Разрушение пластин аккумулятора: Что приводит к разрушению пластин в аккумуляторах.

Содержание

Проблемы с автомобильным аккумулятором | Почему АКБ разряжается?

контакт-центр с 7:30 до 22:00

БлогПроблемы с аккумулятором — сульфатация АКБ | Как восстановить батарею

Как и любой товар, аккумуляторная батарея имеет свой срок службы. С течением времени, в процессе износа, она утрачивает часть своих основных эксплуатационных характеристик.

Иногда возникают такие моменты, когда аккумулятор автомобиля разрядился, попросту сел. Гаснут все электроприборы, и любые попытки запустить двигатель становятся тщетными. В такой ситуации, когда сел аккумулятор возникает логичный вопрос, а вообще как же завести машину? Можно попробовать завести автомобиль с буксира, либо с толчка. Метод достаточно прост – вас на автомобиле, либо толкают сочувствующие автомобилисты, либо тянут на буксировочном тросе для того чтобы с разгона можно было запустить двигатель. Однако данные методы не подходят автомобилям с автоматической коробкой передач.

Прикуриваем авто

Для любых автомобилей подойдёт метод «прикуривания». Для этого необходимо перекинуть провода от рабочего аккумулятора к нерабочему, чтобы используя энергию рабочего автомобиля завести свой не рабочий. Но, обязательно стоит помнить при «прикуривании» не допускается параллельное включение аккумуляторов. Разряженную батарею необходимо отключить.

Что делать, если аккумулятор подозрительно быстро разряжается? Для начала необходимо найти утечку энергии. Возможно, Вы просто забыли выключить габаритные огни или свет в салоне. Если это действительно так, то ничего страшного в этом нет – аккумулятор восстановит свой потенциал во время следующей поездки, но если он разряжается снова, то проблема скорее состоит в самом аккумуляторе, а точнее в сульфатации пластин аккумулятора.

Сульфатация – это покрытие пластин аккумулятора крупнокристаллическим сернокислым свинцом, похожим на белый налет. К сожалению, устранить можно только небольшую сульфатацию аккумулятора. Если этот процесс «запущен», то аккумулятор придется менять.

Тем не менее, если мы имеем дело с убитым или почти убитым аккумулятором, а задача стоит во чтобы то не стало раскачать аккумулятор подручными средствами, то, прежде всего, стоит определить, какой «диагноз» у автомобильной батареи.

Основных причин выхода из строя аккумулятора может быть несколько:

Засульфатированность пластин — ёмкость аккумулятора падает почти до нуля.
Разрушение пластин — при зарядке электролит становится черным.
Замыкание пластин — электролит в одной из секций аккумулятора выкипает, секция греется.
Перемёрзший аккумулятор — распухшие бока, электролит при заряде сразу вскипает (многочисленные замыкания пластин) — тут уже ничем не помочь.

При замыкании пластин ни в коем случае не пытайтесь его заряжать! Необходимо сделать промывку аккумулятора дистиллированной водой. Не бойтесь переворачивать и трясти аккумулятор, хуже не сделаете. Промывайте его до тех пор, пока не перестанет вымываться угольная крошка. При промывке чаще всего замыкание пластин устраняется.

После промывки и извлечения всякого мусора из недр аккумулятора приступаем к устранению сульфатации пластин. Специалисты рекомендуют проделать с аккумулятором следующую процедуру:

Чтобы устранить небольшую сульфатацию пластин аккумулятор полностью заряжают и доводят плотность электролита до 1,285 г/см3, доливая электролит чуть повышенной плотности, равной 1,4г/см3. Одновременно, не давайте электролиту кипеть или нагреться! Если необходимо, уменьшите зарядный ток, пузырьки газа и перегрев разрушают аккумулятор! Заряжайте, пока напряжение на клеммах аккумулятора не достигнет 2.3 — 2.4В на каждую секцию, т.е. для 12-вольтового аккумулятора — 13.8-14.4 В.

Далее, уменьшаем зарядный ток вдвое и продолжаем зарядку. Зарядку аккумулятора прекращаем, если в течении 2 часов плотность электролита и напряжение на клеммах остаются неизменными. Потом, доводим плотность до номинальной доливкой электролита повышенной плотности (1.4) или дистиллированной воды.

После этого, разряжаем аккумулятор через лампочку током примерно в 0.5А до падения напряжения на клеммах до 1.7В на элемент. Для 12-вольтового аккумулятора эта величина составит 10.2В, для 6-вольтового 5.1 соответственно. Если ёмкость нашего аккумулятора ниже номинальной (4 ампер-часа), то необходимо повторить цикл заряда с начала до тех пор, пока ёмкость аккумулятора не приблизится к номинальной, закрываем отверстия аккумулятора и все! Теперь мы имеем на руках полностью рабочий аккумулятор.

Не забывайте, что при подключении и отключении аккумуляторной батареи, есть определенный алгоритм действий: вначале отсоединяется минус, а затем плюс, а подключается плюс, а затем минус. Такая последовательность действий связана с тем, что прикручивая в обратном порядке, Вы можете случайно задеть корпус автомобиля ключом и произойдет короткое замыкание.

Еще одной возможной причиной разряда автомобильного аккумулятора является неправильно подключенная сигнализация. В этом случае необходимо обратится в автосервис.

Ждем Вас за покупками!

Сайт использует файлы Cookie (куки-файлы)

Продолжая использовать сайт Вы соглашаетесь на сбор данных о Вашем посещении сайта.

Восстановление АКБ |НПК ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Восстановление емкостных характеристик аккумуляторных батарей (АКБ) технологического складского транспорта

Свинцовый аккумулятор представляет собой обратимый электрический источник тока, в котором при разряде его химическая энергия восстанавливается путем подвода энергии от внешнего источника. Аккумуляторы – устройства, вырабатывающие электрическую энергию за счет прямого преобразования химической энергии окислительно-восстановительных реакций. Окислительно-востановительные электрохимические реакции повторяются многократно в процессе срока службы аккумулятора. Свинцово–кислотные батареи в сравнении с другими батареями имеют достаточно хорошие технические параметры при относительно невысокой цене. В зависимости от функционального назначения, различают 3 основных вида свинцово-кислотных АКБ. Это стартерные, тяговые и стационарные.

Тяговые АКБ предназначены для комплектования батарей, используемых в качестве источников энергии для электрических средств транспорта, электрических средств тяги, подъемно транспортного оборудования и электрических дорожных машин. Особенность эксплуатации тяговых АКБ – это постоянная нагрузка, и зачастую батарея при использовании ежедневно проходит цикл заряд-разряд.

Устройство и принцип работы

В основу работы свинцово-кислотной АКБ заложен известный еще с 1858 г. 3 из — за освобождения ионов сульфата SO4 при разложении сульфата свинца PbSO4. После полного преобразования активных масс положительной и отрицательной пластин плотность электролита перестает повышаться, что служит признаком конца заряда аккумулятора. При дальнейшем заряде (переразряде) происходит разложение воды на кислород и водород, характеризующиеся появлением на поверхности электролита газовых пузырьков, называемое ”кипение”электролита. Устройство АКБ рассмотрим на примере автомобильной батареи. Любая автомобильная батарея представляет из себя корпус — контейнер, разделенный на шесть изолированных ячеек — банок.

Каждая банка является законченным источником питания напряжением порядка 2.1 В. В банке находится набор положительных и отрицательных пластин, отделенных друг от друга сепараторами. Как известно, две разнозаряженные пластины уже сами по себе являются источником постоянного напряжения, параллельное же их соединение увеличивает ток. Последовательное соединение шести банок и дает батарею с напряжением порядка 12. 6-12.8 В. Любая из пластин, как положительная, так и отрицательная, есть ни что иное, как свинцовая решетка, заполненная активной массой. Активная масса имеет пористую структуру с тем, чтобы электролит заходил в как можно более глубокие слои и охватывал больший ее объем. Роль активной массы в отрицательных пластинах выполняет свинец, в положительных диоксид свинца.

Тяговые свинцово-кислотные батареи отличаются от автомобильных лишь габаритами, количеством последовательно соединенных элементов и количеством параллельно соединенных пластин внутри банок. Но принцип работы во всех этих батареях один.

Средний срок службы современных тяговых АКБ, при условии соблюдения правил эксплуатации — а это недопущение глубоких разрядов и перезарядов -составляет 5-8 лет.

Наиболее губительными для батарей являются глубокие разряды. При глубоком разряде, когда плотность электролита опускается до 1.12 — 1.15 г/см3, т.е. практически до воды, появляется самая главная беда аккумуляторов — сульфатации свинцовых пластин. Пластины покрываются белым налетом, который постепенно кристаллизуется, после чего батарею практически невозможно восстановить используя обычное зарядное устройство. Следует отметить, что сульфатация в определенных пределах — явление нормальное и присутствует всегда. Но при малом разряде и последующей зарядке батарея легко восстанавливается до исходного состояния. Это возможно и при глубоком разряде батареи, но только в том случае, если следом сразу же последует заряд. Если же разряжать батарею длительное время, не давая ей «подпитки», то падение плотности ниже критического значения неизбежно приводит к образованию кристаллов сульфата свинца, не вступающих в реакцию ни при каких обстоятельствах. А это означает, что начался необратимый процесс сульфатации.

Не менее опасен для батареи и перезаряд. При этом электролит начинает «кипеть“ — происходит разложение воды на кислород и водород, и понижение уровня электролита.

Плотность электролита полностью заряженной батареи составляет 1. 27- 1.28 г/см3. О степени разряженности батареи судят по плотности электролита. Чем ниже плотность батареи, тем сильнее она разряжена.

Уменьшение плотности на 0.01 г/см3 по сравнению с номинальной означает, что батарея разрядилась примерно на 6 — 8%. Используя график можно оценить зависимость степени разряженности батареи от плотности. Степень разряженности определяют по той банке, в которой плотность электролита минимальная.

Зависимость разряженности АКБ от плотности электролита

Параметры АКБ

Емкость батареи — способность батареи принимать и отдавать энергию — измеряется в ампер-часах (Ач). Реальная емкость АКБ напрямую зависит от рабочей, активной площади пластин. В процессе эксплуатации емкость АКБ уменьшается из-за:

уменьшения плотности электролита, а значит менее активной реакции и более высокого внутреннего сопротивления;
уменьшения площади активной массы, из-за того, что она «закрыта» сульфатом свинца;
разрушения пластин.

К сожалению, без вскрытия батареи невозможно однозначно оценить степень разрушения пластин, поэтому невозможно точно прогнозировать, до какого состояния будет восстановлена та или иная батарея.

Однако, разрушение пластин достигает решающего значения для тяговых и стартерных АКБ только на 5 – 8 год эксплуатации, если конечно не было грубейших нарушений правил эксплуатации. Поэтому батареи, не достигшие такого возраста можно восстанавливать с уверенностью, что восстановление будет эффективным.

Батареи, которые, скорее всего, имеют значительное разрушение пластин, можно «продиагностировать» восстановлением. Если после первого цикла восстановления емкость не увеличивается или увеличивается не значительно, то смысла в последующих циклах нет, и можно с уверенностью признать, что пластины разрушились значительно.

Номинальное напряжение. Характеристика, которая зависит от количества банок в батарее.

Внутреннее сопротивление АКБ. Внутреннее сопротивление тяговой АКБ должно составлять менее 0,3 Ω. Чем сопротивление ниже, тем ниже саморазряд и падение напряжения при большом токе нагрузки.

Подробнее о процессе сульфатации

НАША МЕТОДИКА ВОССТАНОВЛЕНИЯ АКБ

BU-804a: Коррозия, осыпание и внутреннее короткое замыкание

Коррозия возникает в основном на решетке и известна как «размягчение и отслаивание» свинца с пластин. Этой реакции нельзя избежать, потому что электроды в свинцово-кислотной среде всегда реактивны. Выделение свинца — это естественное явление, которое можно уменьшить, но нельзя устранить. Батарея, срок службы которой подходит к концу из-за этого режима отказа, достигла ожидаемого срока службы или превысила его. Ограничение глубины разрядки, сокращение количества циклов, работа при умеренной температуре и контроль над перезарядкой являются превентивными мерами по контролю коррозии.

Чтобы уменьшить коррозию аккумуляторов с длительным сроком службы, производители поддерживают удельный вес на умеренном уровне 1,200 при полной зарядке по сравнению с 1,265 и выше для высокопроизводительных свинцово-кислотных аккумуляторов (см. BU-903: Как измерить состояние заряд) Меньший удельный вес снижает удельную энергию батареи.

Длительная перезарядка — еще один фактор, способствующий коррозии сетки. Это особенно вредно для герметичных свинцово-кислотных систем . В то время как залитые свинцово-кислотные аккумуляторы обладают некоторой устойчивостью к перезарядке, герметичные устройства должны работать при рекомендуемом подзаряде (см. BU-403: Зарядка свинцово-кислотных аккумуляторов)

Зарядные устройства с переменным плавающим напряжением регулируют зарядное напряжение в соответствии с преобладающей температурой. Уменьшение подзарядки при температуре окружающей среды 29°C (85°F) и ее увеличение при более низких температурах снижает коррозию (см. BU-410: Зарядка при высоких и низких температурах). Большинство зарядных устройств для стационарных аккумуляторов имеют контроль температуры, но это не является распространенным в транспортных средствах. Напряжение полностью заряженной стартерной батареи поддерживается на уровне 14,40 В (2,40 В на элемент) во время движения, что может привести к перезарядке. Рекомендуемое напряжение поплавка составляет 13,60 В (2,27 В на ячейку).

Поскольку свинцово-кислотные батареи заменяются литий-фосфатными (LiFePO), точная зарядка имеет первостепенное значение. В то время как автомобильная система зарядки обеспечивает правильное напряжение окончания заряда для LiFePO, литий-ион не должен получать дальнейшую зарядку, когда батарея полностью заряжена. С заменой LiFePO этого не происходит и стартерный аккумулятор получает непрерывный заряд во время движения. Хотя LiFePO более устойчив к перезарядке, чем литий-ионная смесь с кобальтом, чрезмерная зарядка может сократить срок службы литий-фосфатной батареи.

Для достижения максимальной площади поверхности свинец на стартерном аккумуляторе наносится в виде губки. Со временем и при использовании куски свинца отпадают и снижают производительность. На рис. 1 показаны внутренности проржавевшей свинцово-кислотной батареи.

Рис. 1: Внутренние части свинцово-кислотной батареи, подвергшиеся коррозии ^[1]

Коррозия сетки неизбежна, поскольку электроды в свинцово-кислотной среде всегда реактивны. Выделение свинца является естественным явлением, которое можно только замедлить, но не устранить.

Клеммы аккумулятора также могут подвергаться коррозии. Это часто видно по образованию белого порошка в результате окисления между двумя разными металлами, соединяющими полюса. Коррозия клемм может в конечном итоге привести к разомкнутому электрическому соединению. Замена соединительных клемм на свинцовые, из того же материала, что и полюс стартерной батареи, решит большинство проблем с коррозией.

Свинец внутри батареи механически активен. При разрядке сульфат свинца заставляет пластины расширяться, и это движение меняется на противоположное во время заряда, когда пластины снова сжимаются. Со временем образуются кристаллы сульфита, вызывающие осыпание свинцового материала. Потеря стартерной батареи управляема, потому что батарея не подвергается глубокому разряду, но это более серьезная проблема с батареей глубокого разряда.

Короткое замыкание в электросети — еще один вид неисправности, особенно со стартерными батареями в грузовых автомобилях. По мере того, как батарея сбрасывает свой свинец на дно контейнера, образуется проводящий слой, который постепенно заполняет отведенное место в отстойнике. Со временем проводящая жидкость может достичь пластин, создавая эффект короткого замыкания. Термин «короткий» является неправильным, и термины « повышенный саморазряд » или «мягкий короткий » лучше подходят для описания этого состояния.

Мягкие замыкания трудно обнаружить, потому что аккумулятор работает нормально сразу после зарядки и вроде все в порядке. По сути, зарядка стирает все признаки мягкого короткого замыкания, за исключением, пожалуй, повышенной температуры во время зарядки, которую можно заметить при прикосновении к корпусу аккумулятора. Однако после простоя в течение 6–12 часов батарея начинает демонстрировать аномалии, такие как более низкое напряжение холостого хода и снижение удельного веса.

Измеренная емкость также будет низкой, поскольку саморазряд израсходовал часть накопленной энергии. Согласно исследованию режима отказа BCI 2010 года, на короткое замыкание аккумуляторов приходится 18 процентов отказов аккумуляторов, что меньше, чем 31 процент пятью годами ранее. Усовершенствованные методы производства могут объяснить это снижение.

Еще одна разновидность мягких шорт – мох. Это происходит, когда сепараторы и пластины слегка смещены из-за неправильной производственной практики, что приводит к обнажению частей пластин. Такое воздействие способствует образованию токопроводящего кристаллического мха по краям, что приводит к повышенному саморазряду.

Падение свинца — еще одна причина короткого замыкания, при котором куски свинца отрываются от сварных стержней, соединяющих пластины. В отличие от мягкого короткого замыкания, которое развивается по мере износа, выпадение свинца часто происходит в начале срока службы батареи из-за производственного брака. Это может привести к серьезному короткому замыканию с постоянным падением напряжения, что может привести к тепловому разгону.

Наиболее радикальной и серьезной формой короткого замыкания является механическое повреждение, при котором подвешенные пластины расшатываются и касаются друг друга. Это приводит к внезапному высокому току разряда, который может привести к чрезмерному накоплению тепла и тепловому разгону. Небрежное производство, а также чрезмерные удары и вибрация являются наиболее распространенными причинами этого отказа.

Ссылка

^[1] Источник: Journal of Power Sources (2009) Аккумуляторы в портативном мире — справочник по перезаряжаемым батареям для не инженеров », который доступен для заказа на Amazon.com.

Ошибки при обслуживании свинцово-кислотных аккумуляторов

Для компаний, которые используют свинцово-кислотные аккумуляторы для питания погрузочно-разгрузочного оборудования, срок службы их аккумуляторов и качество их работы имеют решающее значение для их деятельности.

Техническое обслуживание свинцово-кислотных аккумуляторов играет важную роль в обоих этих результатах. При неправильном обслуживании срок службы и производительность батареи могут сократиться, что повлияет на эффективность и увеличит затраты.

Вот некоторые из наиболее распространенных ошибок при техническом обслуживании, которые допускают компании при обслуживании свинцово-кислотных аккумуляторов, и почему литий-ионные аккумуляторы являются лучшей альтернативой, позволяющей избежать или снизить вероятность возникновения этих проблем.

Зарядка

Если свинцово-кислотная батарея не будет полностью заряжена после ее использования, она будет заряжена недостаточно и существует риск ее повреждения.

Частичная зарядка свинцово-кислотного аккумулятора может вызвать сульфатирование — образование сульфата свинца на пластинах аккумулятора. Это снижает производительность батареи. Это может даже привести к выходу из строя батареи, что является дорогостоящей ошибкой, если ваша цель — использовать свинцово-кислотную батарею в течение предполагаемого срока службы (в среднем 1000 циклов зарядки).

Почему литий-ионные аккумуляторы лучше:

В отличие от свинцово-кислотных аккумуляторов, литий-ионные аккумуляторы можно заряжать при необходимости. Частичная зарядка литий-ионного аккумулятора не повреждает его и более удобна, поскольку операторы оборудования могут заряжать аккумулятор по мере необходимости во время перерывов или простоев смены. И это не влияет на его средний срок службы в 2000 циклов.

Перезарядка

Перезарядка свинцово-кислотного аккумулятора может быть столь же вредной, как и недозарядка. Если рабочие оставляют батарею в состоянии непрерывной зарядки в течение длительного периода времени, может произойти коррозия положительных пластин батареи.

Свинцово-кислотные аккумуляторы также могут сильно нагреваться во время зарядки. Таким образом, если рабочие перезаряжают аккумулятор, это может привести к повреждению его внутренних частей из-за более длительного воздействия чрезмерных температур.

Вероятность этого возрастает, когда рабочие допускают глубокую разрядку аккумулятора, требующую длительного времени для восстановления полного заряда аккумулятора.

Если свинцово-кислотная батарея перезаряжается и перегревается, необходимо сбросить давление, создаваемое газообразными водородом и кислородом, иначе батарея может взорваться.

Почему литий-ионные батареи лучше:

Литий-ионные батареи оснащены современной системой управления батареями, которая отслеживает температуру элементов во время зарядки, чтобы гарантировать, что они остаются в безопасном температурном диапазоне. В отличие от свинцово-кислотных аккумуляторов, литий-ионные аккумуляторы не требуют отдельных зон для зарядки и охлаждения из-за описанных выше рисков.

Встроенные контроллеры предотвращают перезарядку, чтобы предотвратить образование дендритов, которые могут привести к значительному повреждению литий-ионных аккумуляторов.

Под поливом

Свинцово-кислотные аккумуляторы заполнены раствором электролита (серная кислота и вода) и имеют съемную верхнюю часть. Они генерируют электричество в результате химической реакции свинцовых пластин и серной кислоты. Аккумуляторы этого типа требуют регулярного заполнения водой, иначе химический процесс ухудшится, и аккумулятор рано или поздно выйдет из строя.

Одна из самых больших ошибок, которую допускают рабочие, — недолив аккумуляторной батареи. Если вода, теряемая в процессе зарядки, не восполняется и уровень электролита падает ниже верхней части пластин, может произойти значительное повреждение.

В более жаркой среде истощение воды может происходить еще быстрее.

Почему литий-ионные аккумуляторы лучше:

Из-за конструкции литий-ионных аккумуляторов они не требуют полива. Литий-ионные батареи герметично закрыты, что означает, что химические вещества, вырабатывающие электричество, остаются внутри.

Чрезмерный полив

Чрезмерный полив также может привести к значительному повреждению свинцово-кислотного аккумулятора. Когда батарея переливается, электролиты разбавляются. Это снизит производительность батареи.

Чрезмерный полив также создает риск разлива опасной смеси токсичной серной кислоты.

Почему литий-ионные батареи лучше:

Опять же, литий-ионные батареи не требуют полива благодаря своей конструкции. Литий-ионные батареи герметично закрыты, поэтому работникам не нужно следить за уровнем воды или беспокоиться о разливе высокотоксичной серной кислоты.

Другие вопросы обслуживания

Другие ошибки, которые могут повлиять на производительность и срок службы свинцово-кислотных аккумуляторов, включают:

Забыть проверить вентиляционные отверстия: Вентиляционные отверстия позволяют выходить газообразному водороду. Если газ не может выйти самостоятельно, повышение давления может привести к мгновенному взрыву, что приведет к разрушительным последствиям для сотрудников и объекта.
Пропуск периода охлаждения: Срок службы свинцово-кислотного аккумулятора может сократиться при воздействии экстремальных температур, особенно тепла. После зарядки свинцово-кислотной батареи рабочие должны обеспечить ее охлаждение в течение 8 часов, поскольку в процессе зарядки выделяется большое количество тепла. Период охлаждения позволяет аккумулятору восстановить безопасную температуру перед возобновлением работы.

Слишком глубокая разрядка батареи: Срок службы свинцово-кислотной батареи сокращается, когда происходит глубокая разрядка и батарея остается «разряженной» в течение длительного периода времени. Рабочие должны разряжать свинцово-кислотную батарею только примерно до 30%, иначе батарея может быть повреждена.

Другие причины, по которым литий-ионные аккумуляторы лучше

Литий-ионные аккумуляторы имеют несколько функций, которые снижают риск распространенных ошибок при обслуживании.

Одной из лучших особенностей литий-ионных аккумуляторов является система управления батареями . Эта внутренняя система отслеживает температуру ячеек, чтобы гарантировать, что они остаются в безопасных рабочих диапазонах, поэтому нет риска для сотрудников. Он также контролирует токи и напряжения, чтобы гарантировать, что они остаются на безопасном уровне.

Одним из самых больших преимуществ литий-ионных аккумуляторов является то, что они не требуют отдельной складской площади для зарядки и охлаждения , а это означает, что предприятия могут использовать ценную площадь для более продуктивных целей.
также можно безопасно разряжать до 20% емкости, что позволяет операторам оборудования дольше использовать аккумулятор до того, как он разрядится слишком глубоко.