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:
- 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.
- 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.
- Недостаточный уровень электролита. Если верхняя часть пластин не покрыта рабочей жидкостью, это скоро приведёт к сульфатированию.
- Некоторые неопытные водители после обнаружения кристалликов свинца добавляют в банки кислоту. Так нельзя — это приводит к ускорению и усилению процесса.
- Не рекомендуется использовать плотный электролит. Плотность рабочей жидкости не должна превышать 0,015 г/см.
- 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.
Каждому автомобилисту знакома ситуация, когда его автомобиль перестает заводиться из-за неисправности аккумуляторной батареи. Незнающий водитель в таком случае попросту покупает новую АКБ, а старую, отслужившую не такой уж большой срок – выкидывает или сдает в пункт приема лома. Стоит ли это делать?
Причин выхода из строя «сердца» электрооборудования транспортного средства множество. Зачастую основной причиной поломки источника питания является сульфатация пластин. Подобная проблема проявляется ярко, ведь двигатель не запускается даже при полном заряде АКБ, а включенные фары разряжают батарею всего за какие-то пару тройку минут.
Что такое сульфатация пластин аккумулятора
Сульфатацией называются процессы, приводящие к покрытию пластин батареи сернокислым свинцом, происходящие в процессе разряда источника питания.
Электролит в АКБ состоит из двух составляющих: дистиллированной воды и серной кислоты. В процессе зарядки расходуется вода, а пластины покрывают свинец (минусовая) и окись свинца (плюсовая). При обратном процессе (разрядке) расходуется уже кислота, а пластины покрываются сульфатом свинца.
Сульфат свинца на пластинах новых аккумуляторов никак не влияет на их работоспособность, ведь естественные циклы разрядки и подзарядки сопровождаются и химическими реакциями в результате которых образуются небольшие отложения молекул. Однако, в случае нештатных ситуаций, молекулы преобразовываются в кристаллы, вырастая и зачехляя пластины, нарушая их нормальное функционирование. Это происходит из-за уменьшения рабочей площади элемента устройства, как следствие это приводит к снижению емкости батареи.
Небольшие кристаллы, которые образуются при незначительной разрядке растворяются. Большие же кристаллы, появляющиеся при нулевом заряде, уже не могут расщепиться и остаются на пластинах даже при максимальном заряде устройства.
Причины сульфатации аккумуляторной батареи
Как уже было отмечено, причинами сульфатации батареи могут служить множество факторов. Основными являются следующие:
- Сильная разрядка. При падении заряда до минимальной отметки пагубные процессы практически неизбежны. Последствия приобретают катастрофический характер уже после двух-трех сильнейших разрядов.
- Холодное время года. Стоит отговориться, что АКБ не боится морозов как таковых. Однако, при минусовых температурах и незначительной продолжительности поездок батарея не успевает нагреться. Это приводит к тому, что ухудшается качество подзарядки устройства, а энергии на завод двигателя транспортного средства зимой требуется намного больше. Эти приводит к образованию налета на пластинах.
- Жара. Удивляться тому, что жара вредит автомобильному аккумулятору не стоит. Подкапотное пространство ограничено и заполнено практически под завязку различными агрегатами. В таких условиях и при жаркой погоде температура вокруг АКБ возрастает до семидесяти градусов, что ускоряет сульфатацию.
- Добавление в электролит концентрированной кислоты, а также «концентрата» электролита приводит к тем же последствиям, что и воздействие на аккумулятор высоких температур.
- Хранение в разряженном состоянии. Так как пластины обрастают кристаллами вследствие сильной разрядки, хранить «посаженую» батарею на протяжении длительного периода времени нельзя. Многие автомобилисты грешат этим и, поставив автомобиль на стоянку, несут домой разряженный аккумулятор, где он стоит больше полугода. Если по прошествии двенадцати месяцев замерить заряд аккумулятора, то он покажет менее сорока процентов от первоначального своего значения.
Как устранить сульфатацию
Устранение сульфатации максимально эффективно, если владелец авто вовремя определил нежелательные процессы. Как же это сделать? Для начала нужно осмотреть аккумулятор. Если у него имеются крышки банок, то он обслуживаемый и их нужно просто вывернуть, чтобы заглянуть внутрь. В случае наличия на пластинах отложений, автолюбитель обязательно их заметит, ведь контраст между чистыми ярко-серым свинцом и белыми кристаллами разительный.
В том случае, если аккумулятор необслуживаемый, то выявить проблемы можно по косвенным признакам. Снижение функциональности устройства, сильное кипение электролита и быстрый разряд, свидетельствует о том, что нужно принимать меры. Кроме того, важно обратить внимание на емкость, она не должна резко снижаться.
Процедура по нейтрализации сульфатации называют десульфатацией. Ее можно осуществлять как с помощью химических веществ, так и тока. Первый метод не пользуется популярностью ввиду его трудоемкости и необходимости привлечения высококвалифицированных специалистов, а вот током аккумуляторы «лечат» многие.
Высокая амплитуда импульсного тока возбуждает электроны на поверхности пластины. Отложения сульфата свинца от такого воздействия убираются. Для проведения подобной процедуры необходимо специальное устройство, которое может быть изготовлено, как в кустарных условиях, так и куплено в магазине. Стоимость последних очень высока, что делает их покупку нецелесообразной, особенно на последней стации сульфатации батареи.
Важно! Высокоамплитудный ток может сбить активную массу АКБ, что только снизит емкость устройства.
Безопасным, но более длительным методом разбития сульфатации является многократная зарядка батареи малым током. Все, что потребуется – зарядное устройство с предусмотренными регулировками. Ток выставляется на отметке четырех сотых от базовой емкости аккумулятора. Зарядка производится на протяжении десяти часов при напряжении 14 вольт. После двенадцатичасовой передышки процедура повторяется как минимум три раза. Каждый цикл увеличивает плотность и чистит пластины.
Можно воспользоваться еще более времязатратным способом. Сначала необходимо зарядить АКБ обычным способом, а затем, слив электролит, залить в банки дистиллированную воду и заряжать устройство на протяжении двух недель. После этого проверяется плотность электролита. За счет разложения налета на пластинах, дистиллированная вода превращается в электролит с низким содержанием кислоты. Его опять нужно слить и повторит процедуру. Восстановлением можно считать незначительное изменение показателя плотности после зарядки. Завершающим этапом становится заправка батареи электролитом и его зарядка при нормальных условиях.
Как уменьшить сульфатацию батареи
Помимо десульфатации, важное значение в продлении срока службы батареи имеет профилактика. Она позволяет снизить интенсивность нежелательных процессов и достичь нормального использования аккумулятора на протяжении семи лет. Профилактика включает в себя следующие действия:
- Хранение АКБ должно производиться отдельно от транспортного средства в заряженном состоянии;
- Отслеживание уровня электролита;
- Зарядка батареи должна сопровождаться контролем плотности электролита;
- Осуществление разряда и заряда батареи раз в шесть месяцев.
Рабочий аккумулятор – одна из основных деталей транспортного средства, позволяющая его эксплуатировать. От ее состояния зависят не только нервы автолюбителя, но и размеры его кошелька.
Ежегодно в утиль отправляются миллионы аккумуляторов с диагнозом «сульфатация». Для многих автолюбителей это становится неприятным сюрпризом. Вообще, сульфатация является естественным процессом при эксплуатации аккумуляторной батареи. К концу срока службы из-за этого явления батарея теряет большую часть ёмкости. Но при правильной эксплуатации этот процесс идёт постепенно, и аккумулятор отрабатывает положенный ему срок. Но бывает и ускоренная сульфатация и преждевременный выход из строя АКБ. Современные аккумуляторные батареи стали более устойчивы к этому явлению и менее требовательны к обслуживанию. Но определённые мероприятия всё равно следует выполнять. В этой статье пойдёт речь о таком явлении, как сульфатация аккумулятора, чем она вызвана, и как с ней бороться.
Что такое сульфатация аккумулятора и в чём она выражается?
Визуально сульфатацию можно определить по состоянию пластин. Плюсовые пластины становятся светло-коричневыми, а на их поверхности появляются белые пятна. Минусовые пластины становятся беловато-серого цвета и набухают. Если не принимать никаких мер по устранению сульфата свинца (процесс десульфатации), то постепенно его объём превышает активную массу пластин. В результате происходит существенная потеря ёмкости АКБ. Кроме того, из-за увеличения объёма сульфата (PbSO4) происходит выпучивание отрицательных пластин. Что касается положительных пластин, то из-за неравномерных механических напряжений при запущенной сульфатации происходит их коробление.
Процесс сульфатации приводит к существенному увеличению сопротивления активной массы пластин. Это повышает общее сопротивление аккумулятора. Напряжение сильно сульфатированного аккумулятора резко увеличивается уже в начале зарядки при нормальном токе зарядки. В результате наблюдается «кипение» электролита. Если процесс сульфатации зашёл слишком далеко, то на поверхности электродов образуется корка из сульфата и батарея просто теряет проводимость, поскольку PbSO4 не проводит электрический ток.
Лучше всего можно объяснить это явление с помощью химической реакции, происходящей в АКБ. Она описывается следующим уравнением:
При разряде аккумулятора свинец из одних пластин посредством серной кислоты в составе электролита вступает в реакцию оксидом свинца из других пластин. В результате этой реакции образуются сульфат свинца и вода. При протекании этой реакции меняется плотность электролита (уменьшается при разряде и увеличивается при заряде).
Когда аккумулятор заряжается, реакция идёт в противоположном направлении. Однако она проходит не полностью и часть PbSO4 (сульфата свинца) остаётся на пластинах. Сульфат уменьшает поверхность активной массы, забивая поры на её поверхности. В результате падает эффективность заряда и теряется ёмкость аккумуляторной батареи.
Сульфатация АКБ вызывается различными причинами, которые будут рассмотрены ниже. Каждому автомобилисту нужно иметь о них представление. Процесс сульфатации аккумулятора значительно ускоряется, если действует несколько причин.
Вернуться к содержанию
Причины
Рассмотрим основные причины, которыми обусловлен процесс сульфатации.
Колебания температуры
Здесь имеется в виду не высокая или низкая температура электролита, а именно, её колебания. Сульфат свинца слабо растворяется в серной кислоте. Интенсивность растворения увеличивается с ростом температуры. Если увеличивать температуру электролита, то сульфата на электродах растворяется в нём. А при охлаждении PbSO4 выпадает из раствора и вновь оседает на поверхности пластин. Причём сульфат будет оседать в первую очередь там, где есть мелкие частицы кристаллического PbSO4.
При таких колебаниях температуры процесс будет повторяться и мелкие частицы сульфата будут постепенно расти. И в дальнейшем они уже не будут восстанавливаются при стандартной зарядке аккумулятора. Результатом этого является снижение ёмкости, поскольку сульфат исключает из процесса заряда-разряда часть активной массы. Обмазка электродных пластин под крупными кристаллами PbSO4 не может принять участие в описанной выше реакции.
Пониженный уровень электролита
Пластины аккумулятора всегда должны быть покрыты электролитом. Не допускается эксплуатация АКБ с оголёнными электродами. При уменьшении уровня электролита нужно доливать в аккумулятор дистиллированную воду. Если пластины длительное время будут находиться на открытом воздухе, произойдёт глубокая сульфатация оголённой части пластин. Не редкость, когда в этих местах осыпалась обмазка и разрушались решётки.
Если пластины находились на воздухе недолго, то после доливки они приходят в нормальное состояние. Особенно чувствительны к падению уровня электролита отрицательные пластины. В результате этого их обмазка превращается в жидкую субстанцию, которая выпадает в осадок на дно аккумулятора.
Вернуться к содержанию
Длительное нахождение в разряженном состоянии
К сульфатации также приводит длительное нахождение аккумулятора в разряженном состоянии. Рекомендуется поставить АКБ на зарядку не позднее, чем через сутки после её разряда.
Образование сульфата свинца
Глубокий разряд
В процессе разряда аккумулятора можно контролировать ток разрядки и конечное напряжение. Для длительных режимов с меньшим током разряда выбирается конечное напряжение 10,8 вольта. А при коротких режимах разряда и высоком токе разряда 10,5 вольта. Более подробно эти условия можно посмотреть в ГОСТ 825 – 61 с указанием плотности и температуры электролита. При увеличенном токе разряда напряжение сильнее зависит от плотности и температуры электролита.
Согласно экспериментальным данным, наименьшая сульфатация наблюдается у АКБ, которые в процессе заряда-разряда не отдают ёмкость выше 75–80 процентов от номинала. Если аккумуляторная батарея используется в качестве буферной ёмкости, то после разряда её сразу нужно переводить в режим заряда.
Вернуться к содержанию
Частый заряд высокими токами
Если заряжать АКБ током большой величины, то PbSO4 на поверхности пластин не успевает растворяться. Этот процесс требует длительного времени. Когда зарядный ток большой, то параметры, по которым определяется конец заряда, наступают раньше, чем происходит восстановление сульфата. Эти параметры ─ постоянное напряжение и плотность электролита.
Методы борьбы с сульфатацией АКБ
Процесс устранения сульфатации называется десульфатацией. Все способы десульфатации можно разделить на две большие группы:
- С использованием химических элементов;
- С использованием электрического тока.
Довольно широко используется метод с применением импульсного тока высокой амплитуды. Под воздействием такого тока электроны на поверхности аккумуляторных пластин возбуждаются, и в результате сульфат свинца сбивается с них. Некоторые умельцы изготавливают подобные устройства самостоятельно, но для этого требуются хорошие знания электротехники. В продаже можно встретить подобные устройства фабричного изготовления, но это дополнительные затраты, которые могут и не окупиться. Ведь на последних стадиях сульфатации подобные приборы бесполезны.
Отрицательная сторона воздействия импульсным током на пластины заключается в том, что вместе с сульфатом может сбиваться и активная масса. Поэтому есть отзывы, что в результате подобных действий ёмкость аккумуляторов не только не восстанавливалась, а ещё и снижалась.
Есть ещё один более длительный, но безопасный способ снижения сульфатации пластин, это многократная зарядка аккумулятора малым током. Для этого требуется зарядное устройство с регулировкой зарядного тока. Его значение устанавливается 0,04 от номинальной ёмкости АКБ. Напряжение на выводах поддерживается 14 вольт. Зарядка в этом режиме проводится в течение 8─10 часов. Затем делается перерыв на 12─14 часов и процент зарядки запускается снова.
Этот цикл повторяется 3─5 раз. Перерыв между зарядками требуется для того, чтобы компенсировался потенциал внутри активной массы и на поверхности пластин. После каждого такого цикла заряда плотность электролита должна увеличиваться, а сульфатация снижаться.
С образованием сульфата свинца труднее бороться, чем предотвратить
В таком состоянии аккумулятор оставляем заряжаться на срок до двух недель. Затем проверяется плотность раствора в банках. За счёт растворения сульфата дистиллированная вода должна превратиться в электролит со слабой концентрацией серной кислоты. Этот раствор сливается, а вместо него снова заливается дистиллированная вода. Аккумуляторная батарея снова ставится на зарядку на 2 недели. Затем снова проверяется плотность и если она изменилась незначительно, значит, процесс закончен.
После этого заливается электролит стандартной концентрации и проводится окончательная зарядка АКБ.
Вернуться к содержанию
Как уменьшить сульфатацию АКБ?
И в заключение о том, как снизить интенсивность сульфатации аккумулятора. Именно снизить, а не предотвратить. Ведь сульфатация является естественным процессом, который протекает в течение всего срока эксплуатации аккумулятора. Именно сульфатация является причиной потери ёмкости большинства аккумуляторов. Но этот процесс можно значительно замедлить, если выполнять нехитрые правила, приведённые ниже.
- Старайтесь не держать аккумулятор на автомобиле, если тот простаивает длительное время. Лучше снять и хранить батарею отдельно в заряженном состоянии;
- Не используйте аккумулятор при повышенной температуре. В летнее время года контролируйте уровень электролита в банках и не допускайте оголения пластин;
- Не допускайте хранения АКБ в разряженном состоянии;
- После проведения процесса заряда всегда контролируйте плотности электролита, чтобы убедиться в полной зарядке аккумулятора;
- Периодически (раз в полгода) проводите цикл разряда и заряда аккумуляторной батареи.
При соблюдении этих простых правил вы сможете снизить интенсивность сульфатации и увеличить срок эксплуатации аккумулятора до 5─7 лет.
