Не поднимается плотность в аккумуляторе: При зарядке не повышается плотность электролита

Содержание

Как поднять плотность электролита в аккумуляторе: советы, фото

Часто автовладельцы сталкиваются с проблемой запуска двигателя, что актуально после длительной стоянки автомобиля, в зимнее время. Причиной этого, является подсевший аккумулятор. В качестве альтернативы покупке нового, многие автовладельцы с помощью подзарядного устройства пытаются исправить ситуацию, но, не всегда это приводит к положительному результату. Даже зарядка АКБ длительное время не всегда помогает, так как не поднималась плотность аккумулятора при зарядке.

Когда возникает такая проблема, то, очевидно, что в электролите батареи снизилась плотность. Давайте подробнее разберемся, как поднять плотность электролита в аккумуляторе и что предпринять.

Содержание

1 Почему снижается плотность электролита
2 Подготовка к восстановлению батареи
3 Повышение плотности электролита
4 Можно ли повысить минимальную плотность
5 Как повысить при помощи зарядного устройства
6 Видео про поднятие плотности в аккумуляторе

Почему снижается плотность электролита

Прежде чем, заняться восстановлением, выясним как правильно поднять плотность аккумулятора и найти причины, которые привели к падению этого показателя. В любой автомобильной батарее, данная величина не статична. Она постоянно изменяется и это является нормальным. Когда АКБ разряжается, то, понижается и плотность электролита. Когда заряжен, то вверх идет и этот параметр. Если происходит быстрая разрядка, то это, свидетельствует о том, что концентрация упала до критичного уровня.

Можно перечислить несколько основных причин, из-за которых образуется низкая плотность электролита в аккумуляторе:

длительное воздействие низких температур;
выкипание электролита в следствии перезарядки батареи;
постоянное доливание воды.

Что касается третьего пункта, то, очень часто, чтобы поддержать уровень жидкости, доливают дистиллированную воду аккумуляторную. Обязательным условием является регулярная проверка плотности. Одновременно с водой выкипает электролит, что, в итоге ведет уменьшению. Кроме подзарядного устройства, важно иметь еще и ареометр для проверки значения плотности.

Подготовка к восстановлению батареи

Перед тем, как поднять плотность в аккумуляторе, проведем ее измерение ареометром. Делать замеры следует отдельно для каждой из банок. Что касается нормального уровня, то здесь диапазон должен составлять от 1,25 до 1,29. Такой разброс объясняется тем, что в регионах, где холодные зимы, лучше держать норму электролита повышенной, а в регионах с умеренным климатом чуть ниже. Если показатель ниже значения 1,25, восстановить нормальный уровень можно с помощью долива.

Повышение плотности электролита

Чтобы поднять плотность АКБ, следует начать со следующего:

Следует убедиться, что аккумулятор заряжен. Если батарея разряжена, то, надо подзарядить и провести замер плотности. Нельзя приступать к работе, если АКБ имеет низкий заряд, так как, при заливе корректирующего раствора, в АКБ может резко подняться концентрация h3SO4. Как итог – полное разрушение в банках пластин, после чего, аккумуляторную батарею можно только утилизировать.
Электролит в АКБ должен иметь температуру не менее 20, но не более 25 градусов цельсия.
В каждой банке уровень должен быть в норме.
Аккумулятор не должен иметь трещин и повреждений, особенно возле токовыводов. Часто возникает проблема снять клемму из-за того, что она прикипела или плотно закручена. Некоторые владельцы начинают расшатывать и стучать по токовыводу и клемме, что может целостность батареи.

При уровне не ниже 1,18, следует выполнять долив электролита с нормальной плотностью, чтобы увеличить, как минимум до 1,25. Долив выполняется для каждой банки отдельно. Через клизму-грушу берется забор старого, замеряется уровень и доливается свежий объемом не более половины от выкачанного. После этого, следует немного потрясти АКБ, чтобы дать жидкости возможность максимально перемешаться.

Можно ли повысить минимальную плотность

Что делать, если уровень упал ниже 1,18? Нужно предпринять более серьезные шаги, поскольку, доливом здесь не обойтись. В таких случаях используют кислоту аккумуляторную. Ее главное отличие в большей плотности (примерно 1,84). Сама работа производится по такой же схеме, как и добавление электролита. Обычно, после одной замены удается достичь нормальной концентрации, но если замеры показывают, что плотность ниже необходимой, то, следует повторить работу еще раз. Продается эта кислота в любом автомагазине, поэтому приобрести ее проблем не составит. Выполнять работы с кислотой следует в открытом помещении или на воздухе и обязательно в перчатках. Попадание кислоты на незащищенные участки тела грозит появлением термических ожогов.

Как повысить при помощи зарядного устройства

Еще одним способом восстановления работоспособности АКБ, подзарядка ее на слабом токе. Этот способ требует много времени, но, довольно эффективен, если не поднимается плотность электролита до нормального уровня. Суть способа такова, что аккумуляторную батарею можно самостоятельно, через подзарядное устройство, зарядить до полного. Когда заряд будет максимальным, жидкость начнет кипеть. Признаком полной подзарядки будет появление мелких пузырьков (происходит испарение дистиллированной воды в батарее). Избыток воды испарится, а кислота останется. Одновременно понизится и общий уровень электролита. Теперь можно долить новый необходимой плотности. После этого, следует замерить показания ареометром и если они недостаточны, то повторить всю процедуру, пока не будет достигнута норма не ниже 1,25 г/см3.

Если станет вопрос о покупке нового или восстановления имеющегося аккумулятора, то конечно дешевле выбрать второе, тем более, что работа не является сложной и прочитав внимательно статью, даже человек, который плохо разбирается в технике, без труда сможет выполнить работу по повышению плотности электролита и восстановления работоспособности АКБ, как минимум на пару сезонов. Это серьезная экономия бюджета, тем более, что качественный аккумулятор стоит немалых средств.

Видео про поднятие плотности в аккумуляторе

Как поднять плотность электролита в аккумуляторе? — Блог

Сегодня без труда можно найти целую кипу материалов о том, как поднять плотность электролита в аккумуляторе автомобиля. К сожалению, обычный пользователь в 99% случаев наталкивается на советы о доливке или замене электролита. В итоге этот метод закрепляется в памяти, как единственно эффективный, и многие применяют его на практике. В результате вернуть аккумулятор к жизни не получается такими методами ни у кого, и пользователи поголовно покупают новый. Задача этого материала — объяснить простыми словами, что такое плотность, почему она может быть низкой, как её правильно повысить, и как делать не стоит.

Что такое плотность электролита?
Основные причины низкой плотности электролита
Способы поднять плотность электролита

Что такое плотность электролита?

Электролит в АКБ — это растворённая в дистиллированной воде (H₂O) серная кислота (PbSO₄). Плотность воды почти равна 1 г/см³. Если измерить её автолюбительским ареометром, то его поплавок полностью всплывёт, и покажет значение близкое к единице (если вода реально чистая). Плотность концентрированной серной кислоты составляет 1,83 г/см³. Если измерить её тем же ареометром, то его поплавок полностью «утонет» и покажет соответствующее значение.

Плотность электролита — это показатель того, сколько серной кислоты растворено в воде. Чем больше кислоты, тем выше плотность, и наоборот. В исправном аккумуляторе этот показатель может варьироваться в диапазоне 1,11…1,28 г/см³.

Данная цифра зависит от нескольких факторов. В первую очередь, от степени заряженности аккумулятора. Если батарея заряжена на 100%, то плотность составляет 1,26…1,28 г/см³. Соответственно, если разряжена, что называется, в ноль (но не мёртвая совсем), ареометр показывает 1,10…1,11 г/см³. Если же аккумулятор совсем дохлый, например, в нём есть закороченные «банки», то именно в них может быть практически чистая вода без кислоты. То есть, плотность стремится к единице.

Как это работает на практике, и куда «отлучается» кислота из электролита, понижая его плотность? Проще всего это объяснить по вот этой упрощённой дальше некуда формуле:

Pb + PbO + H₂SO₄ — PbSO₄ + H₂0,

где:

Pb — это чистый свинец, из которого сделаны «минусовые» пластины АКБ;

PbO — оксид свинца, или «плюсовые» пластины АКБ;

H₂SO₄ — кислота, которая есть в электролите;

PbSO₄— сульфат свинца, который образуется на пластинах АКБ в виде бело-серых кристаллов;

H₂0 — вода.

Если читать эту формулу слева направо, то мы увидим процесс разряда аккумулятора. Кислота взаимодействует с пластинами, благодаря чему с выводов АКБ мы получаем электроэнергию. На пластинах образуется сульфат свинца в виде кристаллов, а электролит постепенно «теряет» кислоту, превращаясь в воду. Его плотность, соответственно, снижается.

Если читать формулу справа налево, то мы увидим процесс заряда аккумулятора (от генератора или зарядного устройства). Под воздействием электрического тока сульфаты свинца разрушаются, и в электролит возвращается кислота. Его плотность, соответственно, повышается.

Диванные эксперты скажут, что это неполная формула и слишком примитивное объяснение процессов, происходящих в АКБ. И это тот редкий случай, когда они будут правы. Но мы не химики, а автолюбители. И сейчас наша задача — поднять плотность электролита. А изложенной информации более, чем достаточно, чтобы решить эту задачу адекватными методами.

Основные причины низкой плотности электролита

Низкая плотность электролита — это когда в нём недостаточно кислоты. Поплавок ареометра «всплывает», и не «тонет» до зелёной зоны на шкале. Где «прячется» кислота, мы уже знаем — она превращается в сульфат свинца, и откладывается в виде кристаллов на пластинах аккумулятора. Как же поднять плотность, то есть, заставить кислоту «вернуться» в электролит и раствориться в воде?

Чтобы ответить на этот вопрос, надо сначала выяснить, почему плотность электролита низкая. Если аккумулятор не переворачивали, не роняли, и из него ничего не проливалось — причин может быть только четыре. Рассмотрим их.

Аккумулятор разряжен

Разряд аккумулятора и снижение в результате плотности электролита — это нормальные процессы, благодаря которым мы и можем запускать двигатель. Чем больше энергии отдаёт АКБ, тем больше кислоты превращается в сульфат свинца, и тем сильнее падает плотность в ячейках. По плотности даже можно узнать, на сколько процентов разряжен или заряжен аккумулятор. Поэтому, первая причина низкой плотности — АКБ разряжена или заряжена неполностью (здесь как с наполовину пустым или полным стаканом).

Аккумулятор заряжен неправильно

Многие зарядные устройства имеют крайне примитивную схемотехнику, и заряжают аккумуляторы неправильно. Одни приборы завышают напряжение. Другие не умеют его поддерживать на нужном уровне. Третьи не могут ограничивать зарядный ток. В результате использования таких зарядных устройств аккумуляторы, в принципе, заряжаются. Но не на 100%.

Например, если не ограничивать ток заряда, и он будет слишком большим для конкретной модели АКБ, первая стадия зарядки пройдёт быстрее, чем положено. Но энергии аккумулятор накопит меньше, чем он вообще может. То есть, под воздействием тока не весь сульфат свинца успеет раствориться в воде, и повысить плотность электролита.

Если же в зарядном устройстве отсутствует стабилизация напряжения или оно даёт его слишком высокое, аккумулятор раньше времени начинает «кипеть». «Кипение» электролита — это процесс электролиза, в ходе которого вода распадается на кислород и водород, и эти вещества в газообразном состоянии безвозвратно покидают аккумулятор. В итоге, помимо того, что падает уровень электролита, не успевает подняться до нормы его плотность.

Хотя, если измерить плотность, не доливая сначала потерянную из-за электролиза воду, то ареометр может показать даже завышенные цифры. Также уже здесь, наверное, скажем, что сразу после доливания воды в АКБ измерять плотность бессмысленно. В верхних слоях, откуда мы берём электролит ареометром, будет априори низкая концентрация кислоты. Об этом многие не знают, или забывают, из-за чего преждевременно начинают паниковать.

Всякие дешёвые зарядные устройства, позиционирующиеся, как автоматические, поголовно прекращают процесс зарядки слишком рано. То есть, они не заряжают АКБ до 100%. В результате на пластинах ещё остаётся сульфат свинца, часть кислоты в электролит не возвращается, а значит и плотность его не поднимается до нормы.

Неправильный заряд АКБ — это одна из распространённых причин низкой плотности электролита.

Сульфатация

В принципе, сульфатация в чистом виде — это такой же нормальный процесс для АКБ, как заряд и разряд. Но чаще всего этим термином обозначают так называемую необратимую сульфатацию. Это когда сульфат свинца не разрушается, и часть кислоты не возвращается в электролит. Происходит такое сплошь и рядом, а причин может быть, как минимум, две.

Первая причина, и она более распространена, случается тогда, когда аккумулятор долгое время находится в полностью или наполовину разряженном состоянии. В результате такой эксплуатации кристаллы солей свинца увеличиваются в размерах, и в процессе последующих зарядок разрушаются неполностью. Чем чаще и глубже аккумулятор пребывал в разряженном состоянии, тем больше и твёрже на его пластинах «налипает» нерастворимые или труднорастворимые сульфаты. То есть, часть кислоты не возвращается в электролит, даже если мы заряжаем АКБ правильно. Плотность, соответственно, не поднимается до нормы. А ещё при сульфатации аккумулятор накапливает меньше энергии, а значит снижается его ёмкость. Пусковые токи, кстати, тоже «слабеют».

Вторая распространённая причина сульфатации — это длительная эксплуатация АКБ с низким уровнем электролита. То есть, когда свинцовые пластины, на которых уже, как правило, есть сульфаты, внезапно «оголяются», и долго находятся вне электролита. Понятно, что накопленные в таких зонах сульфаты там и остаются. Более того, чем дольше они там «висят», тем прочнее и труднорастворимее они становятся. В итоге, даже когда мы доливаем воду, чтобы восполнить уровень электролита, пострадавшая от «жажды» часть пластин оказывается уже нерабочей, либо крайне неэффективной.

Сульфатация — это частая причина заниженной плотности электролита.

Неравномерная плотность электролита

Последняя причина низкой плотности, о которой ещё лет 20 назад никто не сталкивался — это неравномерная плотность. На практике проблема выглядит следующим образом. Когда мы заряжаем аккумулятор, плотность электролита, который находится непосредственно возле активной зоны пластин, повышается. Над пластинами же, откуда мы набираем электролит в ареометр, плотность заниженная, так как в этой зоне вышеописанные процессы не проходят.

Раньше это не было проблемой, так как все аккумуляторы поголовно «закипали» даже при нормальном напряжении бортовой сети или ЗУ. Электролит активно бурлил, и нижние его слои смешивались с верхними. В результате плотность электролита выравнивалась по всему объёму ячеек и, набирая его в ареометр, мы получали удовлетворяющие нас показания. Проблема была только в том, что «кипение» является не очень полезным эффектом для АКБ. Как минимум потому, что из электролита в газообразном виде улетучивается водород и кислород, который до этого был водой. В итоге аккумуляторы сплошь и рядом эксплуатировались с низким уровнем электролита, что нехорошо отражалось на их ёмкости и ресурсе.

Сегодня эта проблема решена. Пластины современных АКБ сделаны так, что электролиз («кипение») в них начинается при напряжении, значительно превышающем норму. То есть, при обычном напряжении ЗУ или бортовой сети электролит «не кипит» никогда. Это позволило уменьшить случаи эксплуатации с низким уровнем электролита, и избавило автолюбителей от надобности постоянно доливать в АКБ дистиллированную воду. Более того, часть аккумуляторов и вовсе остались без заливных пробок, и в народе их окрестили необслуживаемыми.

Одну беду побороли, но вторая пришла. Электролит во время правильной зарядки АКБ теперь «не кипит», а значит и не перемешивается. Отсюда и возникает проблема с низкой плотностью. В «дебрях» аккумулятора она, может быть, и нормальная. А вот там, где мы забираем электролит ареометром, она ниже. Более того, если электролит разной плотности так и не смешивается, в аккумуляторе происходит так называемая стратификация. То есть, простыми словами, расслоение электролита. Это тоже проблема, которой раньше не было, а сегодня она уже частично решена.

Способы поднять плотность электролита

Все вышеописанные четыре причины в большинстве случаев — устраняемы. Но это только при условии, что вы знали о них, и своевременно принимали соответствующие меры. Чаще же всего на низкую плотность обращают внимание, когда поднять её адекватными, то есть, естественными методами — сложно или даже невозможно. И тогда люди начинают чудить — сливать электролит, заливать новый, доливать концентрированную кислоту, сверлить необслуживаемые АКБ, чтобы проделать всё вышеперечисленное…

Так делать не стоит. Разве только ради спортивного интереса. Положительного результата эти действия не принесут, и вы, всё равно, купите новый аккумулятор. Если же ещё не поздно, и ваш аккумулятор ещё не отдал концы, плотность электролита можно повысить нормальными методами. С ними вы сейчас и познакомитесь.

Даже если у вас ничего не получится, и всё закончится покупкой нового аккумулятора, вы будете знать, как его правильно эксплуатировать, и уже он то прослужит вам положенные 5…7 лет.

Своевременная зарядка аккумулятора

Это самое главное правило эксплуатации АКБ, которое поможет не сталкиваться никогда с низкой плотностью электролита. Заключается оно в том, что уровень заряда аккумулятора следует стараться поддерживать выше отметки в 65…75%. Как только разрядился больше указанного — подзарядите. Случился глубокий разряд? Как можно быстрее зарядите. Затем выясните и устраните причину, из-за которой батарея высадилась в ноль.

Самый простой способ контролировать уровень заряженности АКБ — это замер напряжения на клеммах. Если мультиметр или бортовой вольтметр показывает меньше 12,30 В — надо подзарядить. Всё просто. Но есть одна важная особенность. Оценивать уровень заряженности АКБ по напряжению можно только после того, как она постоит без дела 8…12 часов. Сразу после зарядки от ЗУ или генератора это делать бессмысленно, так как напряжение всегда будет завышенным и практически ни о чём не говорящим.

Обычно, если аккумулятор «живой», на борту присутствует не менее 14,2…14,7 В, машина ездит каждый день более, чем по часу, на улице не зима, а ток утечки в норме — подзаряжать ничего не приходится. Если же в вашем случае эти условия не выполняются, контролируйте уровень заряженности АКБ по утру хотя бы раз в неделю. Со временем, когда вы проделаете контрольные замеры несколько раз, вы будете на уровне интуиции знать, как часто ваш аккумулятор требует внимания.

Правильная зарядка АКБ

Правильно зарядить аккумуляторную батарею можно только двумя способами. Первый — купить реально толковое зарядное устройство, которое выдаёт нормальное стабильное напряжение, ограничивает ток, не вырубается раньше времени, обманывая, что АКБ заряжена на 100%.

Стоят такие ЗУ недёшево, а среди дорогих попадаются «пустышки». Но хорошие есть. Это точно. Второй способ — подзаряжать аккумулятор при помощи регулируемого блока питания. При таком подходе вы сами будете решать, каким током и напряжением заряжать, и когда прекращать процесс.

Что в случае с хорошими ЗУ, что с регулируемыми блоками питания — оптимальный алгоритм зарядки выглядит следующим образом:

На начальной стадии ток не должен превышать 10% от реальной ёмкости^* АКБ (чем ток меньше, тем лучше).
Напряжение на клеммах АКБ не должно превышать 14,4 В.
Заряжать аккумулятор надо до тех пор, пока при указанном напряжении ток заряда не снизится до 0,1 А.

Для зарядки современных кальциевых АКБ в этот алгоритм следует добавить ещё один шаг, но о нём немного позже.

^*Реальная ёмкость — это те ампер-часы, которые в действительности способен накопить ваш аккумулятор, а не те, что написаны на этикетке. Её можно измерить специальными приборами. Делается это для того, чтобы не жарить АКБ, на которой написано 60 А*ч, током 6 ампер, когда реально в ней не более 40…50 А*ч. Такое может быть как с новым аккумулятором, и гарантированно есть, если ему несколько лет.

Десульфатация или тренировка

Десульфатация или тренировка (что одно и то же) — это принудительное разрушение сульфатов свинца, которые не растворяются в ходе нормальной зарядки АКБ. Достигается несколькими методами, в частности, путём зарядки малыми токами, циклических зарядов-разрядов, а также зарядкой с кратковременной разрядкой. К сожалению, к десульфатации прибегают уже тогда, когда она аккумулятору, как мёртвому припарки. То есть, когда кристаллы сульфата свинца настолько «бронированные», что разрушить их не может даже самое умное в мире зарядное устройство.

Как выполнить десульфатацию, если у вас в наличии нет «умной» зарядки, но есть регулируемый блок питания или ЗУ с регулировками напряжения и тока? Самый простой способ представляет собой последовательность следующих шагов:

Ограничьте ток заряда до 5% от реальной ёмкости АКБ (опять же, чем ток меньше, тем лучше, но процесс затянется по времени).
Напряжение должно быть не более 14,4 В.
Подготовьте обычную (не светодиодную) 12-вольтовую лампу с проводами.
Заряжайте АКБ, не превышая указанные напряжение и ток.
Раз в 10…30 минут (как позволяет время и желание) нагружайте на 3…5 минут АКБ лампой.
Продолжайте заряд, пока при напряжении 14,4 В ток заряда не снизится до 0,1 А.

Разрядите АКБ и повторите весь цикл ещё разок-другой (если сульфатация жёсткая, что видно по светло-серым пластинам).

В принципе, положительные результаты даёт даже тренировка без лампочки. То есть, обычная зарядка пониженными токами, затем разрядка и повторение процедуры. Как правило, при каждой следующей зарядке процесс будет проходить заметно дольше. Это означает, что сульфатов стало меньше, и батарея способна накапливать больше энергии (повышается ёмкость).

Если десульфатация увенчалась успехом, то и плотность неминуемо повысится. При этом всё, что придётся доливать в АКБ, это исключительно дистиллированную воду.

И то, только если в этом есть необходимость.

Перемешивание электролита

Проблема эта многим известна и достаточно легко устраняется без танцев с бубном. Одни производители частично решили её внесением новшеств в конструкцию АКБ. В таких аккумуляторах есть элементы, способствующие перемешиванию электролита во время движения автомобиля. Производители кальциевых АКБ предлагают в прилагаемых инструкциях смешивать электролит принудительным «кипячением». На последнем и остановимся.

Чтобы перемешать более плотный электролит с менее плотным, надо заставить его немного «покипеть». Поскольку «кипение» в данном случае вызывается ничем иным, как электролизом (а не нагревом, как в случае с приготовлением пищи), его и будем провоцировать.

Делается правильно это следующим образом:

Заряжайте АКБ током 10% от реальной ёмкости.
Не превышайте напряжение 14,4 В.
Дождитесь, когда при напряжении 14,4 В ток заряда снизится до 0,1 А (первые три шага — это обычный цикл зарядки АКБ).
Повысьте напряжение заряда до 15,5…16,1 В.
Ток, при этом, не должен превышать 5% от ёмкости (для 60-ки 3 А).
Контролируя температуру АКБ, заряжайте в таком режиме 20…40 минут.
Проверяйте плотность электролита.

Если на аккумуляторе есть цветовой индикатор, то до пункта три включительно он, как правило, будет оставаться красным. Это означает, что плотность в верхних слоях АКБ не дотягивает до нормы, хотя возле пластин она, скорее всего, уже в норме. После шагов 4-5-6 индикатор позеленеет, что укажет на успешное перемешивание и выровнявшуюся плотность. Только после этого есть смысл измерять её ареометром. До «кипячения» плотность всегда будет заниженной.

Перемешаться электролит в заряженной аккумуляторной батарее может и без «кипячения» описанным способом. Плотность часто выравнивается после поездки по не очень ровным дорогам, в тот же день, или к следующему утру (индикатор внезапно зеленеет).

Тем не менее, трясти АКБ в руках, чтобы смешать принудительно электролиты разной плотности, ни в коем случае нельзя. Но это уже другая история.

Итоги

Как видите, материал подошёл к концу, и в нём нет ни одного совета доливать в АКБ свежий электролит или концентрированную серную кислоту. Доливать нужно только воду, и то, если в этом есть необходимость. Если же вам ничего из вышеописанного не помогло поднять плотность, значит вашему аккумулятору пришёл конец. Вы, конечно, можете попробовать заменить электролит, долить кислоты, посверлить корпус необслуживаемой батареи, залить в АКБ воду с содой и многое другое, что советуют на просторах Интернета. Это всё будет очень интересно и познавательно, но от покупки нового аккумулятора подобные мероприятия не спасут.

BU-802a: Как рост внутреннего сопротивления влияет на производительность?

Емкость сама по себе имеет ограниченное применение, если блок не может эффективно доставлять накопленную энергию; батарея также нуждается в низком внутреннем сопротивлении. Измеряемое в миллиомах (мОм), сопротивление является привратником батареи; чем ниже сопротивление, тем меньше ограничений испытывает пакет. Это особенно важно для тяжелых грузов, таких как электроинструменты и электрические силовые агрегаты. Высокое сопротивление вызывает нагрев батареи и падение напряжения под нагрузкой, что приводит к преждевременному отключению. На рис. 1 показана батарея с низким внутренним сопротивлением в виде безнапорного отвода против батареи с повышенным сопротивлением, в которой отвод ограничен.

Низкое сопротивление, обеспечивает большой ток по запросу; батарея остается прохладной.

Высокое сопротивление, ограничение тока, падение напряжения при нагрузке; батарея греется.

Рисунок 1: Влияние внутреннего сопротивления батареи.

Аккумулятор с низким внутренним сопротивлением обеспечивает высокий ток по запросу. Высокое сопротивление вызывает нагрев батареи и падение напряжения. Оборудование отключается, оставляя энергию позади.

Свинцово-кислотная батарея имеет очень низкое внутреннее сопротивление, поэтому батарея хорошо реагирует на всплески сильного тока, которые длятся несколько секунд. Однако из-за присущей ей медлительности свинцово-кислотные плохо работают при длительном сильноточном разряде; батарея быстро устает и нуждается в отдыхе для восстановления. Некоторая медлительность проявляется у всех аккумуляторов в разной степени, но особенно выражена она у свинцово-кислотных. Это намекает на то, что подача энергии основана не только на внутреннем сопротивлении, но и на реакции химии, а также на температуре. В этом отношении технологии на основе никеля и лития более чувствительны, чем свинцово-кислотные.

Сульфатация и коррозия сетки являются основными причинами повышения внутреннего сопротивления при использовании свинцово-кислотного. Температура также влияет на сопротивление; тепло понижает его, а холод повышает. Нагрев батареи на мгновение снизит внутреннее сопротивление, чтобы обеспечить дополнительное время работы. Это, однако, не восстанавливает батарею и добавит кратковременную нагрузку.

Кристаллическое образование, также известное как «память», способствует внутреннему сопротивлению в батареях на основе никеля. Это часто можно исправить с помощью глубокого цикла. Внутреннее сопротивление литий-ионных аккумуляторов также увеличивается с использованием и старением, но улучшения были сделаны с помощью добавок к электролиту, чтобы держать под контролем образование пленки на электродах. (См. BU-808b: Что заставляет литий-ионные аккумуляторы умирать?) Со всеми батареями SoC влияет на внутреннее сопротивление. Литий-ион имеет более высокое сопротивление при полном заряде и в конце разряда с большой плоской областью низкого сопротивления в середине.

Щелочные, угольно-цинковые и большинство первичных батарей имеют относительно высокое внутреннее сопротивление, что ограничивает их использование слаботочными устройствами, такими как фонарики, пульты дистанционного управления, портативные развлекательные устройства и кухонные часы. По мере того, как эти батареи разряжаются, сопротивление увеличивается еще больше. Это объясняет относительно короткое время работы при использовании обычных щелочных элементов в цифровых камерах.

Для определения внутреннего сопротивления батареи используются два метода: постоянный ток (DC) путем измерения падения напряжения при заданном токе и переменный ток (AC), при котором учитывается реактивное сопротивление. При измерении реактивного устройства, такого как батарея, значения сопротивления сильно различаются между методами испытаний постоянным и переменным током, но ни одно из показаний не является правильным или неправильным. Показания постоянного тока учитывают чистое сопротивление (R) и дают верные результаты для нагрузки постоянного тока, такой как нагревательный элемент. Показания переменного тока включают реактивные компоненты и обеспечивают импеданс (Z). Импеданс обеспечивает реалистичные результаты для цифровой нагрузки, такой как мобильный телефон или индуктивный двигатель. ( См. БУ-902: Как измерить внутреннее сопротивление )

На рис. 2 показано внутреннее сопротивление литий-ионного элемента 18650 после 1000 полных циклов при 40ºC (104ºF). Показания переменного тока в зеленой рамке не отражают истинное сопротивление батареи; Метод постоянного тока обеспечивает более надежные данные о производительности при нагрузке.

Рисунок 2: Увеличение внутреннего сопротивления литий-ионного элемента 18650, измеренное методами переменного и постоянного тока при циклировании ^[1]
Показания сопротивления переменному току в зеленой рамке остаются низкими; Метод DC дает истинное состояние.

Сопротивление пакета

Внутреннее сопротивление батареи состоит не только из элементов, но также включает соединения, предохранители, защитные цепи и проводку. В большинстве случаев эти периферийные устройства более чем в два раза превышают внутреннее сопротивление и могут фальсифицировать методы экспресс-тестирования. Типичные показания одного аккумулятора для мобильного телефона и многоэлементного аккумулятора для электроинструмента показаны ниже.

Внутреннее сопротивление аккумулятора мобильного телефона ^[2]

7 80

Cell, одиночная, высокая емкость Prismatic	50 М	с возрастом
Connect
PTC, приваренный к кабелю, ячейка	25 мОм	18–30 мОм в соответствии со спецификацией
Схема защиты, печатная плата	50 мОм	Общее внутреннее сопротивление	ок. 130mω

Внутреннее сопротивление пакета электроэнергии для электроинструментов ^[2] 9008 9000 9000 9 мм 9008 9008 9000 9000 ОДер

Клетки 2P4S при 2AH/клетке,	18M ОДом	900. При увеличении с возрастом	. Соединение, сварное, каждое	0,1 мОм
Цепь защиты, печатная плата	10 мОм
Общее внутреннее сопротивление	ок. 80 мОм

На рисунках 3, 4 и 5 показано время работы трех аккумуляторов с одинаковыми Ач и емкостью, но с разным внутренним сопротивлением при разряде при 1C, 2C и 3C. Графики демонстрируют важность поддержания низкого внутреннего сопротивления, особенно при более высоких разрядных токах. Тестовая батарея NiCd имеет сопротивление 155 мОм, NiMH — 778 мОм, а литий-ионная — 320 мОм. Это типичные резистивные показания старых, но все еще функциональных аккумуляторов. (См. BU-208: Циклические характеристики), демонстрирующий взаимосвязь емкости, внутреннего сопротивления и саморазряда.)

Рис. 3: Импульсы разряда GSM при 1, 2 и 3C и результирующее время разговора ^[3]
Емкость NiCd аккумулятора составляет 113%; внутреннее сопротивление 155мОм. Пакет 7,2В. Рис. 4. Импульсы разрядки GSM при 1, 2 и 3°C и результирующее время разговора ^[3]
Емкость NiMH-батареи составляет 94%, внутреннее сопротивление составляет 778 мОм. Пакет 7,2В. Рис. 5. Импульсы разрядки GSM на 1, 2 и 3C с результирующим временем разговора ^[3]
Емкость литий-ионного аккумулятора составляет 107%; внутреннее сопротивление 320мОм. Пакет 3,6В.

Примечания: Тесты проводились, когда первые мобильные телефоны питались от NiCd, NiMH и Li-ion. Li-ion и NiMH с тех пор улучшились.

Максимальный потребляемый ток GSM составляет 2,5 А, что соответствует 3 С от аккумулятора емкостью 800 мАч, или в три раза превышает номинальный ток.

Номер по каталогу

^[1] Источник: Мюнхенский технический университет (TUM)
^[2] Источник: Siemens AG (2015, München)
^[3] Предоставлено Cadex. « Аккумуляторы в портативном мире — Справочник по перезаряжаемым батареям для не инженеров «, который доступен для заказа через Amazon.com.

Должен ли я извлечь аккумулятор из ноутбука, чтобы увеличить срок его службы?

Все мы проводим много времени в дороге. И в наши дни ноутбук является жизненно важной частью любого дорожного набора. Выжать из портативного литиевого элемента последние драгоценные унции энергии — решающая битва 21 века. Но как это сделать?

Один вечный вопрос касается непосредственно аккумулятора. Работа вашего ноутбука от сети переменного тока повреждает аккумулятор? Кроме того, должен ли я удалить аккумулятор, чтобы увеличить срок его службы?

Читайте дальше, чтобы узнать ответы и еще несколько полезных советов по продлению срока службы аккумулятора ноутбука.

Как работает аккумулятор ноутбука?

Прежде чем мы решим, является ли извлечение аккумулятора лучшим вариантом, давайте рассмотрим, как именно работает аккумулятор вашего ноутбука.

Существует два основных типа аккумуляторов для ноутбуков: литий-ионные и литий-полимерные. Никель-кадмиевые и никель-металлгидридные аккумуляторы для ноутбуков к этому моменту практически выведены из употребления, их заменили более надежными и эффективными литиевыми аналогами. Литий-ионные и литий-полимерные работают очень похоже, несмотря на технологические различия. У них обоих есть разные сильные и слабые стороны.

Например, литий-ионный аккумулятор, как правило, имеет более высокую удельную мощность, но подвержен деградации соединений (жидкостей внутри аккумулятора). И наоборот, литий-полимерный аккумулятор более надежен, но обычно сохраняет меньше энергии.

В обоих аккумуляторах две правды:

Аккумулятор нельзя перезаряжать . Если вы оставите аккумулятор постоянно включенным, он не будет «перезаряжаться». Когда он достигнет 100%, зарядка прекратится и не начнется снова, пока напряжение не упадет ниже определенного уровня.
Полная разрядка аккумулятора приведет к его повреждению . В отличие от старых никель-кадмиевых аккумуляторов, литиевые аккумуляторы не имеют профиля заряда. Глубокий разряд может привести к необратимому повреждению аккумулятора.

Как батарея вырабатывает энергию

В батареях на основе лития ионы лития свободно внедрены в пористый углерод анода (отрицательного электрода). Когда вы щелкаете выключателем питания, ионы перетекают от анода к катоду (положительному электроду) через электролит (обычно литиевую соль в органическом растворителе).

Этот процесс высвобождает энергию и приводит к разрядке аккумулятора. При зарядке на устройство подается энергия, и ионы текут в обратном направлении, обращая процесс вспять. Таким образом, мы получаем ионы обратно на анод, готовые к использованию.

Должен ли я удалить аккумулятор?

Да, с одним «но». Позволь мне объяснить.

Современные батареи значительно превосходят свои старые аналоги. Они не перезаряжают и не страдают от проблем с профилем заряда. Тем не менее, они по-прежнему подвержены некоторым из тех же проблем. Тепло – это особая проблема. Во время интенсивного сеанса подключенный к сети ноутбук потенциально выделяет больше тепла. Перегрев литиевой батареи является одной из основных причин долговременного повреждения. В этом случае, если вы собираетесь использовать ноутбук, подключенный к розетке, в течение длительного периода времени во время игр или редактирования видео (или других длительных ресурсоемких действий), вероятно, будет лучше извлечь аккумулятор, прежде чем продолжить.

Вот это «но».

Вам нужно решить, когда стоит вынуть аккумулятор, а когда на это просто нет времени.

Когда снимать аккумулятор

Как я уже сказал, если вы собираетесь использовать свой ноутбук в течение длительного времени, когда он подключен к розетке, извлечение аккумулятора — отличная идея.

Но когда вы просто останавливаетесь в кафе на час, чтобы отправить несколько электронных писем, я бы оставил батарею ноутбука включенной. Дополнительный заряд батареи может быть действительно полезен, особенно если вы в движении в течение дня.

Еще одна причина для извлечения аккумулятора — это длительное время, когда вы не будете пользоваться ноутбуком. Если вы не собираетесь использовать ноутбук в течение нескольких недель, извлеките аккумулятор из ноутбука. Эксперты по аккумуляторам рекомендуют зарядить аккумулятор ноутбука до 40%, а затем вынуть аккумулятор для хранения. Это дает аккумулятору достаточный заряд, чтобы оставаться стабильным, не повреждая химический состав литиевого элемента.

(Другие также предлагают хранить аккумулятор в холодильнике в течение очень длительного периода бездействия, но это имеет свой собственный набор проблем, которые могут повредить аккумулятор вашего ноутбука.)

Литий-ионные аккумуляторы могут состариться

Литий-ионные аккумуляторы являются центральным элементом продолжающегося бума портативной бытовой электроники. Они есть почти в каждом смартфоне, который у вас когда-либо был, iPad, ноутбуке и так далее. Но они не являются неразрушимыми, и со временем ионы, генерирующие энергию, становятся менее эффективными.

С практической точки зрения срок службы батареи ограничен. Ионы захватываются и перестают эффективно течь от анода к катоду, что, в свою очередь, снижает емкость аккумулятора. Фактически, батареи на основе лития начинают стареть, как только они производятся, с самой первой зарядки (многие бытовые электронные устройства теперь поставляются хотя бы частично заряженными).

Литий-ионные аккумуляторы

заряжаются до 4,20 В на элемент, что соответствует 100% заряду. Это составляет около 300-500 циклов заряда/разряда, хотя большинство производителей дают консервативные оценки. Потеря емкости обычно выражается в процентах от емкости после определенного количества циклов и называется глубиной разрядки. У Battery University есть довольно удобная общая таблица разрядки для измерения количества циклов заряда/разряда до общей емкости:

Как только глубина разряда достигнет 10%, будет доступно до 15 000 циклов разрядки, но ваш ноутбук практически не будет работать из-за чрезвычайно ограниченного срока службы батареи.

Что вызывает старение литиевых батарей?

Некоторые факторы могут ухудшить работу литиевой батареи.

Более высокие напряжения. В то время как аккумуляторы современных ноутбуков не могут перезаряжаться, поддержание их в постоянном состоянии полного заряда создает еще один фактор стресса. Разрядка батареи с нормальной скоростью (но не до полной разрядки!) является частью здорового использования батареи.
Температура выше 21°C/70°F способствует химическим реакциям в аккумуляторе. Если вы храните аккумулятор или подвергаете его воздействию высокотемпературной среды, он теряет емкость.
Низкие температуры. Температура в диапазоне 0-5°C/32-41°F может привести к повреждению компонентов батареи, снижению ее емкости и вызвать серьезные проблемы при попытке зарядки.
Длительное хранение. Литий-ионный аккумулятор будет разряжаться примерно на 8% в месяц при хранении при температуре 21°C/70°F. Эта скорость увеличивается только при более высоких температурах. Длительное хранение может привести к состоянию глубокого разряда (зависит от батареи, но современные батареи обычно имеют отсечку между 92-98% разряда).
Физический шок. Аккумуляторы прочные и обычно находятся внутри вашего ноутбука. Но они хрупкие и могут физически сломаться.

Могу ли я увеличить срок службы батареи?

На самом деле вы не можете «увеличить» продолжительность жизни. Как я упоминал ранее, батарея на основе лития деградирует с момента первой зарядки. Но вы можете (и должны) предпринимать активные действия для защиты емкости и качества вашей батареи. Вот краткое изложение того, как лучше всего использовать литиевую батарею.

Никогда не допускать состояния глубокого разряда
Всегда частично разряжать, затем перезаряжать
Избегать длительного воздействия высоких температур
Заряжать при более низком напряжении (если возможно)
Извлекать аккумулятор при длительном подключении к сети переменного тока циклы разрядки — идеально от 20% до 80-85%
При длительном хранении заряжайте до 40% и периодически перезаряжайте аккумулятор

Если вы решили хранить батарею в холодильнике, используйте герметичный пакет с застежкой-молнией для защиты от влаги.

Не поднимается плотность в аккумуляторе: При зарядке не повышается плотность электролита — 2 ответа