легко предотвратить. В вот если затягивать с решением вопроса, можно «убить» АКБ.

Процесс покрытия электродов сернокислым свинцом таков:

• сначала увеличивается внутреннее сопротивление;
• кристаллики сернокислого свинца покрывают поверхность электродов;
• емкость батареи снижается.

Признаки сульфатации аккумулятора

Появление сульфата можно определить визуально. Нужно открыть капот автомобиля, осмотреть пластины. Если сульфатирование уже началось, плюсовые пластины будут коричневого цвета, на них появятся пятна белого цвета. Минусовые набухают и становятся светло-серыми, а на клеммах образуется коричневатый налет. Окисление пластин и появление на них кристалликов способствуют повышению степени сопротивления внутри аккумуляторной батареи.

Повышение сопротивления вызывает закипание электролита. Если долго не обращать на это внимания, АКБ скоро выйдет из строя и восстановить ее уже не получится. Сам сульфат является естественным блокиратором, поэтому проводить реакцию он не может. О ее запуске будет говорить значительное снижение емкости батареи. Процесс сульфатирования начался, если во время запуска мотора температура электролита резко повышается.

Другой признак возникновения этого вредного процесса — увеличение газовых выделений. Электролит поменяет цвет. Остановить сульфатирование можно только на начальной стадии, запустив процесс десульфатации. Необходимо полностью разрядить аккумулятор, а потом снова зарядить его.

Причины

Причин сульфатирования много. Ниже – некоторые из них:

1. Неполный заряд аккумулятора. Если он долгое время будет просто подзаряжаться, кислотная составляющая не перемешается, а это очень вредно для устройства. Начало возникновения процесса бывает непросто определить, поэтому аккумулятор нужно иногда проверять уравнительным зарядом.
2. При долгом хранении АКБ в разряженном виде также возникают свинцовые кристаллики. Со временем налет увеличивается, что в конечном итоге приводит к закупориванию пор активной массы. АКБ не стоит долго держать в разряженном виде.
3. Недостаточный уровень электролита. Если верхняя часть пластин не покрыта рабочей жидкостью, это скоро приведёт к сульфатированию.
4. Некоторые неопытные водители после обнаружения кристалликов свинца добавляют в банки кислоту. Так нельзя – это приводит к ускорению и усилению процесса.
5. Не рекомендуется использовать плотный электролит. Плотность рабочей жидкости не должна превышать 0,015 г/см.
6. Процесс распространения кристалликов свинца ускоряется при высокой температуре. Особенно это касается батареи, которая уже некоторое время стоит без дела. Все пораженные элементы отличаются пониженным напряжением и невысокой плотностью рабочей жидкости.

Покрытые свинцовым налетом отрицательные пластины приобретают слоистую структуру. Ее состав становится крупнозернистым, напоминающим песок. Это можно почувствовать, если потереть пораженную поверхность пальцами. Осматривать пластины нужно только после полной зарядки, так как в незаряженном виде они всегда немного сульфатированы.

Качественная пластина на ощупь упруга. Если по ней стукнуть предметом из металла, будет слышен металлический звук. Зараженная положительная пластина становится коричневой.

Сульфатация пластин аккумулятора: как устранить?

Сульфатация пластин аккумулятора может быть устранена лишь на первом этапе заражения. Действовать нужно так:

• АКБ необходимо протереть, потом долить в электролит воду, чтобы довести его уровень до нормы.
• Затем аккумулятор подключить к заряднику. Сила тока должна соответствовать восьмичасовому режиму. Силу тока уменьшаем, когда температура рабочей жидкости перейдет отметку в 43 градуса. Если сила тока в одном отдельном элементе меньше среднего значения по АКБ на 0,2 В, этот элемент снимаем и ремонтируем. Затем процесс можно продолжать.

Когда автомобильный АКБ заряжен до номинальной емкости, его нужно продолжить заряжать, пока плотность электролита будет постоянной при 4-х замерах, производимых с промежутком в 1 час. Потом аккумулятор разряжаем током шестичасового режима. Во время этого процесса снимаем показания со всех элементов по отдельности. Производить замеры нужно с определенной периодичностью:

• через 15 минут после начала разрядки;
• ежечасно до момента достижения одним из элементов напряжения 1,8 Вольт;
• опять через 15 минут;
• теперь контролируем напряжение на всех элементах в отдельности, фиксируя спад тока ниже 1,75 Вольт;
• когда основная часть элементов будет разряжена ниже 1,75 Вольт, процедуру можно считать завершенной.

Емкость АКБ должна быть номинальной. Если она будет меньше номинальной, процедуру придется возобновить до момента достижения напряжения в 1,0 Вольт. Затем заряжаем батарею.

Потом батарею опять разряжаем шестичасовым разрядом. Разряд должен продолжаться, пока емкость не станет номинальной. Если восстановить емкость не получается, значит, избавиться от сульфатирования элементов уже не удастся. АКБ придётся менять.

Как предотвратить сульфатацию аккумулятора?

Убрать сернокислый налет на элементах труднее, чем предотвратить процесс сульфатирования. Образование кристалликов, конечно, может быть остановлено описанным методом, но все же лучше не доводить АКБ до такого состояния. Чтобы сэкономить время и продлить срок работы батареи, необходимо проводить профилактику. Для этого батарею следует иногда полностью разряжать, потом опять заряжать. Не рекомендуется оставлять ее разряженной надолго.

Важно вовремя определить начало процесса кристаллизации элементов. Только тогда можно его остановить. А еще проще его не допускать, соблюдая простые правила использования аккумулятора и профилактики.

Автор: Мэдди Филлипс (Maddy Phillips) , ведущий специалист NOCO

Что такое сульфатация аккумулятора?

Сульфатация аккумулятора — это процесс образования кристаллов сульфата свинца на аккумуляторных элементах. Небольшая сульфатация имеет место в течение всего срока службы аккумулятора. Быстрая сульфатация может происходить в случае продолжительного хранения, перезаряда или недозаряда аккумулятора. Чем больше сульфата накапливается на аккумуляторном элементе, тем менее эффективным становится аккумулятор. Сульфтация — основная причина неисправностей свинцово-кислотных аккумуляторов на ранних этапах эксплуатации, она может привести к одному из следующих последствий: потеря пусковой мощности, увеличение времени зарядки, перегрев электрической системы транспортного средства, уменьшение периода работы между зарядками и в конечном итоге сокращение срока службы аккумулятора.

Как предотвратить сульфатацию аккумулятора?

Если вы хотите сэкономить время и деньги, максимально увеличив предполагаемый срок службы аккумулятора, проводите профилактику чрезмерной сульфатации. Для этого свинцово-кислотный аккумулятор нужно регулярно заряжать, по возможности до полного заряда, не оставлять незаряженным и неиспользуемым в течение продолжительного периода. На рисунке слева изображено интеллектуальное зарядное устройство NOCO Genius G7200 7,2A — идеальный инструмент для поддержки аккумулятора. Чем меньше вы поддерживаете аккумулятор, тем быстрее кристаллы сульфата свинца образовываются и накапливаются на пластинах аккумулятора. Сульфатированный аккумулятор можно восстановить, если быстро выявить и устранить проблему.

Как определить, что аккумулятор сульфатирован?

Если аккумулятор сульфатирован, вы начнете замечать, что его эффективность снижается. Самый частый признак сульфатированного аккумулятора — это то, что он плохо заряжается или не заряжается вообще. Если вам кажется, что электроприборам не хватает силы тока (слабое кондиционирование, слабый свет фар), то это серьезный признак сульфатации аккумулятора. Если аккумулятор садится намного раньше, чем вы того ожидаете, велика вероятность того, что причина в сульфатации. Проверить напряжение аккумулятора можно с помощью мультиметра. Если напряжение менее 12,6 вольт, значит аккумулятор недозаряжен, возможно в результате сульфатации. Также можно осмотреть элементы аккумулятора на предмет сульфатации. Для этого нужно открыть аккумулятор (рекомендуем делать это на защищенной поверхности в хорошо проветриваемой зоне). Аккуратно снимите пробки с верхней поверхности аккумулятора, используя отвертку с плоским шлицом. Вы должны иметь возможность заглянуть внутрь каждого отверстия и увидеть элементы аккумулятора, разделители и уровень электролита. Элементы и разделители сульфатированного аккумулятора обычно серые и грязные, их тяжело отличить друг от друга. Если аккумулятор в хорошем состоянии, серебристые свинцовые элементы чистые и хорошо отличимы от черных разделителей. На рисунке ниже показано, как выглядит сульфатация аккумулятора.

Как устранить сульфатацию аккумулятора?

Сульфатация бывает двух видов: обратимая (мягкая) и необратимая (жесткая). При обнаружении на достаточно ранней стадии аккумулятор с мягкой сульфатацией можно легко восстановить. С интеллектуальными зарядными устройствами NOCO G3500, G7200, G15000 и G26000 устранить сульфатацию аккумулятора очень просто. Ниже представлена пошаговая инструкция по десульфатации аккумулятора с помощью интеллектуальных зарядных устройств NOCO .

Зачастую мы с вами меняем наши аккумуляторы из-за того что они просто перестают запускать двигатель автомобиля! Причин тут масса, могут пластины осыпаться и банки замкнуть, может чисто физически взорваться. Но вот частая причина потеря емкости из-за сульфатации АКБ! То есть вроде бы вы заряжаете до 12,7В, но батарея не запускает двигатель, скажу больше его через несколько минут, разряжает обычная лампа для фары авто …

СОДЕРЖАНИЕ СТАТЬИ

• Сульфатация что это?
• Причины сульфатации
• Как определить сульфатацию?
• Как уберечься и насколько хватает АКБ?
• ВИДЕО ВЕРСИЯ

Конечно «неподкованный» человек, просто выкинет или сдаст перекупам свой аккумулятор, но зачастую не все так печально, и его можно восстановить (после этой статьи, будет материал про восстановление АКБ, будет интересно, так что следите). Понять водителя можно, он заряжает свою батарею, она после заряда честно показывает нормальное напряжение, но пуска двигателя нет! ДА больше скажу, после поворота ключа, гаснут все приборы и стартер «не произносит» ни звука. Возможно все дело в том, что у вас произошла сульфатация аккумулятора.

Это процесс, при котором рабочую поверхность пластин покрывает сернокислый свинец, чем больше разряд, тем больше происходит покрытие, до практически — полного.

Как мы с вами знаем, электролит в аккумуляторе состоит из серной кислоты и дистиллированной воды. При заряде на пластинах образуются активные вещества, свинец на минусовой и окись свинца на положительной. Стоит отметить, что при этих процессах поглощается дистиллированная вода и плотность кислоты растет, в идеале достигая 1,27 г/см3.

При разряде эти активные вещества расходуются, образуют сульфат свинца (PbSO4) причем начинает поглощаться серная кислота из электролита. Этот сульфат оседает на пластинах, в виде мелких гроздей кристаллов запаковывая их!

При штатных режимах работы (заряд – разряд) — кристаллы «маленькие» при заряде они опять израсходуются, тем самым очистят рабочие поверхности пластин, емкость будет восстановлена.

Но существуют нештатные ситуации, которые провоцируют образование крупных кристаллов, которые уже не могут раствориться, они банально закупоривают пластины «своими отложениями». Таким образом, рабочая поверхность падает, емкость также уменьшается.

Если сказать простым банальным языком, что такое сульфатация, то – при разряде на пластинах при воздействии серной кислоты, образуются кристаллы, и чем больше вы будете разряжать АКБ, тем больше и массивнее они будут! Если разрядить до положенных значений (минимум 10 Вольт), эти кристаллы не будут большими и при заряде они растворяться, но если допустить «глубокие разряды» (практически до нуля), эти кристаллы будут большими и уже не смогут раствориться при зарядке! Они как «светлый налет» на пластине, где они осели, там нет работы и накопления энергии! Разжевано простым языком.

Сейчас, наверное многие подумали, вот классно, не буду разряжать до минимальных значений и АКБ проработает годами, но все ли так гладко?

• Глубокий разряд. Начнем с него, если уж заговорили. При глубоких разрядах, сульфатация аккумулятора практически мгновенная, как я уже писал выше — кристаллы просто забивают поверхность пластины, огромными отложениями. Они не могут распасться при заряде, а поэтому рабочая поверхность катастрофически уменьшается. Скажем так 1 – 3 глубоких разряда и ваш АКБ, можно списывать.

• Низкие температуры. Сама по себе низкая температура не влияет на процесс сульфатации, но она влияет на весь автомобиль в целом. Для запуска нужно много энергии, а холодный АКБ хуже заряжается, то есть он по сути не получает нужной «порции» заряда. Вот вам и спровоцирован процесс. Усугубляют ситуацию короткие поездки, например работаете в 15 минутах от дома, за это время двигатель прогреться толком не успеет, я уже молчу об АКБ! Поэтому зима, «реальный убийца» аккумуляторов.

• Высокая температура. Да, да не удивляйтесь — она тоже ничего хорошего не несет! Все дело в том, что летом под капотом все 60 – 70 градусов! При таких показателях ускоряются все процессы, также и процесс сульфатации пластин, особенно сильно, если батарея немного разряжена. При таких экстремальных температурах, происходит оседание и закупоривание кристаллами рабочих поверхностей.
• Добавление концентрированного электролита или кислоты. Если вы определили что сульфатация у вас уже есть, и пытаетесь «растопить» кристаллы, повышая плотность электролита, путем добавления чистой кислоты или «концентрата» электролита (обычно плотностью в 1,4 – 1,45 г/см3), то у вас ничего не получится. А наоборот, вы еще больше усугубите эти процессы! Не делайте так.
• Долгое хранение в недозаряженном состоянии. Аккумулятор со временем имеет свойство разряжаться, даже если вы поставите на долгое хранение полностью заряженный вариант, скажем на полгода или даже год, он потеряет уже 30% заряда через 4 – 6 месяцев и до 50 – 60% через год (я сейчас говорю про кислотные АКБ). Так вот, сульфат образовывается, а его никто не удаляет, заряда то НЕТ! Кристаллы начинают что говориться «твердеть», и чем дольше вы его не заряжаете, тем больше вероятность критической сульфатации.

Как ни крути, но деградация АКБ, происходит практически всегда, от сульфатации очень сложно уйти, даже если вы все правильно делаете, летняя жаркая погода сделает свое дело! После лета, желательно замерить остаточную емкость аккумулятора, и при необходимости сделать десульфатацию.

Хочется поговорить – а как определить этот процесс в АКБ? Конечно, уже немного затронул сверху, но здесь подведу своеобразный итог!

• Если у вас обслуживаемый аккумулятор, то есть сверху пробки, которые откручиваются, вам нужно заглянуть на пластины. Если они покрыты светлым налетом, бело – коричневым, значит, процесс запущен и процветает.

• При зарядке батарея начинает очень быстро кипеть, температура электролита очень быстро повышается. Скажем за 30 минут, полный заряд и кипит.
• После полного заряда АКБ, он не запускает двигатель, а обычная лампа (скажем от передней фары) сажает его под ноль, за 5 – 10 минут
• Емкость батареи катастрофически падает. После замеров, выдает примерно 10 – 40% от общей емкости. То есть у вас скажем 60 Ам*ч, а осталось 6 – 24 Ам*ч, да и 30 – 40 Ам*ч, также мало!
• Частое вскипание электролита и как следствие белый налет. Если постоянно образуется на батареи автомобиля (вы вытираете, но он снова проявляется), стоит задуматься, проверить емкость.

Вот это собственно основные «приметы», как правило, владельцы замечают их после того как двигатель не запускается.

Ребят в среднем срок работы хорошего аккумулятора около 5 лет! НУ «фуфлыжного» не меньше трех. После этого срока проявляется деградация пластин – сцльфатация, от этого не уйти. Но даже через пять лет АКБ можно спасти, просто сделав ему десульфатацию, у меня знакомый катается уже около 8 лет на 1 аккумуляторе, просто каждые три года восстанавливает ему емкость специальным зарядным устройством.

Однако стоит отметить не всегда этот процесс удается, не всегда, получается, восстановить емкость, потому как могут быть внутренние не обратимые последствия, например разрушение пластин. Но попробовать всегда стоит, скоро расскажу как.

Сейчас полезное видео, смотрим.

НА этом заканчиваю, читайте наш АВТОБЛОГ.

(10 голосов, средний: 4,10 из 5)

Похожие новости

Как прикурить аккумулятор от другой машины. Можно ли это делать .

Как проверить заряд аккумулятора мультиметром. Узнаем показания .

Нормальное напряжение аккумулятора автомобиля. Под нагрузкой и б.

Что такое сульфатация пластин аккумулятора: причины и последствия

Рано или поздно любой автовладелец сталкивается с такой проблемой, как сульфатация пластин аккумулятора. Давайте разберемся, что же это такое, почему это происходит с аккумулятором и к чему это может привести.

Любые аккумуляторные батареи работают по принципу двойной сульфатации. Дело в том, что при разряде батареи пластины взаимодействуют с электролитом, в результате это ведет к падению плотности электролита. А при зарядке батареи в пластинах аккумулятора происходят обратные процессы, что ведет к повышению удельной плотности электролита. На сульфатацию пластин аккумулятора автомобиля вам укажет повышенное напряжение аккумулятора в начале разряда, а также обильное газовыделение.

Причины сульсификации

К сульфатации пластин вашего аккумулятора чаще всего могут привести следующие причины: разряженное состояние аккумулятора, слишком высокая температура или ее частые колебания, слишком низкое разрядное напряжение, а также чересчур большие разрядные токи. Очень важно соблюдать температурный режим и не допускать перегрева пластин аккумулятора. Потому что при ней процессы сульфатации и обратный процесс происходят быстрее. Но особенно опасны частые колебания температуры хранения пластин аккумулятора, потому как химические реакции со временем будут происходить неравномерно, что приведет к быстрому износу и порче аккумулятора. Для предотвращения сульфатации пластин аккумулятора, лучше не эксплуатировать их в режиме заряд-разряд выше, чем на 75-80% от номинала емкости аккумулятора. Это позволит аккумуляторной батарее быстрее восстановить емкость и перейти в режим заряда. Очень опасно оставлять свинцовый аккумулятор в постоянном разряженном состоянии, так как это способствует началу процессов сульфатации в его пластинах.

Последствия сульфатации

Объем пластин вашего аккумулятора сильно увеличивается. Дело в том, что при сульфатации сами пластины вашего аккумулятора занимают гораздо больший объем в емкости, чем в обычном заряженном состоянии. Сама пористость пластин его уменьшается, а их толщина, наоборот, увеличивается. Все это может привести к деформации и разрушению пластин. Засульфатированная батарея быстро разряжается и в некоторых сложных случаях даже может его привести к деформации корпуса самого вашего аккумулятора.

Емкость аккумулятора постепенно уменьшается. Химические процессы, происходящие в аккумуляторе при его сульфатации, постепенно сокращают площадь самой поверхности его пластин, обязательно покрытую активными веществами. И поэтому емкость такого аккумулятора постепенно сокращается.

Внутреннее сопротивление самого аккумулятора растет. В результате падает напряжение на вашем аккумуляторе при попытке его разрядить и зарядить, а также сам аккумулятор гораздо быстрее перегревается и сульфатируется.

Поэтому, чтобы не допустить и максимально отсрочить наступление сульфатации пластин аккумулятора, соблюдайте правила его эксплуатации и аккумулятор прослужит вам очень долго!

Сульфатация аккумулятора — что это такое?

Сульфатация – это одна из самых основных и распространённых причин поломки автомобильных аккумуляторных батарей. Под воздействием сульфатации свинцовая батарея утрачивает свою ёмкость, в результате чего она начинает быстро разряжаться и становится непригодной. К сожалению, не многие автомобильные владельцы знают, что это за процесс. А то, как остановить её пагубное воздействие на аккумулятор и подавно знают единицы. Но всё же сульфатацию можно не только устранить, но и предотвратить! В данном обзоре мы осветим методы борьбы с сульфатацией свинцовых аккумуляторных пластин и то как можно предотвратить её появление.

Что такое сульфатация аккумулятора?

Сульфатация – это процесс, во время которого на поверхности аккумуляторных электродов появляется сернокислый свинец, постепенно покрывающий всю поверхность платин. Кристаллы сульфата предотвращают полный заряд и отдачу необходимого количества энергии, в следствии чего падает ёмкость и понижаются электрохимические показатели аккумуляторной батареи. Если Вы слишком поздно заметили процесс сульфатации, тогда аккумулятор подлежит неизбежному и немедленному «походу на свалку».

Процесс сульфатации происходит постепенно:

— сначала возрастает внутреннее сопротивление;

— уменьшается площадь активной поверхности заряженных электродов;

— снижается емкость батареи аккумулятора.

Как определить сульфатацию аккумулятора?

Открыв капот автомобиля, внимательно осмотрите источник питания и контактные пластины вашей аккумуляторной батареи. Если Вы заметили на клеммах неестественные образования коричневатого оттенка, то это и есть явный признак сульфатации. Очередным признаком сульфатации является разбухание пластин и появление на них грязновато-белых пятен. Собственно, любое видоизменение внешнего вида вашей батареи уже говорит о признаках сульфатации. Сам процесс окисления и кристаллизации внутренних пластин батареи привод к высокой степени сопротивления внутри неё.

В данном случае происходит резкое повышение нормального сопротивления, что неизбежно приводит к тому, что батарея начинает моментально закипать. Если проигнорировать этот факт, то спустя некоторое время аккумуляторная батарея совсем перестанет функционировать. Сульфат по определению не может проводить реакцию, ведь он – естественный блокиратор. О высокой степени сульфатации электролита могут говорить следующие показатели:

— резкое понижение ёмкости батареи;

— температурные скачки электролита при старте двигателя;

— повышенная степень газовыделения и изменение цвета электролита. Как ликвидировать сульфатацию внутри батареи? Устранить сульфатацию можно только на самых начальных этапах её образования. В данном случае способна выручить лишь разовая разрядка-зарядка аккумулятора.

Причины сульфатации аккумулятора

Сульфатация пластин возникает в случае оставления аккумуляторной батареи в разряженном или недоразряженном состоянии. После на пластинах начинает появляться крупнокристаллический свинец. Большие кристаллы сульфата свинца влияют на прохождение химических реакций внутри аккумулятора, в результате чего его ёмкость значительно снижается.

Основные причины сульфатации

1. Недостаточный заряд аккумулятора и непридерживание систематического расписания проверок уравнительным зарядом. При частой частичной подзарядке аккумулятора не происходит глубокого перемешивания кислотного состава, а это в свою очередь ведёт к неизбежной сульфатации. В эксплуатационных условиях сложно определить момент начала сульфатации.

Только периодические проверки аккумулятора уравнительным зарядом, сравнение плотности электролита и напряжения в каждом элементе батареи позволяют диагностировать наличие сульфатации на ранних сроках и принять все возможные меры для её немедленного искоренения.

2. Хранение частично или не полностью разряженной аккумуляторной батареи. В данном случае свинцовый налёт затвердевает на пластинах и закупоривает поры активной массы. Здесь необходимо заряжать аккумулятор сразу же после его полного разряда и не оставлять полностью разряженным более чем на сутки и только при плюсовых температурах.

3. Недостаточный уровень кислотного электролита в ёмкости. В случае обнажения верха свинцовых пластин, они начинают поражаться сульфатацией.

4. Добавление кислоты. Если аккумуляторные пластины уже подверглись сульфатации, то добавление в банки кислоты только ускорит и усилит её процесс.

5. Электролит высокой плотности. Если плотность электролита после зарядки аккумулятора увеличивается, то вероятность сульфатации возрастает и над её устранением придётся потрудиться гораздо больше. Если в батарее имеется хотя бы один элемент с плотностью электролита, превышающей норму более чем на 0,015 г/см, процент вероятности сульфатации в нём увеличивается.

6. Высокая температура. На ускорение процесса сульфатации влияют и высокие температуры, в особенности, если аккумулятор частично разряжен и стоит без действий. У всех элементов, с подверженными сульфатации пластинами, показатели плотности электролита и напряжения заметно занижены. Они лишь частично могут конвертировать электрическую энергию в химическую реакцию при заряде. Они лишь частично преобразуют электрическую в химическую при заряде.

Отрицательные пластины под сульфатацией на ощупь схожи со слоистыми структурами. Если потереть частичку такой пластины между пальцами, то можно почувствовать её твердозернистый состав, схожий на песок. Осматривать пластины нужно только после нормальной зарядки батареи, ведь незаряженные пластины всегда отчасти сульфатированы.

Хорошая, полностью заряженная свинцовая пластина отрицательного заряда на ощупь пориста и упруга, она издаёт металлический звук при резком взаимодействии с твёрдыми предметами, например ножом. Положительная пластина, подверженная сульфатации, отличается от «здоровой» цветом, у неё светло-коричневый оттенок.

Как устранить сульфатацию аккумулятора?

Устранить сульфатацию пластин, как правило, можно выполнив следующие операции:

1. Протереть батарею.

2. Довести уровень электролита до нормы, путём добавления в него воды.

3. Далее следует присоединить батарею к зарядному устройству. Установите силу тока заряда с расчётом восьмичасового режима. Если во время зарядки температура электролита перейдёт отметку в 43 градуса по Цельсию, следует уменьшить силу зарядного тока, чтобы удерживать температуру хотя бы на этом уровне или, желательно, снизить её.

Если напряжение на одном из элементом будет меньше среднего напряжения аккумуляторной батареи на 0,2 Вольта, то необходимо немедленно извлекать элемент из батареи и отремонтировать. Только после этих манипуляций работы по ликвидации сульфатации можно продолжать.

4. После поступления в батарею определённого количества электричества, что приравнивается к её номинальной ёмкости, заряд будет продолжаться до тех пор, пока плотность электролита в продолжении четырёх замеров с интервалом в один час, останется константой. Запишите показания вольтметра и ареометра. Пересчитайте значение плотности электролита с учетом температуры. Эти показания характеризуют состояние заряженности батареи.

5. Разрядите батарею током шестичасового режима. Во время разрядки батареи, снимите показания с каждого отдельного её элемента и в целом. Проделывать это стоит через определённые временные интервалы: 15 минут после запуска разряда, после каждый час, пока один из элементов не покажет напряжение около 1,8 Вольт, затем снова каждые 15 минут. После этого строго начинайте контролировать напряжение на каждом элементе и фиксируйте время падения напряжения ниже 1,75 Вольт. Операция закончится тогда, когда большая часть элементов разрядится до 1,75 Вольт. Если в одном из элементов будет происходить обратный процесс, прекратите испытание.

6. Никаких дальнейших испытаний и манипуляций проводить не стоит в том случае, если разрядная ёмкость аккумуляторной батареи сравняется с номинальной. Просто дайте нормальный заряд и выровняйте плотность электролита.

7. Если же она оказалась ниже номинальной, тогда разряд батареи придётся продолжать, не изменяя силу тока, пока напряжение на одном из элементов не станет 1,0 Вольт.

8. Вновь произведите заряд батареи до полной ёмкости и заряжайте до тех пор, пока на протяжении четырёх последующих замеров с интервалом в один час, плотность электролита станет постоянной.

9. Вновь разрядите батарею шестичасовым разрядом. Если после этого её ёмкость сравняется с номинальной, зарядите батарею снова и установите на погрузчик.

10. В случае, если ёмкость будет ниже, но не меньше 90% от номинальной, повторите цикл вновь.

11. Если ёмкость батареи не поддаётся восстановлению, то значит, что сульфатация проникла настолько глубоко, что все дальнейшие манипуляции будут попросту нецелесообразными и остаётся только заменить батарею.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

Неисправности аккумуляторных батарей и способы их устранения

Поскольку много людей не понимают, какой уход требуют аккумуляторы, возникают поломки и срок эксплуатации существенно снижается.

Техническое обслуживание

Много неисправностей аккумуляторной батареи появляется в результате неправильного использования и техничного обслуживания. Очень важным моментом является обслуживание после покупки, первое ТО.

Дабы поломки не преследовали владельца постоянно, не пришлось тратить лишние деньги, необходимо проводить правильное обслуживание АКБ. Ниже приведено несколько полезных советов, что увеличат срок службы и не приведут к неисправностям свинцово-кислотной батареи:

1. Нужно постоянно убирать грязь, масло и прочий мусор с корпуса батареи.
2. Проводить проверку, по необходимости подтягивать крепеж для АКБ под капотом.
3. Время от времени пробки для отвода газов нужно очищать, но процедура проводится аккуратно. В домашних условиях можно использовать иголку или зубочистку.
4. Проверять провода, которые выходят от аккумулятора. На них не должно быть повреждений, окислений. Фиксация проводов делается надежной.
5. Ведется контроль уровня электролита внутри с помощью стеклянной трубки. Если нужно, проводят долив дистиллированной воды.

Последующая проверка заключается в тех же правилах, но добавляется еще контроль плотности жидкости в АКБ, его корректировка.

Обязательным условием долговечности свинцово-кислотных АКБ является проверка уровня и плотности электролита

Теперь необходимо разобраться какие бывают неисправности аккумуляторной батареи и способы по их устранению.

Основные виды неисправностей

Самые распространенные причины, по которым аккумулятор становится неисправным, бывают такие:

1. Разрушаются пластины.
2. Проходит короткое замыкание.
3. Сульфатация.
4. Грязный электролит.
5. Постоянный разряд батареи.
6. Переплюсовка.

Способы устранения таких поломок сложно проводить самостоятельно, поэтому их ремонтом занимаются специализированные станции.Если не знать особенностей ремонта, то неисправный аккумулятор может нанести вред здоровью человека, что ремонтирует его. Основные неисправности представлены и необходимо детально ознакомиться, почему они появляются, как можно их устранить.

Разряд батареи

Данная проблема одна из частых, что встречается. Подобным симптом появляется в результате нескольких факторов:

1. Ремень ГРМ сильно растянут (для автомобильных АКБ и дизель-генераторов с автозапуском).
2. Клеммы окислены или плохо прилегают к батарее.
3. Регулятор напряжения вышел из строя.
4. Генератор на автомобиле неправильно работает.
5. Мало электролита внутри батареи.
6. Корпус аккумулятора загрязнен.
7. Проблемы с проводкой машины, возможна неправильная установка оборудования.

Поломка может скрываться не только в описанных причинах, возможны проблемы внутри самого аккумулятора. К примеру, снижение плотности, проникновение внутрь сторонних веществ.

Разрушение пластин

Во время эксплуатации внутри могут разрушаться пластины электродов. Проявление неисправности сопровождается такими факторами:

1. Перезарядка АКБ сильным током.
2. Хранение АКБ в разряженном виде длительное время.
3. Неправильно подобран электролит, который не подходит под определенные климатические условия.
4. Крепления под капотом для АКБ старые и не могут удерживать нормально батарею.

Подобная поломка может определяться самостоятельно только по пуску машины, когда эффективность запуска существенно снижается.

Сульфатизация

Подобный признак неисправности говорит о ликвидации батареи, ведь нормально оборудование уже не будет работать, и восстановить АБК нет возможности. Проблема появляется при долгой сохранности с разрядом батареи, а также при постоянной разрядке во время эксплуатации.

Неисправность спровоцирована недостатком электролита, кода пластины все время контактируют с воздухом. В некоторых случаях проблема появляется при большой плотности электролита, высокой его температуре. К основным признакам относятся:

1. Очень маленькая емкость.
2. Быстрый разряд.
3. Во время зарядки батарея сильно греется.
4. Во время зарядки выделяется много газов.
5. Зарядка осуществляется на протяжении длительного времени.

Если подобные симптомы есть, то батарею можно утилизировать. Такое решение будет безопасным для владельца автомобиля.

Грязный электролит

Подобная проблема появляется, когда АКБ часто обслуживается, при этом владельцы или мастера не придерживаются главных правил. Еще к одной причине относится ремонтный АКБ, у которого неправильно спаянные перемычки или ремонт проведен некачественно.

Причины и последствия грязного электролита в аккумуляторе

В некоторые случаях, проблему можно выявить самому:

1. Если в электролите есть медь, то выделяется много газов во время зарядки, а также в состоянии покоя.
2. При наличии хлора появляются светлые отложения на дне.
3. Если электролит стал малинового оттенка, то в нем содержится марганец.

Устраняться подобные дефекты могут. Достаточно убрать грязный электролит из батареи, методом слива. После этого вливается дистиллированная вода, и аккумулятор ставится на зарядку с самым маленьким током, заряд проводится около часа.

В конце вода сливается и заливается качественный электролит, а потом аккумуляторная батарея заряжается до полного заряда.

Короткое замыкание

Если появляется неисправность в виде короткого замыкания, то определить поломку не всегда просто. Электролит будет иметь низкую плотность, напряжение постоянно падает. После замыкания разрушаются сепараторы и появляются наросты в пластинах.

Удаление неисправности, возможно, сделать, если аккумулятор разрядить током при помощи разряда на 10 часов. По истечении времени на клеммах не должно оставаться напряжения и аккумулятор разбирается. Определяется причина замыкания и устраняется, возможна, замена сепараторов, очистка пластин и их промывка. После сборки нужно влить электролит и полностью зарядить аккумулятор.

Переплюсовка

Дефект переплюсовки аккумуляторной батареи в большинстве случаев устраним

Неисправность заключается в неправильном включении устройства, после чего меняются полюса на аккумуляторной батареи. Если неисправность именно такая, то можно устранить поломку несколько раз зарядив и разрядив батарею. Таким образом, емкости восстановятся и можно использовать АКБ вновь.

В некоторых случаях неисправности настолько серьезные, что батарея годится только к утилизации.

Выше представлены основные неисправности аккумуляторных батарей, но могут быть еще трещины крышек, бачков и других частей. Они появляются от механического повреждения, ударов во время использования. Подобные неисправности можно выявить при визуальном осмотре или по утечке электролита. При наличии трещин аккумулятор не может длительное время держать заряд, поэтому постоянно разряжается.

Правила ухода

Зная возможные неисправности аккумуляторных батарей и методы устранения поломок, необходимо знать основные правила ухода. Они позволят сохранить батарею и продлят срок эксплуатации:

1. Каждые 3 месяца при любой работу аккумуляторной батареи необходимо проводить проверку напряжения, как при включенном моторе, так и на выключенном.
2. Во время работы стартерных устройств теряется часть жидкости, периодически требуется доливка дистиллированной воды или электролита. Если аккумулятор можно обслуживать, то уровень жидкостей проверяется каждый месяц, но доливать можно только дистиллированную воду.
3. АКБ может разряжаться и если несколько месяцев им не пользоваться, то потребуется подзарядка. Чтобы исключить разряд необходимо снять клеммы, за счет этого утечки не будет и АКБ не разрядится.

На некоторых аккумуляторных батареях стоит индикатор, что позволяет оценить заряд устройства, но результат не всегда правильный.

Поэтому нужно проверять все самостоятельно. Учитывается также погода на улице, ведь при морозах плотность увеличивается. Индикатор покажет зеленый цвет, а по факту АКБ будет на половину разряжен.

Сульфатация аккумулятора — диагностика и методы исправления сульфатации

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:

• Глубокий разряд приводит к укрупнению кристаллов, которые не разрушаются при зарядке.
• Низкие температуры приводят к хроническому недозаряду аккумулятора. Холодный электролит теряет скорость химической реакции. Если поездки короткие, простои длинные – все предпосылки для сульфатации аккумулятора.
• Высокая температура летом в подкапотном пространстве ускоряет все процессы, в том числе и образование больших кристаллов сульфата свинца в разряженной батарее.
• Хранение недозаряженного кислотного аккумулятора приведет к постепенному росту и уплотнению кристаллов в результате саморазряда. При этом подзарядка не производится, кристаллы не разрушаются.
• Низкий уровень электролита в банках, плохое качество электролита.
• Добавление концентрированной кислоты для уменьшения сульфатации только увеличит размер забитой поверхности.

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:

• воздействие реверсивными токами или восстановление АКБ импульсными зарядами;
• десульфатация током малой величины длительное время;
• химические растворители осадка;
• механическое удаление накипи на пластинах.

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:

• Довести уровень электролита но нормы дистиллированной водой.
• Подключить зарядное устройство, установить напряжение 14 В, 1 А, заряжать 8 часов.
• Замерить напряжение, если оно меньше 10 В, АКБ не восстановится. Оставить батарею «отдыхать» сутки.
• Подключить ЗУ 14 В 2,0-2,5 А, держать зарядку 8 часов. В результате должно быть напряжение на клеммах 12,7-12,8 В. Плотность электролита должна быть 1,13 г/см3
• Подключить сопротивление разрядки, снижая напряжение на клеммах не ниже 9 В.

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.

Лучший десульфатор батареи (обзор и руководство по покупке) в 2021 году

Как мы выбирали десульфаторы для аккумуляторов

Чтобы выбрать лучшие десульфаторы для аккумуляторов, мы начали наш поиск с поиска устройств, которые могли бы работать с различными типами 12-вольтовых автомобильных аккумуляторов (и других устройств, предлагающих универсальность для работы). даже с 6-вольтовыми батареями). Оттуда мы сравнили продукты, доступные в Интернете, друг с другом, изучая детали, например, предлагают ли они автоматические функции, включают ли они дополнительные льготы, такие как зарядка и обслуживание аккумулятора, и сколько функций может предоставить одно устройство.Мы также рассмотрели меры безопасности, чтобы гарантировать, что каждый из наших лучших решений защитит вас и вашу батарею от потенциального повреждения.

Выбор продуктов, рейтинги и награды за эту историю основаны на исследованиях. Хотя мы еще не проводили реальных испытаний всех этих продуктов, мы изучили отзывы и данные потребителей, учебные пособия и общие обсуждения в социальных сетях и на форумах. Мы также рассматриваем цену и спецификацию в разрезе сегмента. И, конечно же, мы полагаемся на наши институциональные знания автомобильного ландшафта, чтобы отсеивать слабые продукты.

Руководство по покупке / Что искать

Не знаете, с чего начать поиск нового десульфатора батареи? Если у вас есть вопросы, ответьте на них в нашем руководстве по покупке. Продолжайте читать, чтобы узнать, как выбрать высококачественный и надежный десульфатор для аккумуляторов, который вы будете использовать в течение многих лет.

Что следует учитывать при покупке десульфаторов батарей

Типы десульфаторов батарей

Десульфаторы батарей

Десульфаторы батарей довольно просты, поскольку они предназначены для удаления кристаллов сульфата свинца, которые со временем образуются внутри вашей батареи, принося ее надежность и производительность упали.Когда вы подключаете аккумулятор к десульфатору, он устраняет эти кристаллы и любые накопления, чтобы восстановить его эффективность и мощность. Эти устройства являются продуктами одноцелевого назначения, то есть они работают как десульфаторы, а только как десульфаторы.

Зарядные устройства, устройства для обслуживания и десульфаторы для аккумуляторов

Если вы ищете устройство для более полного обслуживания аккумуляторов, вы можете выбрать десульфатор аккумуляторов, который также является зарядным устройством и обслуживающим устройством. Эти продукты, которые обычно называют просто зарядными устройствами, устройствами для обслуживания и десульфаторами, предлагают три режима работы.Они будут заряжать разряженные батареи, поддерживать их в постоянном заряде и работать над удалением сульфатов. Как правило, эти типы устройств работают автоматически, чтобы выполнить любую из этих трех задач, которые необходимы вашей батарее.

Десульфатор батареи Основные характеристики

Прежде чем вы сможете использовать десульфатор батареи, вы должны убедиться, что он действительно подходит для использования с аккумулятором вашего автомобиля. К счастью, это очень просто, так как большинство десульфаторов аккумуляторов работают с широким спектром 12-вольтовых аккумуляторов, и ваш автомобиль, скорее всего, питается от 12-вольтовой батареи (наряду с другими транспортными средствами, такими как квадроциклы).

Итак, когда вы покупаете десульфатор батареи, убедитесь, что вы рассматриваете только те, которые работают с 12-вольтовой батареей. Вы также должны проверить тип аккумулятора, который используется в вашем автомобиле (например, AGM, заливной, гелевый, глубокого цикла или литий-ионный) и убедиться, что десульфаторы, на которые вы смотрите, совместимы. Хотя многие десульфаторы работают с любыми типами батарей, другие могут быть немного более ограниченными.

Зарядка и обслуживание

Конечно, обычный десульфатор батареи предлагает все необходимое для удаления кристаллов сульфата свинца из старой батареи.Но зачем довольствоваться базовым, если вы можете получить гораздо больше с одного устройства? Если вы выберете десульфатор, который также может использоваться в качестве зарядного устройства и средства обслуживания, вы получите гораздо больше функциональных возможностей за свои инвестиции.

Если вы выберете зарядное устройство, средство для обслуживания и десульфатор, вы сможете поддерживать аккумулятор в отличном состоянии со всех сторон. Вы можете перезаряжать аккумулятор при падении напряжения, поддерживать его при необходимости и предохранять от потери надежности или эффективности сульфатов — и все это с помощью одного удобного устройства.Теперь это универсальный продукт.

Температурная компенсация

Возможно, вы не думаете, что ваша батарея очень чувствительна к температуре, но это так, особенно если вы имеете дело с высокой температурой или очень холодным. А когда вы используете десульфатор батареи (или комбинацию зарядного устройства, средства для обслуживания и десульфатора), температура окружающей среды может повлиять на результаты. Вот почему было бы неплохо найти продукт, который предлагает температурную компенсацию или автоматическую регулировку температуры. Если температура изменится, достигнет экстремально высоких или экстремально низких значений или станет проблематичной, ваш десульфатор сможет адаптироваться для продолжения предоставления необходимых вам надежных услуг.

Советы и рекомендации по десульфатору батареи

Как и в случае с чем-то, что вы делаете десятилетиями за десятилетиями, вы получаете несколько советов и рекомендаций по пути выбора правильного продукта и / или его использования. Так обстоит дело с нами и десульфаторами аккумуляторов. Чтобы помочь вам восполнить пробел в информации, вот некоторые из того, что мы узнали в процессе.

• Держите аккумулятор полностью заряженным, чтобы предотвратить сульфатацию.
• Иногда сульфатирование может привести к необратимому повреждению аккумулятора.Рекомендуется часто проверять уровень воды в аккумуляторе. Если уровень воды ниже плиты, то произошло критическое сульфатирование.
• При покупке надежного десульфатора подумайте, есть ли в нем комплект для тестирования, высокочастотный ток, индикатор мониторинга и зарядное устройство для свинцовых аккумуляторов.

Часто задаваемые вопросы

В: Сколько времени нужно для десульфатации батареи?

Это зависит от эффективности вашего десульфатора и количества сульфата, образовавшегося в аккумуляторе.Продолжайте заряжать аккумулятор, пока не увидите значительного улучшения. Иногда процесс занимает до недели.

В: Работают ли десульфаторы от аккумуляторов AGM?

Большинство десульфаторов аккумуляторов работают от аккумуляторов AGM, но вам следует проверить спецификации именно тех устройств, которые вы рассматриваете. Хотя AGM является общей совместимостью, некоторые десульфаторы могут не покрывать их.

В: Можно ли десульфатировать аккумулятор глубокого разряда?

Множество десульфаторов аккумуляторов работают с аккумуляторами глубокого цикла, но, как и с аккумуляторами AGM, вам необходимо перепроверить спецификации любого десульфатора, который вы собираетесь купить.Хотя это обычное дело, не все десульфаторы могут работать с батареями глубокого разряда.

В: Как узнать, сульфатирован ли аккумулятор?

Проверить, не сульфатирован ли аккумулятор, можно одним из двух способов. Если вы замечаете признаки снижения эффективности батареи — например, батарея, которая не заряжается так же хорошо, как когда-то, или батарея, которая вообще не заряжается, — скорее всего, присутствуют кристаллы сульфата свинца. Батареи, которые не держат заряд, и электроника, которая не работает должным образом, например слабый переменный ток или тусклый свет фар, также могут быть признаками.Или вы можете заглянуть под капот и проверить аккумулятор на наличие видимых признаков сульфатации. Вам придется вскрыть батарею, но если вы видите внутри батареи серые, грязные и не очень чистые свинцовые элементы, это сульфатация.

Последние мысли

Мы выбрали лучший десульфатор для аккумуляторов — это BatteryMINDer Model 2012, который предлагает отличные функции и прост в использовании, независимо от того, хотите ли вы восстановить один аккумулятор или несколько аккумуляторов одновременно. Но вы также обнаружите, что полностью автоматическое зарядное устройство, устройство для обслуживания и десульфатор NOCO Genius5 — отличный продукт, а его доступная цена делает его недорогим.Какой аккумуляторный десульфатор вам больше всего нравится?

Battery Sitter Разрушители мифов и важные факты — База знаний BatteryGuy.com

Battery Sitter — это зарядное устройство, которое может работать с широким спектром аккумуляторов. Слишком хорошо, чтобы быть правдой? Узнайте больше, пока мы Myth Bust!

Миф № 1: Высоковольтный режим десульфатации Battery Sitter может повредить электронику автомобиля, если он подключен к установленной батарее.

Факт №1: Режим высоковольтной десульфатации аккумуляторного блока не может включиться, если обнаружена электроника / проводка автомобиля.

При подключении к батарее режим десульфатации может включиться только , если в батарею не поступает ток при напряжении заряда до 14 В .

Напряжение сульфатированной батареи первоначально обычно находится в диапазоне от 2 до 6 В. Электроника автомобиля требует для работы более высокого напряжения, поэтому, если аккумулятор в этом состоянии все еще подключен к автомобилю, никакая электроника не может быть активной.

Даже схема ЖК-дисплея потребляет несколько миллиампер, если приложено напряжение, и, обнаружив это, ситтер батареи перейдет в нормальный режим зарядки с максимальным напряжением зарядки 14.3В.

ВАЖНАЯ ИНФОРМАЦИЯ: Для эффективного обессеривания аккумуляторной батареи ее необходимо отсоединить от проводки транспортного средства перед подключением к зарядному устройству для аккумуляторных батарей .

Миф № 2: После сульфатирования аккумулятор становится бесполезным, и его следует заменить.

Факт № 2: Это неправда!

Батареи обладают высоким сопротивлением зарядке, которое обычное (так называемое) интеллектуальное зарядное устройство не может преодолеть. Обычно говорят, что батарея разряжена и нуждается в замене, и именно так этот миф поддерживается.

Избыточно разряженные (т. Е. Сульфатированные) VRLA / (включая тип MF) герметичные батареи часто развивают внутреннее сопротивление, слишком высокое, чтобы его можно было преодолеть при нормальном напряжении заряда, которое требует начальной скорости заряда высокого напряжения (до 25 В) в контролируемых условиях, чтобы полностью изменить ситуацию. высокое внутреннее сопротивление, вызванное сульфатированием пластин.

Уникальный автоматический режим обессеривания аккумуляторной батареи работает следующим образом: как только поставщик аккумуляторной батареи определяет, что аккумулятор сульфатирован, он подает напряжение примерно до 20 В при контролируемом низком токе в течение максимального периода в 2 часа, чтобы восстановить аккумуляторную батарею. степень, что он снова может принимать заряд, используя более нормальный алгоритм зарядки.Как часть этого, восстановление продолжается с последующей уникальной стадией зарядки и проверки, на которой удаляются оставшиеся кристаллы сульфата с пластин.

Тест удержания заряда, который следует за этим этапом, подтверждает, была ли батарея восстановлена ​​надлежащим образом до того, как начнется долгосрочное обслуживание «цикл режима плавающего заряда».

Зарядное устройство Battery Sitter обладает уникальной способностью десульфатировать и безвозвратно восстанавливать батареи, которые были запущены или сильно разряжены.

Однако не каждую «мертвую» батарею можно десульфатировать, и десульфатированную батарею нельзя восстановить до 100% от ее прежней способности.

Когда аккумулятор сульфатируется, пластины могут быть повреждены / изношены. Степень повреждения зависит от того, насколько глубоко был разряжен аккумулятор, как долго он оставался в таком состоянии и при какой средней температуре.

Тепло — большой убийца свинцово-кислотных аккумуляторов. Когда аккумулятор разряжен, электролит переходит из сернокислотного состояния в сульфат свинца и воду.В то время как обычная аккумуляторная кислота замерзает при температуре значительно ниже точки замерзания воды, вода, образующаяся в результате разряженной аккумуляторной батареи, замерзает при температуре ниже 32 ° F / 0 ° C и расширяется, что приводит к изгибу и деформации пластин или, в худшем случае, к потрескавшемуся корпусу.

При температуре выше 95 ° F / 35 ° C вода будет испаряться, и чем больше воды испаряется, тем выше концентрация сульфата свинца и тем ниже вероятность эффективного восстановления.

Итак, степень эффективности восстановления зависит от того, как скоро после того, как батарея сульфатируется, она десульфатируется и перезаряжается.Тем не менее, OptiMate, производитель Battery Sitter, получил письма от ряда пользователей, свидетельствующие об эффективном восстановлении разряженных (и считающихся разряженными) батарей в течение двух лет.

Миф № 3: Система зарядки автомобиля подзаряжает глубоко разряженный аккумулятор.

Факт № 3: Система зарядки автомобиля предназначена для подачи питания в электрическую систему с напряжением, не превышающим 14,5 В.

Напряжение является установленным параметром и не обязательно подразумевает какой-либо ток, так как это зависит от сопротивления батареи.Таким образом, система зарядки транспортного средства не будет обеспечивать достаточный заряд, чтобы эффективно обратить вспять сульфатирование в глубоко разряженной батарее, которая развила высокое сопротивление из-за степени сульфатирования. Это означает, что аккумулятор всегда будет вызывать проблемы с запуском, обычно в самое неудобное время. Сульфатирование похоже на вирус: если его не остановить, он распространяется, поэтому оставленная в таком состоянии батарея обречена на недолгий срок службы.

Миф № 4: Просто добавьте кислоту в новую батарею, и она готова к работе.

Факт №4: Конечно, если вам нужна батарея, которая будет обеспечивать от 70 до 80% своей емкости и иметь короткий срок службы.

Аккумуляторы, которые не были должным образом подготовлены перед установкой на транспортное средство, обычно выходят из строя на ранней стадии, часто сразу после истечения срока гарантии, или приводят к проблемам с запуском транспортного средства, когда вам совсем не нужна помощь.

ПЕРЕД установкой в ​​автомобиль новый аккумулятор следует залить чистой аккумуляторной кислотой (разбавленная серная кислота правильной плотности для аккумулятора — аккумуляторная кислота для герметичных мотоциклетных аккумуляторов «MF» имеет более высокую плотность, чем стандартная аккумуляторная кислота) и оставить постоять не менее 30 минут (чем больше батарея, тем дольше она должна стоять), а затем полностью зарядить до рекомендованного напряжения.Первоначальная активация аккумулятора определяет, насколько хорошо и как долго он будет продолжать работать.

Миф № 5: Заряженные и заряженные на заводе аккумуляторы не нуждаются в подзарядке и всегда готовы к работе.

Факт № 5: ВСЕ аккумуляторы саморазряжаются, быстрее в неблагоприятных температурных условиях (ниже 32 ° F / 0 ° C, выше 95 ° F / 35 ° C) и чем больше разряжается аккумулятор, тем больше образуется сульфата свинца.

Если оставить его свободно плавать в электролите, образуются кристаллы, которые прикрепляются к пластинам, вызывая дальнейший разряд, который, в свою очередь, создает больше сульфата свинца ……

Дело в том, что хранящиеся батареи следует поддерживать полностью заряженными или, по крайней мере, периодически перезаряжать, чтобы оставаться на 100% эффективными.

Миф № 6: Чем больше батарея, тем выше номинальный ток у зарядного устройства, иначе оно не будет обслуживать батарею.

Факт № 6: Для обслуживания батареи без повреждения или потери электролита критическим фактором является напряжение, а не ток.

Когда аккумулятор полностью заряжен, ему требуется несколько миллиампер, чтобы преодолеть собственное сопротивление (что вызывает саморазряд). Подключенные устройства, такие как сигнализация, бортовой компьютер и т. Д., Могут увеличивать потребляемый ток
, но он все равно должен оставаться в низком диапазоне миллиампер.

Миф № 7: Подойдет любое «ремонтное» зарядное устройство; все они поддерживают батареи так же хорошо, как и другие.

Факт № 7: на рынке существует ряд интеллектуальных зарядных устройств с контролируемым режимом обслуживания, которые, вероятно, будут работать, если у вас есть аккумулятор с крышкой заливной горловины (аккумулятор, который можно доливать дистиллированной водой).

Однако автоматические интеллектуальные зарядные устройства, как правило, не предназначены для перезарядки аккумуляторов, для которых подходит минимальное значение напряжения заряда для обслуживания, то есть аккумуляторы с крышкой заливной горловины, для которых требуется длительное техническое обслуживание с напряжением от 13 до 13.1 и 13,6 В (в зависимости от температуры хранения). Вот почему в большинстве интеллектуальных зарядных устройств рабочее напряжение установлено на уровне 13,2 В.

Однако герметичные батареи AGM / VRLA (включая тип MF) требуют поддерживающего напряжения минимум 13,5 В, чтобы оставаться на уровне 100%. Это означает, что герметичные аккумуляторы AGM / VRLA (включая тип MF) недозаряжаются большинством интеллектуальных зарядных устройств во время длительного обслуживания. В конечном итоге это приводит к разрядке аккумулятора.

В любой батарее с хроническим недозарядом будет медленно развиваться сульфатирование, что сокращает срок ее службы.

Ситтер для аккумуляторов специально разработан для ухода за всеми типами аккумуляторов. Его поддерживающее напряжение в режиме обслуживания установлено на уровне 13,6 В для надлежащего обслуживания современных герметичных батарей, но не является чрезмерным для традиционных типов крышек заливных горловин. Кроме того, ограниченный цикл обслуживания няни для батарей (30 минут работы, 30 минут перерыва) позволяет батареям наливной крышки остывать в течение половины времени и, таким образом, значительно сокращает потери воды.

В течение 30-минутного периода отключения цепь блока питания проверяет потери тока из-за паразитных нагрузок, таких как сигналы тревоги, устаревшая проводка, изношенные контакты и т. Д.Если какая-либо такая потеря приводит к снижению заряда батареи до уровня ниже
12,3 В, СЛАБЫЙ светодиод СЛАБЫЕ СВЕТОДИОДА установщика батареи будет предупреждать об этом, в то время как цепь будет продолжать перезаряжаться и поддерживать батарею.

Миф № 8: После полной зарядки аккумулятор не должен заряжаться снова, пока напряжение не упадет ниже определенного уровня.

Факт № 8: Свинцово-кислотные батареи служат дольше всего, если их поддерживают на полностью заряженном уровне, особенно когда они не используются.

Итак, ключ к тому, как долго он продержится, в основном зависит от того, как обращаться с батареей, когда она не используется.Полностью заряженный аккумулятор обычно сохраняет достаточный заряд в течение месяца, если он не нагревается и не подключены внешние устройства для отвода тока, или если потребление тока из-за сигнализации автомобиля, компьютера и т. Д. Является нормальным.

Тем не менее, рекомендуется, чтобы аккумулятор любого транспортного средства, оснащенного сигнализацией, компьютером и т. Д., И оставленный на длительное время простаивать, поддерживался хорошим зарядным устройством для обслуживания.

Батареи имеют ограниченный срок службы. Если зарядное устройство позволяет батарее циклически переключаться между разряженной и полной зарядкой, это сокращает общий срок службы батареи.Некоторые интеллектуальные зарядные устройства обеспечивают только очень низкий ток (всего 10 мА), которого часто недостаточно, чтобы справиться с паразитными нагрузками (сигнализация, устаревшая проводка, мигающий свет, велосипедный компьютер) в современных транспортных средствах. Некоторые интеллектуальные зарядные устройства перейдут от технического обслуживания к сильноточной зарядке только после того, как напряжение упадет до уровня ниже 12,5 В, а в некоторых случаях даже до 12,2 В. При 12,5 В герметичный аккумулятор AGM / VRLA (включая тип MF) заряжен только на 60%! Представляете, хотите ли вы сейчас покататься?

Ситтер батареи обеспечивает до 600 мА при 13.6 В в течение 30 минут в режиме обслуживания, затем в течение следующих 30 минут проверяет, может ли аккумулятор поддерживать свой заряд. За этим периодом, в свою очередь, следует следующий 30-минутный период, в течение которого аккумулятор снова будет заряжаться.

Этот цикл гарантирует, что ток, потребляемый сигнализацией, компьютером и / или паразитная потеря тока через устаревшую проводку, никогда не приведет к падению заряда исправной батареи ниже 95% от полного заряда.

Приобретите зарядное устройство для аккумуляторных батарей (2.5Ah-32 Ah).

Чтобы увидеть исходную статью Power-Sonic, щелкните здесь.

Борьба с сульфатированием в AGM — Practical Sailor

В последние годы резко возросла популярность аккумуляторов из абсорбированного стекломата (AGM), но лишь немногие владельцы действительно знают, как с ними обращаться. Если вы хотите получить свои деньги от новой батареи AGM или батарейного блока, ее следует установить как систему, а не просто бросать в качестве замены залитых батареям. [Ред. примечание: эта статья была дополнена следующей статьей, Обновление тестирования аккумуляторов AGM]

Производители аккумуляторов хотят, чтобы их аккумуляторы заряжались до 100-процентного уровня заряда после каждой разрядки.На самом деле, немногие круизные лодки (или любые лодки, стоящие на швартовке) возвращают свои батареи до 100-процентного уровня заряда после каждого цикла. Такое типичное использование или неправильное использование батареи называется режимом частичного заряда, и если он продолжается, моряк может видеть, что его батарея AGM работает заметно хуже, чем менее дорогостоящий, залитый аккумулятор с глубоким циклом. Это не вина батарейки; это просто непонимание того, как правильно ухаживать за AGM аккумулятором.

При уходе за свинцово-кислотными аккумуляторами часто упускается из виду, что выравнивающая зарядка должна проводиться периодически в соответствии с рекомендациями производителя.Во время выравнивания вы подаете на полностью заряженную батарею более высокое, чем обычно, напряжение заряда (от 15,2 до 16 вольт). Выравнивание может восстановить некоторую потерянную емкость, а также может привести к более сбалансированному удельному весу отдельных ячеек. В статье «Practical Sailor» 2008 года ветеран крейсера Энди Огрэйди описал, как он использовал эквализацию, чтобы продлить срок службы своих часто используемых аккумуляторных батарей с жидкими элементами (см. PS , октябрь 2008 г., онлайн).

Как правило, выравнивание заряда батареи AGM сложнее, чем у залитой свинцово-кислотной батареей (многие производители AGM даже не предоставляют инструкций, как это сделать), поэтому достижение 100-процентного уровня заряда после каждого цикла становится невозможным. еще более критично.

Прошлой зимой мы решили попытаться решить загадку использования и зарядки AGM и представить более четкую картину необратимого ущерба, который мы наносим нашим батареям AGM, поддерживая их в частичном состоянии заряда. Мы выбрали аккумуляторы AGM по нескольким причинам, но главная из них, по общему признанию, была корыстной: их легче тестировать.

Почему AGM?

AGM аккумуляторные батареи свинцово-кислотные. Основное отличие состоит в том, что это батареи с регулируемым клапаном, в которых электролит запечатан, в отличие от свинцово-кислотных аккумуляторов с жидким электролитом, которые требуют поддержания надлежащего уровня электролита во время цикла аккумуляторов.Это сокращение технического обслуживания — одна из основных причин того, что батареи AGM так популярны.

Первым шагом к тестированию батареи глубокого разряда является проверка емкости. Емкость аккумулятора измеряется различными способами: резервная емкость, ток холодного пуска и ампер-часы. Мы использовали ампер-часы — наиболее полезную меру для сравнения домашних аккумуляторов с глубоким циклом, предназначенных для использования на обычной круизной лодке.

В США количество ампер-часов указано по величине C20, постоянной величине силы тока, которую батарея может выдавать в течение 20 часов при температуре от 77 до 80 градусов, прежде чем напряжение на нагруженных клеммах упадет до 10.5 вольт (или 1,75 вольт на элемент). Итак, чтобы примерно проверить, соответствует ли ваша полностью заряженная батарея на 100 ампер-час своей номинальной емкости C20, вы можете приложить 5-амперную нагрузку (100 20) и остановиться, когда напряжение в элементах достигнет 10,5 вольт. У вас должно быть около 20 часов. (См. Раздел «Как мы проводили тестирование» для более подробного объяснения определения емкости.)

Обратите внимание, что мы сказали, что аккумулятор полностью заряжен. Для достижения номинальной емкости свинцово-кислотный аккумулятор необходимо несколько раз включить и выключить и полностью зарядить. Кроме того, чтобы полностью зарядить свинцово-кислотную батарею, в батарею должно быть возвращено больше энергии, чем было извлечено.Для аккумуляторов AGM это может составлять от 102 до 115 процентов возвращаемой энергии. По мере того, как батарея приближается к полной зарядке, количество ампер, которое она может принять, уменьшается. Если не считать того, сколько ампер-часов вы вернули в аккумулятор, простой способ определить, когда аккумулятор AGM полностью заряжен, — это когда ток заряда при напряжении поглощения падает до 0,5 процента или менее от номинальной 20-часовой емкости.

Обратите внимание, мы сказали напряжение поглощения. Для эффективного достижения состояния полной зарядки необходима многоступенчатая система зарядки.В техническом руководстве на батарею Lifeline, которую мы тестировали, процесс многоступенчатой ​​зарядки суммируется следующим образом: на первом этапе подается постоянный ток до тех пор, пока напряжение батареи не достигнет предварительно установленного предела. Первый этап часто называют этапом объемной загрузки. На втором этапе напряжение поддерживается постоянным на том же предварительно установленном пределе до тех пор, пока зарядный ток не сузится до очень низкого значения, после чего аккумулятор полностью зарядится. Второй этап часто называют этапом абсорбционной зарядки.. . Батарея полностью заряжена, когда ток падает ниже 0,5 процента от номинальной емкости батареи (0,5 А для батареи 100 Ач). Если перезарядка не вернет от 102 до 110 процентов разряженной емкости, состояние заряда батареи будет постепенно снижаться по мере цикла, что приведет к преждевременному выходу из строя. Поэтому важно убедиться, что аккумулятор не разряжается.

Аккумулятор AGM может быстро разогнаться до максимальной номинальной емкости в ампер-часах, обычно всего за три-семь циклов.Это облегчает жизнь тестировщикам.

Залитые батареи, в зависимости от типа, могут пройти от 20 до 150 или более циклов, прежде чем они достигнут заводской номинальной емкости в ампер-часах. Поскольку залитые аккумуляторы требуют много времени для полного цикла, это делает их тестирование очень сложным и чрезвычайно трудоемким.

Fighting Sulfation

Сульфатион — враг всех свинцово-кислотных аккумуляторов: AGM, гелевых и заливных. Думайте о сульфатировании как о неизбежном заболевании, а здоровый режим зарядки — как о лечении.Все свинцово-кислотные аккумуляторы сульфатируются. Правильное обращение с батареями помогает уменьшить сульфатирование и продлевает срок службы батарей. К сожалению, аккумуляторы для парусных лодок редко подвергаются обработке, чтобы задержать сульфатирование на достаточно долгое время для достижения желаемого срока службы.

При разряде свинцовой батареи образуется сульфат свинца. При перезарядке аккумулятора этот сульфат свинца снова превращается в свинец и диоксид свинца. В идеальном мире весь сульфат свинца будет восстанавливаться с каждым полным циклом зарядки, но некоторая часть сульфата свинца никогда не преобразуется.Вместо этого он медленно затвердевает в кристаллы сульфата свинца и становится прочным. Чем дольше вы проходите между полными циклами зарядки и чем глубже вы разряжаете аккумулятор, тем больше твердого сульфата свинца остается на пластинах аккумулятора. Этот процесс снижает емкость аккумулятора в ампер-часах.

В этом тесте мы хотели увидеть, насколько быстро могут проявиться эффекты сульфатирования и повредить новые, здоровые батареи. Для этого мы перешли к циклическому тесту частичного состояния заряда.

Тест цикла частичного состояния заряда — это тестирование, при котором батарея разряжается и частично заряжается, но не возвращается на 100 процентов перед повторным циклом. Это имитирует то, что происходит, когда мы стоим на якоре, или когда мы храним нашу лодку на причале или в марине без электричества. В этих случаях режим частичного заряда — это факт жизни, факт жизни, который может быть смертельным для аккумуляторов.

Даже самый сложный генератор и регулятор на парусной лодке не может регулярно возвращать ваши батареи на 100 процентов.Большинство моряков не запускают двигатель достаточно долго, чтобы добраться туда. Зарядка аккумуляторов до 100-процентного уровня заряда даже с AGM занимает от шести до восьми часов и более. Когда наступает сульфатирование, это время увеличивается еще больше. Эффекты сульфатирования являются кумулятивными.

Насколько нам известно, это единственный тест AGM, в котором изучались эффекты использования частичного заряда в связи с тем, как мы используем наши батареи на парусных лодках.

После полного заряда аккумуляторов и определения емкости в ампер-часах, мы 30 раз перебрали их через частичные состояния заряда, применив всего один час подзарядки, и нанесли результаты на диаграмму.(Подробнее о нашем тесте см. В сопроводительном документе «Как мы тестировали».)

Что мы тестировали

Мы выбрали три самых популярных морских аккумулятора AGM и два аккумулятора AGM новой технологии для тестирования частичного заряда. Учитывая, что это тестирование заняло много месяцев, мы сосредоточились на самых популярных AGM-батареях в размере Group 31. Многие поставщики аккумуляторов на самом деле продают одни и те же аккумуляторы под частной торговой маркой, и, поскольку тестирование отнимало много времени, мы хотели избежать дублирования.Группа 31 с номинальной мощностью около 100 ампер-часов — это размер, обычно встречающийся в среднем 30-40-футовом круизном судне. Вот как выглядел наш состав:

Lifeline GPL-31T (105 Ач): Concorde Battery Co. производит аккумуляторы Lifeline, давний игрок на рынке морских судов. Это одна из самых популярных батарей AGM, используемых сегодня на лодках.

Deka 8A31DTM (105 Ач): East Penn Manufacturing в Пенсильвании производит и продает широко распространенные батареи марки Deka.Эта батарея обозначена множеством разных этикеток. В Ист-Пенне есть ультрасовременный завод по переработке использованных аккумуляторов.

Odyssey PC2150 TPPL AGM (100 Ач): Эта тонкопластинчатая батарея из чистого свинца (TPPL), позиционируемая как батарея двойного назначения, производится компанией EnerSys, расположенной в Рединге, штат Пенсильвания. Эта батарея в настоящее время также продается как Die Hard Platinum AGM.

Firefly Oasis Marine Group 31 (110 Ач): Благодаря материалам и дизайну, которые являются относительно новыми для рынка рекреационной морской техники, Firefly Oasis использует запатентованную технологию пенопласта на основе углеродных микроэлементов, которая, по утверждению компании, может обеспечить более длительный срок службы и лучшую производительность. в экстремальных условиях.AGM Firefly Oasis Marine распространяется через Bruce Schwab Energy Systems.

China Aviation Lithium Battery Co. (CALB) SE100AHA LiFePO4 (100 Ач): Это литий-железо-фосфатная батарея (LiFeP04), иногда сокращенно LFP. Это не прямая замена свинцово-кислотной батареи и не рекомендуется для обычного потребителя. Mastervolt, Genasun и Victron создают готовые к заводской эксплуатации системы LiFePO4, и это было бы хорошим местом для начала любого исследования системы LiFePO4 для использования на море.

Другое: Northstar / Energy 1 прислала нам батарею, но она прибыла слишком поздно, чтобы быть включенной в этот раунд испытаний. Он будет протестирован вместе с дублирующей батареей Deka для сравнения и проверки результатов с батареей Deka, которую мы использовали для этого теста.

Что мы нашли

AGM-аккумуляторы принимают большой ток при большой зарядке, и это может быть реальным преимуществом для круизных судов, которые хотят получить выгоду от коротких циклов зарядки с большой силой тока. Однако хроническое частичное состояние заряда приводит к сульфатированию, и это резко сокращает время, в течение которого аккумулятор может выдерживать объемную зарядку.

AGM в определенном смысле являются уловкой 22. Вы заплатили больше за батарею AGM за ее высокую скорость приема заряда и более короткое время работы двигателя или генератора, но если вы продолжите работу в этом частичном состоянии зарядки, батареи AGM начнут разряжаться. по скорости приема заряда ведут себя больше как залитые батареи. И хотя емкость затопленных аккумуляторов часто можно частично восстановить путем выравнивания, эффекты частичного состояния заряда часто остаются постоянными в AGM.

Что поразило в наших тестах, так это скорость, с которой аккумуляторы AGM начали спускаться, когда они были переведены в состояние частичного заряда.В первом цикле зарядки каждая отдельная батарея AGM, которую мы тестировали, полностью заряжалась (46 процентов от емкости в ампер-часах) в течение всего часа. Аккумуляторы оставались на стадии основной зарядки в течение всего часа, что обеспечивало очень эффективную зарядку. Ко второму циклу некоторые батареи уже начали разряжаться и к концу часа достигли напряжения поглощения. В течение нескольких циклов все батареи AGM достигли напряжения поглощения ближе к концу часовой перезарядки.С каждым последующим циклом PSOC напряжение поглощения достигалось все раньше и раньше в коротком одночасовом цикле зарядки, и батареи начали медленно спускаться. Этот эффект снижения полезной емкости был вызван сульфатированием.

Было интересно увидеть, как емкость аккумулятора LiFePO4 не уменьшилась в ходе нашего тестирования. Причина ясна: LiFePO4 не сульфатируется. Это тестирование показывает, почему вам нужно как можно чаще полностью заряжать AGM.

Как указано в прилагаемых таблицах, когда моряк заряжает свою батарею в течение одного часа каждый день (при предполагаемом токе 80 ампер от генератора переменного тока), он не заряжает свою батарею так полно, как он мог бы подумать.В этом режиме все батареи AGM потеряли полезную емкость от одночасовой перезарядки от цикла № 1 до цикла № 30. Если мы посмотрим на разброс между наибольшими и наименьшими потерями полезной емкости в ампер-часах, на всех батареях за 30 циклов это выглядит так:

Firefly: от 49,75 до 35,10 = -14,65 Ач разброс

Lifeline: от 45,56 до 31,53 = -14,03 Ач разброс

Дека: от 47,76 до 37,81 = -9,95 Ач разброс

Odyssey: 44.От 69 до 34,76 = -9,93 Ач разброс

LiFePO4: От 45,74 до 45,04 = -0,7 Ач разброс.

Обратите внимание, что от самого высокого до самого низкого не обязательно было начало и конец. Некоторые батареи подпрыгивали вверх и вниз, поэтому от максимального к минимальному, полезные емкости за один час были просто взяты на самые высокие и самые низкие полезные емкости за 30 циклов. Полный набор таблиц с указанием всех 30 циклов доступен в онлайн-версии этой статьи.

Firefly Oasis Carbon Foam

Морская батарея Firefly Oasis рассчитана на 110 ампер-часов, а для нашего теста она начиналась с 110.02 ампер-часов. В первом цикле PSOC до 11,7 вольт полезная емкость батарей составила 49,75 ампер-часов. Затем Firefly спустился вниз и достиг нижней точки в 35,1 полезного ампер-часа в цикле № 21.

Полезная емкость Fireflys колебалась вверх и вниз больше, чем у других батарей в нашем тестировании. Ведущий инженер Firefly предположил, что пики произошли после того, как батарея оставалась при напряжении поглощения немного дольше.

По окончании 30 циклов мы провели первый тест емкости (разряжен до 10.5 вольт, а затем перезарядить до 100 процентов, см. Как мы тестировали), и батарея выдавала всего 94,03 ампер-часов, что на 16 ампер-часов меньше исходного значения. Это разочаровало, особенно для батареи, которая утверждает, что устойчива к сульфатированию. Ведущий инженер Fireflys поручил нам провести еще один тест производительности. Действительно, после второго цикла разряд-перезарядка аккумулятор не только полностью восстановил свою емкость, но и немного увеличился (на 0,5 ампер-часов) до 110,5 ампер-часов.

В конечном итоге Firefly оправдал требования своих создателей.Всего за несколько глубоких циклов при полной подзарядке эти батареи могут восстановить большую часть, а в некоторых случаях и всю потерянную емкость из-за частичного циклического заряда. Батареи требовались последовательные глубокие циклы, обе со 100-процентной полной перезарядкой, но она работала.

Итог: Хотя эта технология AGM все еще является новой для рынка прогулочного судоходства, это определенно то, на что стоит обратить внимание в будущем.

Odyssey PC2150

Компания EnerSys, производитель Odysseys, была изобретателем технологии орбитальных батарей (Optima) и хорошо зарекомендовала себя на рынках военных, аэрокосмических и резервных аккумуляторных систем.Тонкие пластины Odysseys занимают большую площадь поверхности пластины в том же пространстве, что и другие конструкции, что позволяет им обеспечивать как очень высокие импульсы запуска, так и более длительный срок службы.

Звучит нелогично, что тонкая пластинчатая батарея может использоваться для приложений с глубоким циклом, но у Odyssey TPPL AGM есть сильные поклонники. PC2150 представляет собой батарею TPPL AGM группы 31, рассчитанную на 100 ампер-часов. Эта конкретная батарея протестирована выше своего номинала с базовой емкостью 105,8 ампер-часов.

Odyssey разряжался немного медленнее, чем другие батареи, и не опустился так глубоко в конце 30 циклов частичной зарядки.Однако по окончании частичного тестирования емкости заряда PC2150 не смог вернуться к своей базовой емкости как новый. Он начал свою жизнь при 105,8 ампер-часах, а после трех испытаний на емкость выдал 98,96 ампер-часов. Для целей тестирования это означает потерю емкости примерно на 6,7 процента, но если мы примем во внимание его номинальную емкость в 100 ампер-часов, она потеряет лишь немногим более 1 процента. Последний тест емкости PC2150 включал в себя 20-часовую перезарядку 5 ампер.Аккумулятор фактически набрал 2,17 ампер-часов при медленной зарядке при 5 ампер до 14,7 вольт, а затем при 14,7 вольт в течение восьми часов.

Итог: В целом Odyssey довольно хорошо справился с частичным циклическим циклом заряда, а более высокое напряжение поглощения (14,7 вольт), похоже, помогло минимизировать потерю емкости.

Deka / East Penn 8A31DTM

Deka / East Penn 8A31DTM — это гибридный аккумулятор AGM двойного назначения. Широко распространенный под разными торговыми марками, это, пожалуй, самый популярный аккумулятор AGM на лодках на сегодняшний день.Эта конкретная батарея продается Deka, West Marine, NAPA, многими клубами Sams как Duracell, OReilly Auto, Power-Tec, MK Battery и множеством других более мелких лейблов. Это одна из самых дешевых батарей AGM, которую вы найдете на рынке США. Некоторые лейблы предлагают лучшие гарантии, так что можно заплатить, чтобы сравнить.

8A31DTM рассчитан на 105 ампер-часов. Эта конкретная батарея тестировалась немного ниже своего номинала с базовой емкостью 104,5 ампер-часов. Получение 104,5 ампер-часов от батареи на 105 ампер-часов, безусловно, приемлемо.

Deka 8A31DTM спускался вниз с разумной скоростью по сравнению с другими во время тестирования частичного заряда и хорошо справлялся с циклическим переключением частичного состояния заряда. Его самая низкая полезная емкость после одночасовой перезарядки в течение 30 циклов PSOC была выше, чем у всех других свинцово-кислотных аккумуляторов, что означает, что он опустился немного меньше.

Однако в конце тестирования частичного заряда 8A31DTM потерял большую часть своей исходной базовой емкости в 104,5 ампер-час.Даже после трех испытаний емкости 8A31DTM мог выдать только 73,42 ампер-часов. Это представляет собой неожиданно высокую потерю емкости во время тестирования частичного заряда, составляющую примерно 30 процентов от ее новой проверенной емкости.

Итог: Дека предположил, что наш тест не доводил аккумулятор до полной емкости до проверки емкости. Мы тесно сотрудничали с технической командой Dekas, чтобы довести батарею до полной емкости, поэтому это кажется маловероятным, но чтобы подтвердить, была ли наша конкретная батарея аномалией, мы будем тестировать вторую батарею Deka.Снижение может быть связано с предполагаемой конструкцией двойного назначения Dekas, но мы не можем быть уверены в этом, пока не протестируем вторую батарею.

Lifeline GPL-31T

Lifeline GPL-31T — это аккумулятор AGM Group 31 глубокого разряда, который, насколько нам известно, не имеет частной маркировки. Производитель, Concorde, имеет долгую историю поставок аккумуляторов на рынок транспортных средств для отдыха, а также для многих ведущих судостроителей. Компания известна своей прочной конструкцией, отличной технической поддержкой и готовностью поддерживать продукт.

GPL-31T рассчитан на 105 ампер-часов, и эта конкретная батарея тестировалась немного выше своего номинала с базовой емкостью 105,2 ампер-часов. Батарея разряжалась немного быстрее, чем другие, во время тестирования частичного заряда, но у нее есть секретное оружие, которого нет у других AGM. Lifeline может быть уравновешен или, как его называет Lifeline, заряжен в состоянии, когда это необходимо.

Для подзарядки Lifeline AGM можно подать напряжение с температурной компенсацией до 15.5 вольт на восемь часов. В конце тестирования частичного заряда GPL-31T немного потерял свою первоначальную базовую емкость в 105,2 ампер-час. При первом тесте емкости аккумулятор оказался на 89,43 ампер-часов. Для первого теста емкости мы заряжали его при 48,3 ампера и 14,4 вольта, пока ток не достиг 0,5 ампера; Затем мы запустили 24-часовой постоянный заряд напряжения; и, наконец, дайте ему отдохнуть в отключенном состоянии на 24 часа. (Lifeline AGM заряжается при более низком напряжении поглощения, чем Odyssey или Deka.Затем мы запустили тот же цикл перезарядки, но как только аккумулятор достиг 1 А при 14,4 В, мы отрегулировали напряжение до 15,5 В на четыре часа, а затем отпустили и оставили аккумулятор на 24 часа. Это увеличило емкость до 91,21 ампер-часов. Заметив увеличение емкости, мы сделали то же самое снова. После этой условной зарядки аккумулятор разряжен до 93,67 ампер-часов.

Наконец, мы вернулись к стандартному протоколу заряда 14,4 вольт до 0,5 процента приемки и повторно протестировали.На этот раз батарея немного опустилась до 93,02 ампер-часов. Это была единственная батарея, прошедшая четвертый тест емкости, который мы провели только потому, что у нее были особые возможности зарядки, которые, как подтвердили наши испытания, действительно работают. Восемь полных часов при напряжении 15,5 В в течение двух последовательных циклов проверки емкости при параллельном подключении дали небольшое, но определенное улучшение почти на 4,25 ампер-часов в восстановленной емкости.

Итог: В целом Lifeline потерял почти 11 процентов своей новой емкости за 30 циклов частичной зарядки.Зарядка по условию помогает, но может потребоваться более частая зарядка в условиях интенсивной езды на велосипеде PSOC. Лучше всего проконсультироваться по этому поводу с Lifeline.

CALB SE100AHA LiFePO4

Мы включили эту батарею, чтобы увидеть, как она справляется со свинцово-кислотным тестом при частичном заряде. Эта батарея состояла из четырех призматических элементов LiFePO4 (LFP) CALB SE100, соединенных последовательно. Батареи LFP не устанавливаются на лодке; мы сделали это только в целях тестирования в строго контролируемой среде.

LiFePO4 аккумуляторы работают не так, как свинцово-кислотные, но также должны заряжаться при более низком напряжении, близком к гелевому или ниже (идеальное значение — от 13,8 до 14 вольт), и, в отличие от свинцово-кислотных аккумуляторов, вы не хотите заряжать аккумуляторы LFP плавающим током. Батареи LFP также имеют значительно более высокое напряжение покоя, чем свинцово-кислотные батареи. Подобная батарея при нормальной домашней нагрузке на лодке редко опускается ниже 13,2 вольт.

Батарея не разряжалась и не заряжалась из расчета 20 часов работы. Батареи LiFePO4 обладают минимальным эффектом Пейкерта, поэтому их использование при низком токе на самом деле не даст намного большей емкости.(Согласно закону Пейкерта, по мере увеличения скорости разряда доступная емкость батарей уменьшается.) По этой причине батареи LiFePO4 рассчитаны на определенную разрядную нагрузку, а не на время и разрядную нагрузку, как AGM. Большинство производителей оценивают батареи LiFeP04 как 30 процентов емкости (0,3 ° C), как показано в нашей таблице.

Эта батарея на 100 ампер-часов была разряжена на 25 ампер и заряжена на 46 ампер. Мы разрядили его примерно на 86 процентов глубины разряда, намного больше, чем мы сделали с залитыми батареями.Самый большой разрыв в емкости за 30 циклов частичной зарядки составил всего 0,7 ампер-часов. Если бы мы считали ампер-часы вместо использования напряжения отключения, чтобы определить, когда прекратить зарядку, это небольшое отклонение, вероятно, исчезнет.

Эта батарея протестирована при 101,2 ампер-часах после того, как мы вручную сбалансировали элементы. После 30 частичных циклов зарядки аккумулятор LiFePO4 прошел испытания при 101,3 ампер-часах, что показало отсутствие потери емкости. Это то, что батареи LFP делают лучше всего — частичный цикл заряда.

Итог: батареи LiFePO4 по-прежнему дороги, и установка LFP в свинцово-кислотную систему зарядки может привести к дорогостоящим и, возможно, опасным проблемам. Со временем LFP станет соперником, но сегодня он остается вне досягаемости для всех, кроме очень технически подкованного моряка или моряка с глубокими карманами.

Заключение

Результаты нашего теста были однозначными: чем дольше свинцово-кислотный аккумулятор остается на уровне менее 100% заряда, тем более стойкий вред сульфатации наносится аккумулятору.За исключением батареи Deka (которую мы будем тестировать повторно), эти батареи в целом оправдали наши ожидания.

Из-за небольших переменных в производственных линиях и распределении (время хранения на полках и техническое обслуживание также могут повлиять на производительность), нам недостаточно одного теста, чтобы выбрать общего победителя между Odyssey или Lifeline, двумя основными батареями в нашем тесте. . Оба в равной степени способны удовлетворить потребности домашнего банка моряков. Мы не оценивали холодный запуск (пусковые способности), в чем Odyssey утверждает, что преуспевает.Firefly превзошел оба этих показателя с точки зрения восстанавливаемой мощности, но поскольку у нас так мало данных с морского рынка по этому продукту, а сеть поддержки не подтверждена, мы не решались с энтузиазмом вскочить на подножку Firefly. Мы намерены продолжить некоторые полевые испытания. Будьте на связи.

Имейте в виду, что неправильное обращение, которому подверглись наши испытательные батареи, менее опасно, чем то, что обычно происходит на наших лодках. Оставить аккумулятор на 50-процентном уровне заряда в течение нескольких дней может быть даже более опасным, чем проводить несколько тестов на 100-

-процентной разрядной емкости с последующей полной 100-процентной подзарядкой.

Тепло также является важным фактором в общем сроке службы. В худшем случае будет парусная лодка только с генератором переменного тока для зарядки, который стоит на якоре или швартовке в районе, где батареи остаются выше 80 градусов. (Багамы, кто-нибудь?)

Лодочники, стоящие на причале или в доках и не имеющие возможности подзарядки, кроме генератора переменного тока, должны рассмотреть альтернативные средства для восстановления 100-процентного уровня заряда аккумуляторов как можно скорее после каждой разрядки. Даже небольшая солнечная батарея мощностью от 20 до 60 Вт с контроллером заряда может значительно продлить срок службы батареи для лодки без возможности зарядки с берега.

В сопутствующей боковой панели «Советы и методы» мы предлагаем рекомендации, которые помогут продлить срок службы батареи, но в основном это сводится к следующему: старайтесь как можно чаще возвращать батареи до 100-процентного уровня заряда, используя свой производители прописали напряжения, и ваши аккумуляторы будут вам благодарны.

Судовые аккумуляторы

Цикл зарядки морских аккумуляторов

Тестирование PSOC

Тестирование PSOC

— обзор

14.3.2 Применение слоистых двойных гидроксид / полимерных нанокомпозитов в батареях

Свинцово-кислотные батареи широко применяются в системах двигателей, чтобы обеспечить большой ток, необходимый для стартерных двигателей машин, из-за их способности обеспечивать большой импульсный ток наряду с их низкой стоимостью. Однако они вызывают серьезное загрязнение окружающей среды. Литиевые батареи по сравнению со свинцово-кислотными и никелевыми батареями демонстрируют преимущества длительного срока службы, высокой плотности энергии, экологической совместимости и высокого рабочего напряжения (Shao et al., 2015b). Литиевые батареи легкие, с рабочим напряжением ~ 3,6 В, удельной энергией от 100 Втч / кг до 150 Втч / кг и выходной емкостью от 700 до 2400 мА / ч для аккумулятора. Они широко используются в портативных электронных устройствах, таких как сотовые телефоны, ноутбуки и видеокамеры. Литиевые батареи обычно заряжаются и разряжаются при токе 0,2-1 ° C, что означает, что полная емкость элемента сохраняется или используется за 5 и 1 час соответственно. Обычный диапазон рабочих температур ( T ) литиевых батарей составляет 15 ° C − 60 ° C.При T <15 ° C емкость становится низкой, тогда как при T > 60 ° C в течение определенного периода времени начинается медленная деградация материалов электродов / электролитов (Reddy et al., 2013; Roy and Srivastava, 2015). Однако батареи с большей плотностью энергии и более продолжительным жизненным циклом для расширения новых электронных систем имеют важное значение.

Полимерные электролиты безвредны для окружающей среды, с различными областями применения, которые демонстрируют хорошую ионную проводимость, превосходные механические свойства и соответствие электрохимическим характеристикам (Nicotera et al., 2015; Ляо и Е, 2004а). Они играют важную роль в развитии литий-полимерных аккумуляторных батарей, поскольку могут привести к гибкой расслоенной структуре с нестандартной геометрией. Твердотельные электролитные системы из полиэтиленоксида (PEO) / LDH NC обладают высокой ионной проводимостью и могут использоваться для изготовления литий-полимерных вторичных батарей (Liao and Ye, 2003, 2004a, b).

Батареи на основе литий-серы (Li-S) были заявлены как хорошие кандидаты для новых устройств хранения энергии.Li-S батареи имеют много преимуществ, таких как недорогой материал, высокая безопасность и высокая плотность энергии. Поэтому в последнее время они рассматриваются как наиболее многообещающая альтернатива литиевым батареям во многих приложениях, от электромобилей до стационарных сетевых хранилищ. Однако этим батареям в значительной степени препятствуют определенные проблемы, особенно низкое использование серы и быстрое истощение емкости из-за растворения промежуточного продукта разряда, полисульфида, и его диффузии через сепаратор к анодной стороне (Zhou et al., 2017б). Основной проблемой для Li – S батарей является предотвращение растворения полисульфидов при сохранении высокого уровня использования серы. Таким образом, Zhang et al. (2016) изготовили новый тип наноклеток с двойной оболочкой с внутренней оболочкой из гидроксида кобальта [Co (OH) ₂ ] и внешней оболочкой из LDH ([электронная почта защищена]) в качестве нового серного хозяина для Li-S аккумуляторов ( Рис. 14.7). Катод из этого композита имеет множество преимуществ. В частности, композит [защищенный по электронной почте] / S загружен 75 мас.% Серы, а наноклетки с двойной оболочкой из [защищенного по электронной почте] подготавливают несколько отличные функциональные поверхности для химической связи с полисульфидами, чтобы предотвратить их растворение.Композит [защищенный по электронной почте] / S был исследован в качестве катодного материала для Li-S аккумуляторов и продемонстрировал значительно улучшенные электрохимические характеристики и был способен сохранять высокую циклическую стабильность при 0,1 и 0,5 ° C выше 100 циклов, а также обеспечивал большую емкость с отличным содержание серы 3 мг / см ² . В другой работе Zhou et al. (2017b) сообщили об использовании листов LDH в качестве модифицирующего слоя на полипропиленовом сепараторе, синергетически действующего как барьер физического удержания, так и химическая ловушка, которая эффективно блокирует переход полисульфида и, соответственно, увеличивает срок службы Li-S батарей.Результаты показали, что с листами LDH, блокирующими переход полисульфида, ухудшение рабочих характеристик, очевидно, улучшилось: от 0,29% за цикл для чистого сепаратора до 0,18% за цикл для модифицированного сепаратора. Успех внедрения листов LDH с положительным зарядом для модификации сепаратора в Li – S батарее откроет новое окно для будущего развития в разработке высокоэффективных Li – S батарей.

Рисунок 14.7. (A) Схематическое изображение синтеза композита [email protected] / S.(B) SEM и TEM изображения (a, e) ZIF-67, (b, f) однослойные [защищенные по электронной почте], (c, g) двухслойные [защищенные по электронной почте] наноклетки и (d, h) [электронная почта защищена] / S.

Среди аккумуляторных батарей, несмотря на то, что литий-ионные батареи имеют высокую плотность энергии, они дороги и имеют некоторые проблемы с безопасностью из-за воспламеняемости, что накладывает ограничения на их разнообразные приложения для хранения энергии (Yan and Yang, 2016; Huang et al., 2015). Цинковые электроды в качестве анодных веществ для щелочных вторичных батарей были предложены для нового поколения источников энергии, используемых в электромобилях в последние годы. Это связано с их превосходными электрохимическими характеристиками, такими как хорошее напряжение холостого хода, большой удельной энергией, а также дешевизна и экологичность. Однако из-за дефектов цинкового электрода, таких как изменение формы, рост дендритов, неактивная поверхность и саморазряд цинка, разработка Ni-Zn вторичных батарей была ограничена их малым сроком службы.Эти дефекты в основном вызваны высокой растворимостью цинк-активных материалов в щелочных электролитах. Следовательно, различные добавки, такие как Bi (III) (Zhang et al., 2015c), In (III) (Wang et al., 2014b), цинкаты кальция (Wang et al., 2014a), полианилин (Huang et al. , 2014a) и полипиррол (Huang et al., 2014b) были добавлены в цинковые электроды, чтобы преодолеть эти проблемы (Huang et al., 2015). Недавно СДГ и их материалы были изучены как новый тип электродов в Ni-Zn аккумуляторных батареях.Ян и Ян (2016) успешно синтезировали композиты Zn-Al-LDH / PPY путем полимеризации пиррола в суспензии гидроталькита при обработке ультразвуком и перемешивании с целью объединения достоинств LDH и PPY для достижения отличных электрохимических характеристик. Они оценили электрохимические характеристики композитов Zn-Al-LDH / PPY в качестве электрода для аккумуляторной батареи Ni-Zn. Результаты показали лучшую обратимость и превосходную стабильность цикла по сравнению с чистым электродом из LDH. Кроме того, результаты теста EIS показали, что модификация PPY снижает сопротивление переносу заряда электрода и улучшает проводимость анода, что значительно повышает электрохимические характеристики композитов Zn-Al-LDH / PPY.

Заявка на патент США на КАТОДЫ СУЛЬФУРИЗОВАННОГО УГЛЕРОДА Заявка на патент (Заявка № 20210202943 от 1 июля 2021 г.)

Эта заявка испрашивает приоритет по заявке на патент США. Сер. № 62/905,125, поданной 24 сентября 2019 г., и заявке на патент США. Сер. № 62/905 535, поданной 25 сентября 2019 г., каждая из которых озаглавлена ​​«Катоды из сульфированного углерода», патентные заявки которых обычно принадлежат владельцу настоящего изобретения.Эти патентные заявки полностью включены в настоящий документ.

Это изобретение было сделано при государственной поддержке в рамках гранта № FA9550-14-1-0111, выданного Министерством обороны США / Управлением научных исследований ВВС США. Правительство США имеет определенные права на изобретение. Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к катодам из сернистого углерода, в частности к элементам щелочной металл-сера и батареям с катодными слоями, в которых хранятся носители заряда из щелочных металлов (например.г., ионы лития) в агломератах сернистого углерода.

Электрическая батарея включает в себя один или несколько электрических элементов. Каждая ячейка включает в себя положительную клемму (катод) и отрицательную клемму (анод), физически разделенные ионным проводником (электролитом). Когда элемент разряжается для питания внешней цепи, анод подает отрицательные носители заряда (электроны) на катод через внешнюю цепь и положительные носители заряда (катионы) на катод через внутренний электролит.Во время зарядки внешний источник питания перемещает электроны от катода к аноду через источник питания, и возникающий в результате дисбаланс заряда переносит катионы от катода к аноду через электролит.

Литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы накапливают заряд на аноде в виде катионов лития (также называемых ионами лития). Литий-ионные батареи являются перезаряжаемыми и повсеместно используются в устройствах мобильной связи и электромобилях из-за их высокой плотности энергии, отсутствия эффекта памяти и низкой скорости саморазряда.Литий-металлические батареи накапливают заряд на аноде в виде металлического лития. Литий-металлические батареи имеют превосходную удельную мощность, но, как правило, их нельзя перезаряжать. Ионы лития являются носителями положительного заряда, которые перемещаются к катоду и накапливаются в нем во время разряда как в литий-ионных, так и в литий-металлических батареях.

Литий-ионные и литий-металлические аккумуляторы обладают отличной производительностью. Тем не менее, существует потребность в улучшениях по всем показателям цены и производительности батареи. Более того, катоды в наиболее популярных литиевых батареях включают кобальт и никель, добыча которых требует значительных финансовых и экологических затрат.Также важно то, что эти материалы не распределяются равномерно по всему миру, что ведет к опасениям их дефицита, перебоев в поставках и сопутствующей политической и экономической нестабильности. Кобальт вызывает особые проблемы, потому что его поставки преимущественно сосредоточены в раздираемой конфликтом Демократической Республике Конго, а на поставках преобладает небольшое количество компаний. Поэтому существует большой спрос на компоненты батарей, которые уменьшают или устраняют потребность в кобальте и никеле.

В общем, в одном варианте осуществления изобретение относится к устройству накопления энергии.Устройство включает анод и катод. Катод включает отчетливые агломераты частиц сульфурированного углерода. Частицы сернистого углерода включают атомы углерода с соседними атомами серы. Большинство атомов углерода с соседними атомами серы связаны с соседними атомами серы через связи углерод-сера. Катод дополнительно включает углеродный наноматериал, простирающийся внутри агломератов частиц сульфурированного углерода и между частицами сульфурированного углерода.

Реализации изобретения могут включать одну или несколько из следующих особенностей:

Углеродные наноматериалы могут быть ковалентно связаны с частицами сульфурированного углерода.

По крайней мере 90% атомов углерода с соседними атомами серы могут быть связаны с соседними атомами серы через связи углерод-сера.

Устройство может дополнительно включать связующее, внутри которого распределены агломераты.

Частицы могут содержать менее 10% кислорода по массе.

Агломераты частиц сульфурированного углерода могут иметь форму эллипса.

Агломераты частиц сульфурированного углерода могут иметь средние значения главных осей от 500 до 5000 нанометров.

Частицы сернистого углерода могут иметь форму эллипса.

Частицы сульфурированного углерода могут иметь средние значения главных осей менее одного микрона.

Среднее значение по главным осям частиц сульфурированного углерода может составлять от 50 до 250 нанометров.

Углеродный наноматериал может располагаться внутри и между частицами сульфурированного углерода.

Углеродный наноматериал может включать по крайней мере одну из нанотрубок и нанолент.

Частицы сернистого углерода могут накапливать щелочной металл.

Частицы сульфурированного углерода могут состоять в основном из серы.

Частицы сульфурированного углерода могут состоять в основном из углерода и серы.

Углерод может включать углеродный наноматериал и углерод, ковалентно связанный с серой.

Агломераты частиц сульфурированного углерода могут иметь массовое отношение углерода, ковалентно связанного с серой и углеродным наноматериалом, больше единицы.

Массовое отношение может быть больше десяти.

Практически вся сера в агломератах частиц сульфурированного углерода может быть связана с углеродом перед циклическим включением устройства накопления энергии.

В общем, в другом варианте осуществления изобретение предлагает способ изготовления электрода для устройства накопления энергии. Способ включает объединение частиц сульфурированного углерода с углеродным наноматериалом с образованием агломератов частиц сульфурированного углерода. Агломераты частиц сульфурированного углерода включают атомы углерода с соседними атомами серы.Большинство атомов углерода с соседними атомами серы связаны с соседними атомами серы через связи углерод-сера. Углеродный наноматериал простирается внутри агломератов частиц сульфурированного углерода и между частицами сульфурированного углерода.

Реализации изобретения могут включать в себя одну или несколько из следующих особенностей:

Способ может дополнительно включать нагревание частиц сернистого углерода с углеродным наноматериалом для получения агломератов.

Способ может дополнительно включать объединение агломератов частиц сульфурированного углерода с растворителем для получения суспензии.

Способ может дополнительно включать нанесение суспензии на токоприемник и сушку суспензии на токоприемнике.

Получение суспензии может включать объединение агломератов частиц сульфурированного углерода со связующим и проводящей углеродной добавкой.

Способ может дополнительно включать литирование агломератов частиц сульфурированного углерода перед включением электрода в устройство накопления энергии.

Способ может дополнительно включать формирование частиц сернистого углерода.Формование может включать объединение серы с полимером и пиролиз полимера с серой.

Объединение серы с полимером может включать измельчение серы с полимером.

Способ может дополнительно включать формирование частиц сульфурированного углерода, при этом формирование включает пиролиз смеси полимера, серы и углеродного наноматериала.

Раскрытый предмет изобретения проиллюстрирован в качестве примера, а не в качестве ограничения, на чертежах сопроводительных чертежей, на которых одинаковые ссылочные позиции относятся к аналогичным элементам, и на которых:

ИНЖИР.1 изображено устройство накопления энергии в соответствии с вариантом осуществления, в котором отказ от кобальта и никеля в пользу недорогих и легкодоступных серы и углерода.

РИС. 2 изображает способ изготовления катода, электрода для устройства накопления энергии в соответствии с одним вариантом осуществления.

РИС. 3A-3D — изображения SEM, которые сравнивают морфологию агломератов с порошком MWCNT во время термообработки (фиг. 3B и 3D) с агломератами, приготовленными аналогичным образом, но без порошка MWCNT (фиг.3А и 3С).

РИС. 4A-4D — изображения SEM, которые иллюстрируют морфологию агломератов, полученных таким способом, как показано на фиг. 2, но в котором порошок MWCNT добавлен к смеси сульфурированного углерода, полученной без MWCNT путем процессов смешивания, измельчения и нагрева.

РИС. 5 изображает график зависимости напряжения от времени в часах для аккумуляторной батареи карманного типа с катодом из сернистого углерода в соответствии с одним вариантом осуществления.

РИС. 6 изображает тест саморазряда аккумуляторной батареи карманного типа, рассмотренный ранее в связи с фиг.5.

РИС. 7A представляет собой график, показывающий потерю массы в зависимости от температуры катода из сернистого углерода в соответствии с одним вариантом осуществления.

РИС. 7B представляет собой график, показывающий температуру разложения катода из сульфурированного углерода в соответствии с одним вариантом осуществления и промышленного литий-ионного катода.

РИС. 7C представляет собой график, показывающий сравнение содержания металла в катоде из сернистого углерода в соответствии с одним вариантом воплощения и в нескольких промышленных литий-ионных катодах.

РИС.7D представляет собой график, показывающий сравнение плотности энергии катода из сернистого углерода в соответствии с одним вариантом осуществления и нескольких коммерческих литий-ионных катодов.

РИС. 1 изображено устройство хранения энергии , 100, , литиевый или литий-ионный элемент, в соответствии с вариантом осуществления, в котором отказ от кобальта и никеля в пользу недорогих и легкодоступных серы и углерода. Устройство 100, включает катод 105 , отделенный от анода 110 через электролит 115 с разделителем (не показан), например.г., пористый полимер. Анод , 110, включает токосъемник , 120, , например, из меди, физически и электрически соединенный с анодным слоем 125 из металлического лития или комбинации металлического лития или ионов лития и некоторой формы пористого углерода. Катод 105 включает в себя токосъемник , 130, , например, из алюминия, физически и электрически соединенный с катодным слоем 135 . Катодный слой 135 представляет собой композит, который включает отдельные агломераты 140 частиц сульфурированного углерода 145 , распределенных в связке 150 и связанных между собой углеродными наноматериалами, связанными с sp ² , 155 , такими как углеродные нанотрубки или наноленты.Связующее 150 физически и электрически соединяет агломераты 140 . Частицы сероуглерода 145 имеют высокие концентрации серы, более 65 мас.% В некоторых вариантах реализации. Большинство атомов углерода с соседними атомами серы, включая атомы углерода углеродных наноматериалов 155 , связаны с соседними атомами серы ковалентными связями углерод-сера, которые подавляют образование нежелательных растворимых полисульфидов.

Литий в анодном слое 125 окисляется (потеря электронов) во время разряда элемента для питания нагрузки 160 , внешней по отношению к элементу.Электроны проходят от анодного слоя 125 к катодному слою 135 через токосъемники 120 и 130 и нагружают 160 , а катионы лития (Li ⁺ ) от анодного слоя 125 переходят к катодному слою 135 через электролит 115 , где они восстанавливаются (усиление электронов) внутри агломератов 140 в виде солей полисульфида лития. Зарядка обращает этот процесс вспять, отделяя ионы и электроны лития от агломератов 140 и возвращая их в анодный слой 125 .

Обычные литий-серные (Li-S) элементы теряют серу из активного катодного слоя, когда элементарная сера реагирует с ионами лития в электролите с образованием растворимых полисульфидов лития. В этом вредном процессе, иногда называемом эффектом челнока, литированные полисульфиды переносят серу из активного катодного материала через электролит на пластину на анодный слой во время зарядки. Эффект челнока уменьшает емкость накопителя и увеличивает внутреннее сопротивление.

Основываясь на информации и предположениях, но не ограничиваясь теорией, агломераты 140 изначально не имеют или практически не содержат элементарной серы (менее 2 мас.%). Когда устройство 100 сначала разряжается, сульфированный углерод восстанавливает ионы лития с образованием сульфидов лития. Компоненты электролита 115 также восстанавливаются внутри и между частицами сернистого углерода 145 с образованием матрицы поверхности раздела твердый электролит (SEI), которая проходит через агломераты 140 .Матрица SEI улавливает полисульфиды, но является проводником ионов. Во время зарядки матрица SEI и связанный углерод удерживают серу и позволяют ионам лития уходить обратно через электролит 115 в катодный слой 135 . Матрица SEI продолжает удерживать серу во время последующих циклов зарядки / разрядки.

РИС. 1 внизу графически изображен типичный агломерат сернистого углерода 140 катодного слоя 135 . Переплет 150 г., эл.g., технический углерод отсутствует. Средний агломерат 140 представляет собой частицу, которая приближается к эллипсоиду (например, приблизительно сфероиду) в этом примере со средними главными осями от 500 до 5000 нанометров. В случае сферы, эллипсоида, в котором три главные оси равны, средний агломерат 140 имеет диаметр от одного до пяти микрон. Агломераты , 140, могут иметь другие размеры и формы в других вариантах реализации.

Углеродные наноматериалы 155 представлены кольцевыми нитями многостенных углеродных нанотрубок, которые проходят внутри и между частицами сульфурированного углерода 145 .Частицы 145 , как и агломераты 140 , имеют в этом примере эллипсоид, но со средними субмикронными главными осями, например, от 50 до 250 нанометров. Другие углеродные наноматериалы могут использоваться с углеродными нанотрубками или вместо них, такие как наноленты или нанопластинки. Как правило, углеродный наноматериал содержит частицы в несвязанном состоянии, в виде агрегата или агломерата, при этом по меньшей мере половина частиц имеет минимальный размер менее ста нанометров. Углеродные наноматериалы 155 уменьшают термический и электрический импеданс внутри и между агломератами 140 и частицами 145 , повышают прочность материала, чтобы приспособиться к расширению и сжатию, и могут улучшить электролитную заточку сульфурированного углеродного материала для улучшения ионной проводимости.

Частицы 145 состоят в основном из серы, углерода и азота, преимущественно серы и углерода. Также могут быть включены следовые количества других элементов, например, из атмосферных или материальных загрязнителей. Считается, что сера до катодного литирования состоит в основном из небольших цепочек серы (S ₂ -S ₃ ), химически связанных с углеродом. Агломераты 140 и окружающий углерод — в совокупности активный катодный материал — состоят в основном из серы.В активном катодном материале отсутствует кислород, что преимущественно снижает риск возгорания. В некоторых вариантах сера в активном катодном материале по существу вся связана с углеродом либо непосредственно, либо через один или несколько других атомов серы до литирования.

На основании информации и убеждений, не ограничиваясь теорией, литий разрывает связи углерод-сера с образованием соединений сульфида лития (LiS _x ) во время разряда элемента. Компоненты электролита растворителя и соли восстанавливаются внутри и между частицами сульфурированного углерода 145 с образованием SEI. Электролиты с высокими концентрациями лития в органических растворителях хорошо работают с литиевыми анодами для стабильности при циклическом воздействии.Электролит , 115, имеет концентрацию по меньшей мере 2 моль / л в некоторых вариантах реализации.

Заявка на патент США. Publ. № 2019/0181425, подана 26 февраля 2019 г., опубликована 13 июня 2019 г. и озаглавлена ​​«Аноды, катоды и сепараторы для батарей и методы их изготовления и использования» («Патентная заявка Tour ‘425» ) подробно описаны сепараторы, электролиты и аноды, которые могут быть объединены с катодом 105 , чтобы сформировать варианты осуществления запоминающего устройства 100 , и включены здесь в качестве ссылки в той степени, в которой они предоставляют примерные, процедурные или другие подробности, дополняющие изложенные здесь.Это письмо имеет приоритет над включенными в него материалами, включая патентную заявку Tour ‘425, для целей построения претензии.

РИС. 2 изображает способ 200 изготовления катода 105 , электрода для устройства накопления энергии в соответствии с одним вариантом осуществления. Сначала на этапе 205 порошки серы, полиакрилонитрила (PAN) и многостенных углеродных нанотрубок (MWCNT) смешиваются в массовом соотношении 55: 11: 1. Затем (на этапе , 210, ) смесь, полученную на этапе , 205, , измельчают и смешивают с образованием гранул серы / частиц PAN, переплетенных с углеродными нанотрубками.В одном варианте осуществления измельчение и смешивание выполняются с использованием шаровой мельницы. Процесс измельчения в шаровой мельнице может преобразовать смесь порошка сера / ПАН и углеродных нанотрубок в упакованные гранулы. Затем полученные гранулы подвергаются пиролизу (на этапе , 215, ) в печи, нагретой в инертной атмосфере, например, аргона или азота, например, в течение шести часов при 450 ° C. составляющие водород и азот и содержащие серу, хотя уровни азота могут оставаться после процесса.Этапы с , 205, , , 215, могут быть выполнены при отсутствии некоторых или всего углеродного наноматериала (например, углеродных нанотрубок) для получения гранул сульфурированного углерода. Углеродные наноматериалы или дополнительные углеродные наноматериалы того же или другого типа (например, ленты по сравнению с трубками той же или разной длины) могут затем быть включены в гранулы сульфурированного углерода посредством смешивания и нагревания.

В примере, в котором соотношение масс 55: 11: 1 для S: PAN: MWCNT было использовано на этапе 205 (как в 55 г S, 11 г PAN и 1 г MWCNT), Выход материала после термообработки на этапе 215 составлял от 26 до 28 процентов по массе, из которых около 5.7 мас.% — MWCNT. Полученный сульфурированный углеродный материал (SC) может быть дополнительно объединен со связующим, таким как PVDF, и углеродной добавкой для получения катодной композиции. Содержание SC в этой катодной композиции может варьироваться, например, от 80 до 95% по весу.

РИС. 3A-3D сравнивают морфологию агломератов 140 с порошком MWCNT во время термообработки (фиг. 3B и 3D) с агломератами 300 , приготовленными аналогичным образом, но без порошка MWCNT (фиг. 3A и 3C). В общем, процесс, показанный на фиг.2 дает сферические агломераты диаметром от одного до пяти микрон. Анализ SEM при больших увеличениях (фиг. 3C-3D) показывает, что агломераты 300 и 140 соответственно включают более мелкие частицы 305 и 145 , которые имеют диаметр от примерно 200 до 500 нанометров. Порошок MWCNT, добавленный на этапе , 205, , дает углеродные наноматериалы MWCNT 155 , которые чередуются между частицами 145 , как отмечено выше в связи с фиг.1. MWCNT также можно найти вне агломератов 140 , перекрывая промежутки между ними. Относительно короткие MWCNT украшают внутреннюю часть и стенки агломератов , 140, , что, возможно, является результатом сдвигающих сил, используемых на этапе смешивания , 205, .

РИС. 4A-4D иллюстрируют морфологию агломератов 400 , полученных способом, подобным способу на фиг. 2, но в котором порошок MWCNT добавлен к смеси сульфурированного углерода, полученной без MWCNT, посредством процессов смешивания, измельчения и нагрева на этапах , 205, , 210, и 215 .Вместо этого было добавлено 5,7 мас.% Порошка MWCNT после нагревания на этапе 215 . Агломераты 400 на фиг. 4 существенно отличаются от агломератов 140 на фиг. 3B и 3D.

Количество MWNT было рассчитано таким же, как количество SC, полученное в присутствии MWCNT (5,7 мас.%). Смешивание MWCNT и SC проводили в агатовой ступке на воздухе в течение пяти минут. Хотя несколько MWCNT 405 были обнаружены между частицами сульфурированного углерода 410 , ничего не наблюдалось в пределах основной структуры агломератов 400 .Измельчение дает твердые, плотные агломераты, которые преимущественно содержат большое количество серы. Однако эти измельченные агломераты являются изолирующими и препятствуют проникновению электролита. Считается, что присутствие MWCNT 405 внутри агломератов 400 увеличивает электрическую и теплопроводность SC-частиц и создает открытую структуру, которая улучшает доступ электролита к внутренним частям агломерата. Это понимание частично основано на экспериментах, показывающих, что катодные слои, полученные из сульфурированного углерода и связующего на основе ацетилен-сажи для электродной проводимости, демонстрируют худшие электрические свойства по сравнению с аналогичными слоями с MWCNT, которые расположены внутри агломератов и между частицами сульфурированного углерода.

Возвращаясь к РИС. 2, агломераты , 140, от нагрева на этапе , 215, смешивают с порошкообразным углеродом, таким как ацетиленовая сажа, связующее и органический растворитель или вода, с образованием суспензии (на этапе , 220, ). Связующее и углеродная добавка могут составлять от 5 до 20% по массе твердой массы. Затем суспензия распределяется по проводнику (например, алюминиевой фольге), который будет служить токоприемником (на этапе , 225, ). Затем покрытую суспензией фольгу сушат (на этапе , 230, ) с помощью, e.г., нагрев в сухом воздухе. Высушенный катодный слой сжимают, например, пропуская фольгу между роликами. В варианте осуществления, в котором высушенная суспензия и нижележащая фольга вместе составляют около 100 микрон, например, сжатие уменьшает толщину катодного слоя до шестидесяти и семидесяти микрон, в зависимости от массовой нагрузки, с небольшим воздействием на фольгу. Массовая загрузка катодов из сернистого углерода может быть, например, от трех до семи миллиграммов на квадратный сантиметр с конечным содержанием серы, e.г., от 47 до 65 мас.%.

Катод с высушенным сжатым катодным слоем из этапа 235 может быть встроен в литий-металлический элемент. Металлический литий, окисленный на аноде, выделяет ионы лития через электролит на катод во время разряда. Необязательный процесс лития (этап , 240, ) может быть использован, когда катод из этапа , 235, должен быть встроен в литий-ионный элемент. Ионы лития, полученные, например, из литиевой фольги, могут быть электрохимически интеркалированы в углеродный анодный слой, например, перед сборкой элемента.

РИС. 5 изображает график 500 напряжения в зависимости от времени, в часах, для аккумуляторной батареи карманного типа с катодом из сернистого углерода в соответствии с одним вариантом осуществления. Хотя это и не показано, потенциал холостого хода (OCP) оставался на уровне ~ 2,30 ± 0,01 В в течение более пяти месяцев (измеряется еженедельно с помощью обычного мультиметра). Эта ячейка, заряженная до 100% при 0,2 ° C (108,21 мАч), была разряжена через пять месяцев при 0,2 ° C (107,63 мАч), чтобы восстановить 99,46% заряженной емкости. Этот очень низкий саморазряд даже в течение нескольких месяцев свидетельствует об очень стабильном катоде; ˜0.Потеря емкости на 1% в месяц на порядок меньше, чем саморазряд 1-2%, характерный для литий-ионных аккумуляторов.

РИС. 6 изображает тест саморазряда аккумуляторной батареи карманного типа, рассмотренный ранее в связи с фиг. 5. Первый график , 600, зависимости напряжения от емкости элемента (мАч) показывает взаимосвязь между напряжением и емкостью, когда аккумулятор заряжался при 0,2 ° C. Графики 605 и 610 показывают взаимосвязь между напряжением и емкостью для одного и того же элемента, разряженного при 0.2C, с графиком 605 сразу после зарядки и с графиком 610 после задержки в пять месяцев. Сходство графиков 605 и 610 свидетельствует об отличной устойчивости.

Кроме того, катод из сернистого углерода, изготовленный, как описано выше, был испытан и охарактеризован. Материал порошкового катода оценивали с помощью различных методов спектроскопии, микроскопии и термогравиметрии. Катод также был протестирован в реальных ячейках, чтобы оценить его способность удерживать и высвобождать заряд (гравиметрическая емкость и устойчивость к циклическим нагрузкам).Результаты такого тестирования и определения характеристик показаны на фиг. 7A-7D.

Такое испытание и характеризация показывают:

Содержание активного материала (в основном серы) в катодном материале в этом варианте осуществления составляло 65 мас.%. Как показано на фиг. 7A, график , 700, показывает уменьшение массового процента сульфурированного углеродного катода при повышении температуры. График , 700, , пересекает линию 705 (показывающую температуру разрыва S-связей углеродного каркаса) на уровне около 65% масс.Было обнаружено, что другие подготовленные варианты приготовленных сульфурированных углеродных катодных материалов содержат более 70 мас.% Серы.

Начальная температура катодного разложения этого варианта осуществления была выше 600 ° C. График 710 на фиг. 7B показан нормализованный ионный ток катода из сульфурированного углерода, который показывает разложение при температуре значительно выше 600 ° C (средняя температура почти 850 ° C). Это по сравнению с нормализованным ионным током коммерческого литий-ионного катода NMC622 (LiNi _0.6 Mn _0,2 Co _0,2 O ₂ ), разложение которого показано на графике 715 и согласуется с сообщениями в литературе. Таким образом, катод из обычной серы полностью теряет серу при испарении при средней температуре 220-250 ° C (в зависимости от скорости нагрева) на основе термогравиметрического анализа (ТГА). Эта относительно низкая температура разложения указывает на то, что сера представляет собой элементарную серу. Сера в катодах из сульфурированного углерода, подробно описанных здесь, теряется при средней температуре 850 ° C.Эта относительно высокая температура разложения указывает на то, что большинство атомов серы в катоде из сульфурированного углерода связаны с соседним атомом углерода посредством относительно прочной ковалентной связи углерод-сера. В некоторых вариантах осуществления по существу вся сера в агломератах частиц сульфурированного углерода связана с углеродом, хотя некоторые из них могут не связываться во время циклирования (т.е. перемещения носителей заряда в катод и из катода). Перед циклированием количество элементарной серы составляет менее 2 мас.% От общей серы, а массовое отношение углерода, ковалентно связанного с серой, к углеродному наноматериалу больше единицы и больше десяти в некоторых вариантах реализации.

Морфология и содержание металла катодных частиц в сульфуризированном угле по сравнению с коммерческими литий-ионными катодами NMC811 (LiNi _0,8 Mn _0,1 Co _0,1 O ₂ ), NM622 (LiNi _0,6 Mn _0,2 Co _0,2 O ₂ ), NMC111 (LiNi _1/3 Mn _1/3 Co _1/3 O ₂ ) и LCO (LiCoO ₂ ) показаны на ИНЖИР. 7C (в кг металла на кВтч).

Улучшенная фактическая плотность энергии катода на основе измеренной емкости и напряжения для сернистого углерода по сравнению с коммерческими литий-ионными катодами NMC811, NM622, NMC111 и LCO показана на фиг.7D (в Втч на кг).

РИС. 7A-7D показывают, что сера в катоде из сульфурированного углерода находится в отличном состоянии, и потеря веса (показанная на фиг. 7A) происходит из-за химического разложения (разрыв связи углерод-сера), а не простого испарения (разрыва серы и серы). серная связь). Таким образом, связывание серы с углеродным каркасом и значительная потребность в энергии для разрыва связи в сернистом углеродном катоде объясняют фундаментальную природу, прочность и стабильность связи.Считается, что именно сверхпрочная связь углерода с серой сульфурированного углеродного катода предотвращает образование полисульфидов лития при литировании (что в отличие от обычного серного катода в литиевой батарее), обеспечивая, таким образом, стабильность при циклировании.

Испытания показали и подтвердили ковалентную связь углерод-сера на атомном / молекулярном уровне. Это подтверждает, что катод из сульфированного углерода в чистом или литиированном состоянии предотвращает образование сероводорода при воздействии влаги или воды.Хотя образование сероводорода будет поддерживаться увеличением энтропии из-за превращения твердой фазы в газообразную фазу серы, энергетический барьер из-за прочности связи углерод-сера будет настолько велик, что вклад энтальпии в свободную фазу Гибба энергия значительно превзойдет энтропию движущей силы.

Вышеупомянутое обсуждение сосредоточено на батареях, в которых в качестве носителей заряда используются ионы лития. Также можно использовать другие щелочные металлы (например, натрий, калий и магний).

Катодные слои могут включать, например, селен с сульфурированным углеродом. Более того, селен и смеси серы и селена можно использовать либо в виде порошков, содержащих серу и селен в определенном соотношении, либо в виде соединений, содержащих оба элемента, таких как SeS ₂ (дисульфид селена).

Используемый полимер можно варьировать, например, используя полимеры с разной молекулярной массой, сополимеры PAN или сетчатые полимеры.

Углеродный наноматериал можно варьировать, например, графеновые наноленты и однослойные углеродные нанотрубки.

Соотношение порошка можно варьировать. Например, соотношение S: PAN: C может использоваться в количествах, отличных от 55: 11: 1, например 55: 11: 5, 55: 11: 0,5 и 55: 11: 0,25.

Дополнительные варианты этих вариантов осуществления будут очевидны для специалистов в данной области техники. Следовательно, сущность и объем прилагаемой формулы изобретения не должны ограничиваться приведенным выше описанием. Только те пункты формулы, которые конкретно содержат «средства для» или «шаг для», должны толковаться в порядке, требуемом в соответствии с шестым абзацем 35 U.S.C. § 112.

Хотя варианты осуществления изобретения были показаны и описаны, их модификации могут быть сделаны специалистом в данной области без отклонения от сущности и идей изобретения. Описанные варианты осуществления и приведенные здесь примеры являются только иллюстративными и не предназначены для ограничения. Возможны многие вариации и модификации раскрытого здесь изобретения, которые находятся в пределах объема изобретения. Объем защиты не ограничивается приведенным выше описанием, а ограничивается только следующей формулой изобретения, причем этот объем включает в себя все эквиваленты предмета формулы изобретения.

Суммы и другие числовые данные могут быть представлены здесь в формате диапазона. Следует понимать, что такой формат диапазона используется просто для удобства и краткости и должен интерпретироваться гибко, чтобы включать не только числовые значения, явно указанные как пределы диапазона, но также включать все отдельные числовые значения или поддиапазоны. заключены в этот диапазон, как если бы каждое числовое значение и поддиапазон явно перечислялись. Например, числовой диапазон от приблизительно 1 до приблизительно 4.5 следует интерпретировать как включающий не только явно указанные пределы от 1 до приблизительно 4,5, но также включающий отдельные числа, такие как 2, 3, 4, и поддиапазоны, такие как 1–3, 2–4 и т. Д.

Здесь описаны типичные методы, устройства и материалы. Сходные или эквивалентные способы, устройства и материалы будут очевидны специалистам в данной области техники ввиду изложенного выше и могут быть использованы на практике или при тестировании раскрытого в настоящее время предмета.

Согласно давней конвенции о патентном праве, термины «а» и «an» означают «один или несколько» при использовании в этой заявке, включая формулу изобретения.

Что такое сульфатирование аккумуляторов? — Новости о хранении энергии, батареях, изменении климата и окружающей среде

Сульфатирование происходит внутри свинцово-кислотных аккумуляторов, когда начинает разрушаться электролит. Когда серная кислота (электролит) распадается, ионы серы становятся свободными, образуя кристаллы. Эти кристаллы иона серы затем прилипают к свинцовым пластинам батареи, образуя кристаллы сульфата свинца.Со временем кристаллы увеличиваются в размерах и становятся твердыми, полностью покрывая свинцовые пластины. Это покрытие ухудшает общую эффективность и способность аккумулировать энергию. Если не лечить, процесс сульфатирования только ухудшит состояние, и пользователь потеряет батарею.

Общие причины сульфатации аккумулятора:

a) Батареи слишком долго сидят между зарядками. Всего 24 часа в жарком климате и несколько дней в более прохладном климате.Чем дольше батарея сидит и не перезаряжается, тем больше на пластинах образуется сульфатирование.
б) Батарея убрана без какого-либо энергозатрат.
c) Неправильные уровни зарядки и настройки. Например, недозаряд батареи до 90% от предела позволит сульфатировать батарею, используя 10% батареи, которая не была повторно активирована из-за невыполнения цикла зарядки.
г) Низкий уровень электролита — пластины батареи, открытые для воздуха, быстро сульфатируются.

Миф о спасении аккумулятора от сульфатирования — отключение аккумулятора.Отсоединение батареи может предотвратить капельный разряд, но не предохраняет электролит внутри батареи от разрушения. Это может помочь замедлить сульфатирование аккумулятора, но не предотвратит его окончательного возникновения.

Некоторые организации предлагают устройства для «десульфатации», которые подают импульсы на клеммы аккумулятора для предотвращения и обратного сульфатирования. Эти устройства основаны на технологиях, которые, как правило, снижают сульфатирование здоровой батареи, однако они не могут изменить это состояние.Еще одним важным аспектом устройств для десульфатации является то, что компании, предлагающие такие устройства, придерживаются подхода «один размер для всех», что является ненаучным.

Статьи по теме:

Десульфатирование

Электролит

Свинцово-кислотные батареи

Вот почему сульфатирование — плохая новость для вашей батареи

При диагностике преждевременного выхода из строя свинцово-кислотного аккумулятора вашего автомобиля технические специалисты выявляют проблему, называемую сульфатацией.Хотя это обычная проблема, есть большая вероятность, что вы никогда о ней не слышали. Знание азбуки сульфатирования поможет вам понять объяснение событий вашим техническим специалистом. Это также поможет вам понять, как предотвратить повторение проблемы в будущем. Учитывая все это, вот краткое изложение того вреда, который сульфатирование может нанести вашей батарее.

Как работают свинцово-кислотные батареи

Прежде чем изучать детали сульфатирования, полезно знать основы работы свинцово-кислотных аккумуляторов.Внутренняя часть батареи этого типа состоит из свинцовых пластин, окруженных раствором серной кислоты. Половина пластин, сделанных из материала, называемого перекисью свинца, несут положительный электрический заряд. Они соединены с отрицательно заряженными пластинами из губчатого свинца.

Когда течет ток и батарея разряжается во время использования, происходит несколько вещей. Во-первых, его положительная и отрицательная пластины покрываются кристаллами вещества, называемого сульфатом свинца.Это вещество образуется, когда сульфат серной кислоты соединяется со свинцом в пластинах. Батарея полностью заряжается, когда образование сульфата свинца достигает максимального уровня. На этом этапе должна произойти подзарядка. В процессе зарядки кристаллы сульфата свинца снова растворяются в растворе серной кислоты. Как только это происходит, свинцовые пластины восстанавливают свой положительный и отрицательный заряды.

Что такое сульфатион?

Термин сульфатирование используется для описания накопления сульфата свинца на свинцовых пластинах вашей батареи.Это накопление происходит каждый раз, когда батарея разряжается. Вы можете спросить, почему сульфатирование является проблемой, если оно происходит постоянно? Оказывается, процесс сульфатирования работает на двух уровнях.

При нормальном использовании аккумулятора накопление кристаллов сульфата свинца носит временный характер. Вместо того, чтобы оставаться на месте, кристаллы исчезают во время цикла перезарядки. Проблемы с сульфатированием начинаются, когда покрытие из сульфата свинца становится стойким и не исчезает.

Последствия перманентной сульфатирования

Постоянное сульфатирование может вызвать ряд проблем в свинцово-кислотных аккумуляторах.Список этих проблем включает гораздо более короткий срок службы батареи и полный отказ батареи. Также включает:

• Значительное увеличение обычного времени зарядки
• Потеря пусковой мощности
• Аномально высокая температура внутри аккумулятора
• Необходимость более частой подзарядки аккумулятора

Постоянное сульфатирование признано экспертами основной причиной преждевременных отказов свинцово-кислотных аккумуляторов.

Как возникает проблема?

Существует множество возможных объяснений проблем с сульфатацией аккумулятора.К известным причинам относятся такие вещи, как:

• Слишком много времени между циклами зарядки аккумулятора
• Аккумулятор, у которого осталось менее 100% заряда после перезарядки.
• Неправильные настройки на зарядном оборудовании
• Отсутствие достаточного количества раствора серной кислоты внутри батареи
• Воздействие воздуха на пластины свинцовых аккумуляторов
• Хранение аккумулятора без доступа к источнику энергии

Вы увеличиваете вероятность перезарядки до менее 100%, если часто оставляете автомобиль работать на холостом ходу.Интенсивное использование энергоемких автомобильных плагинов также может привести к той же проблеме.

Предотвращение перманентной сульфации и борьба с ней

Без сомнения, регулярное обслуживание свинцово-кислотной батареи — лучший способ избежать постоянной сульфатирования. Чтобы избежать проблем с сульфатированием во время хранения, аккумулятор должен иметь заряд не менее 12,4 В. Вам также следует избегать хранения свинцово-кислотных аккумуляторов в среде с температурой выше 75 F. Это связано с тем, что каждые 10 градусов выше этой температуры удваивают скорость разряда хранимых аккумуляторов.

Батарея всегда портится из-за перманентной сульфатации? Не обязательно. Иногда проблему можно обратить вспять, если пластины вашей батареи не покрыты толстым слоем кристаллов сульфата свинца. Однако сильно поврежденный аккумулятор может никогда не восстановиться. Из соображений безопасности только профессионал, имеющий опыт работы с свинцово-кислотными аккумуляторами, должен когда-либо пытаться обратить вспять симптомы перманентной сульфатации.