Аккумуляторные батареи
Шрифт:
Оползание активной массы связано с ее разрыхлением. При этом по мере износа меняется однородность и механическая прочность активной массы. Это необратимый процесс износа аккумулятора. Он активизируется при больших токах заряда и разряда, при интенсивном газовыделении и повышенных температурах. Является преобладающим механизмом износа при длительных стартерных режимах особенно глубокого разряда.
В аккумуляторах новых конструкций с этим явлением успешно борются, однако полностью процесс оползания активной массы положительных пластин предотвратить пока не
Коррозионный износ электродов обусловлен процессами электрохимической коррозии и растворения в электролите материалов пластин. Мы не будем описывать все многообразие процессов эрозии. Дадим лишь общие закономерности их проявления.
Для улучшения литейный и механических свойств свинца используется сплав свинца с добавками сурьмы (до 10%) и другими легирующими добавками. Сурьмянистые сплавы свинца при определенной технологии изготовления электродов аккумуляторов имеют крупнозернистую структуру. Такие сплавы быстро корродируют и частицы электродов высыпаются в виде шлама. Высокосурьмянистые сплавы свинца приводят также к интенсивному электролизу воды при малых напряжениях заряда. Т.е. при зарядке уже при напряжении 2.4 В кипят и достаточно активно идут процессы коррозионного разрушения электродов.
Снижение содержания сурьмы, например, до 2.5% приводит к тому, что интенсивное газовыделение начинается только при напряжении заряда большем, чем 2.45 В. Срок службы такого аккумулятора возрастает на 30-40% при прочих равных условиях. Ряд зарубежных фирм выпускают аккумуляторы на основе свинцовых сплавов, не содержащих сурьмы и изготовленных на основе особо чистых технологий. В такие аккумуляторы воду доливают 1 раз в 3-4 года и автомобиль проодит более 300 тыс. км без замены аккумулятора.
Интенсивность коррозионного износа электродов резко возрастает при повышении температуры электролита. Например, рпи 45 С срок службы аккумулятора из-за коррозии уменьшается более чем в 2 раза, а при более высоких температурах идет недопустимо быстрое разрушение пластин. При этом другие механизмы износа несущественны. Сильно корродируют пластины при больших токах заряда, разряда, при перезаряде, при повышенной плотности электролита.
Одна из причин выхода из строя аккумулятора - повышенная сульфатация пластин. Она заключается в образовании крупных кристаллов сульфата свинца, которые являются диэлектриком и практически не участвуют в основных токообразующих процессах.
Сульфатация пластин, как правило, вызывается нарушением правил эксплуатации аккумулятора.
Наиболее характерные электрохимические признаки засульфатированности пластин аккумулятора следующие:
– повышенное внутреннее сопротивление;
– повышенное напряжение в начале заряда (если U2.4B при нормальном токе разряда, то степень засульфатированности уже значительна);
– преждевременное обильное газовыделение;
– пониженная емкость аккумулятора;
– концентрация электролита ниже, чем у исправного аккумулятора;
– пониженное напряжение при разряде.
Можно выделить основные причины, приводящие к сульфатации:
– систематические недозаряды аккумулятора;
– глубокие разряды (U1.75B);
– длительное пребывание аккумулятора в разряженном состоянии;
– снижение уровня электролита ниже верхних краев пластин;
– повышенный саморазряд;
– повышенная концентрация электролита;
– хранение аккумулятора при повышенных температурах, особенно переменных.
Чтобы избежать сульфатации, необходимо своевременно устранять основные причины, приведенные выше.Однако, если сульфатация допущена, ее можно устранить слудеющими способами:
1. Десульфатация малым реверсивным
Устанавливают величину зарядного реверсивного тока равной 0.5-2А. Десульфатация продолжается иногда 20-50 часов и более. При этом плотность электролита будет возрастать. Неизменность напряжения и плотности электролита в течение 2 часов является признаком окончания десульфатации.
2. При очень тяжелой форме сульфатации применяют заряд малым током, наиболее эффективно - реверсивным. Для этого разряжают аккумулятор до 1.8 В, удаляют электролит, заливают дистиллированную воду. Ток устанавливают настолько малым, чтобы напряжение было не более 2.3 В. По мере увеличения плотности электролита возрастает. После тока, как плотность электролита достигнет величины 1,11 г/см3 - слить электролит и залить дистиллированную воду. Опять ведут десульфатацию малым реверсивным током при напряжении до 2.3 В. При плотности электролита 1.12 г/см3 устанавливают величину реверсивного тока в 1 А. Когда плотность раствора перестанет возрастать и начнется равномерное газовыделение. заряд прекращают. Затем в течение 2 часов аккумулятор заряжают током, составляющим 20% от 10-часового разрядного тока, после чего заряжают в том же режиме до получения постоянства напряжения и плотности электролита. Такой разряд-заряд повторяют 2-5 раз, пока не достигнут постоянства напряжения и плотности электролита. После этого добавляют кислоту до плотности 1.21-1.22 г/см3 и полностью заряжают аккумулятор. После зарядки выдерживают 3 часа и корректируют плотность электролита. Если же систематический подзаряд аккумулятора производится реверсивным током, то сульфатации практически не наблюдается. Вопрос сульфатации пластин аккумулятора и десульфатации широко освещен в литературе. Однако в ряде сулчаев выводы и рекомендации некорректны. Иногда в одних работах утверждается, что сульфатация - единственный механизм старения и выхода из строя аккумулятора, в других - полностью противоположное утверждение: во всех обследованных аккумуляторах, вышедших из строя, признаков сульфатации пластин не обнаружено, а значит - в "современных аккумуляторах проблемы сульфатации не существует".
Очевидно, такие крайние утверждения нельзя считать верными. Сульфатация пластин, повторяем, является одним из механизмов старения и износа аккумулятора. В зависимости от условий эксплуатации
аккумулятора и выполняемых работ по обслуживанию износ аккумулятора обусловливается преобладанием одного - двух основных механизмов износа.
Приведем несколько простых (но часто встречающихся на практике ) примеров.
1. Повышенная плотность электролита - основной механизм износа: эррозия.
2. Неправильная регулировка реле-регулятора - повышенное напряжение бортовой сети. При этом аккумулятор работает в условиях перезаряда и интенсивного кипения электролита. Ускоренный износ обусловлен коррозионным разрушением электродов и разрыхлением активной массы.
3. Эксплуатация батареи в условиях систематического недозаряда, глубокого разряда. В этих условиях активно идет процесс сульфатации.
4. Работа батареи при повышенных температурах - эрозия пластин. Летом на солнцепеке под капотом температура аккумулятора может достигать 60 С и более. При этом можно вывести из строя аккумулятор за 1 сезон без признаков сульфатации.
Подобных примеров можно привести множество, когда наблюдается ускоренный износ с преобладанием тех или иных механизмов износа.
Сульфатация, как процесс износа аккумулятора, идентифицируется однозначно. Степень засульфатированности пластин можно определить с приемлемой степенью точности на фоне иных механизмов износа аккумулятора.
5.РАБОТОСПОСОБНОСТЬ АККАМУЛЯТОРА ПРИ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ.
С понижением температуры работоспособность аккумуляторов значительно ухудшается, в основном, по следующим причинам: