Коррозия, оползание активного вещества и внутреннее короткое замыкание в свинцово-кислотном аккумуляторе
- Категория: Поддержка по аккумуляторным батареям
- Опубликовано 27.06.2016 11:37
- Автор: Abramova Olesya
Коррозия происходит, в основном, на электродных решетках аккумулятора, по сути, это размягчение и оползание свинца с пластин аккумулятора. Этот процесс не может быть предотвращен, так как электродные решетки в свинцово-кислотном окружении всегда вступают в реакцию. Оползание свинца – это природное явление, которое может быть уменьшено, но не устранено. Аккумулятор, который вышел из строя именно из-за этой причины, как правило, уже достиг или превысил ожидаемый срок службы. Профилактическими мерами, держащими под контролем коррозию, являются ограничение глубины разряда, уменьшение количества циклов, эксплуатация при умеренных температурах и недопущение перезарядки.
Для уменьшения коррозии аккумуляторов, оптимизированных под более длительный срок службы, производители фиксируют значение удельной плотности электролита на умеренном уровне в 1,200 (при полностью заряженном состоянии), в то время как у обычных аккумуляторов плотность находится на уровне 1,265. (Смотрите BU-903: Как измерить уровень заряженности электрической батареи). Следует понимать, что более низкая удельная плотность уменьшает удельную энергоемкость аккумулятора.
Применение длительной перезарядки является еще одним фактором, влияющим на коррозию электродных решеток. Особенно вредна перезарядка для герметичных свинцово-кислотных аккумуляторов. В то время как затопленные модели имеют определенную стойкость к этому воздействию, герметичные очень чувствительные и точно соблюдать рекомендованные значения силы тока и напряжения подзарядки для них крайне важно. (Смотрите BU-403: Зарядка аккумуляторов свинцово-кислотной электрохимической системы).
Зарядное устройство с изменяемым напряжением подзарядки может регулировать его исходя из температуры окружающего пространства. Уменьшение напряжения подзарядки при превышении 29°С и, напротив, увеличение при более низких температурах позволяет снизить коррозию. (Смотрите BU-410: Зарядка аккумуляторных батарей в условиях высоких и низких температур). Большинство зарядных устройств для стационарных аккумуляторов имеют температурный контроль, но, к примеру, в транспортных средствах это не распространено. Во время вождения напряжение полностью заряженного стартерного аккумулятора поддерживается на уровне 14,40 В (2,40 В на элемент) и это может привести к перезарядке. Рекомендуемое напряжение подзарядки составляет 13,60 В (2,27 В на элемент).
Так как в последнее время наметилась тенденция замены свинцово-кислотных аккумуляторов литий-фосфатными (LiFePO), то точное соблюдение параметров зарядки имеет первостепенное значение. В то время как автомобильная система зарядки обеспечивает правильное напряжение для штатного процесса зарядки LiFePO, особенности Li-ion технологии не допускают применения подзарядки, когда аккумулятор полностью заряжен. Эксплуатируя автомобиль с LiFePO аккумулятором, вы в любом случае подвергаете его непрерывной зарядке во время движения, и хотя LiFePO более терпим к перезарядке в сравнении кобальтовым Li-ion аккумулятором, срок его службы уменьшится.
| Standard Range AGM | Deep Cycle Range AGM | Gellyte Range GEL |
 |
 |
 |
| 10 - 12 лет / 600 циклов | 10 - 12 лет / 700 циклов | 10 - 12 лет / 750 циклов |
| универсальная серия AGM | для глубоких разрядов AGM | универсальная серия GEL |
Для достижения максимальной площади поверхности активного вещества, свинец в стартерном аккумуляторе находится в губчатой форме. В течение эксплуатации целые куски свинца оползают, что приводит к снижению производительности. На рисунке 1 показаны внутренности корродированного свинцово-кислотного аккумулятора.
Рисунок 1: Внутренности корродированного свинцово-кислотного аккумулятора. Коррозия электродных решеток является неизбежной, так как они в свинцово-кислотной среде всегда вступают в реакцию. Оползание свинца – это природное явление, которое нельзя остановить, но можно замедлить.
Клеммы аккумулятора также подвержены коррозии. Свидетельством этому будет образование налета из белого порошка в результате окисления между двумя разными металлами, которые соединяют полюса. Коррозия на клеммах в конечном итоге может привести к обрыву электрического соединения. Замена материала соединительных клемм на аналогичный клеммам аккумулятора позволит решить большинство проблем с данным типом коррозии.
Короткое замыкание является еще одним проблемным моментом, особенно для стартерных аккумуляторов в грузовиках. По мере того как активное вещество сползает в нижнюю часть аккумулятора, оно формирует там проводящий слой. По мере заполнения, этот проводящий слой может достигнуть пластин, приводя к короткому замыканию. Термин “короткое” в данном случае не совсем корректное, правильнее называть это состояние повышенным саморазрядом или “мягким” коротким замыканием.
“Мягкое” короткое замыкание довольно трудно обнаружить, так как функциональность аккумулятора сразу после зарядки нормальная, и кажется, что все в порядке. По сути дела, зарядка убирает все следы “мягкого” замыкания, за исключением, возможно, повышенной температуры во время зарядки, которая может быть обнаружена при касании корпуса аккумулятора. Тем не менее, уже через 6-12 часов аккумулятор начинает “чудить”, к примеру, показывая пониженное напряжение холостого хода или уменьшенную удельную плотность.
Измеренная емкость также будет низкой, так как ее часть уже утрачена из-за саморазряда. Исследования 2010 BCI Failure Mode Study показали, что “мягкое” короткое замыкание как причина выхода из строя аккумулятора составило 18% от всех запротоколированных случаев, что заметно меньше 31% пять лет назад. Такая положительная динамика может быть объяснена усовершенствованными методами производства.
| Marin GEL Range | Deep Cycle GEL Range | Solar GEL Range |
 |
 |
 |
| 10 - 12 лет / 800 циклов | 10 - 12 лет / 800 циклов | 10 - 12 лет / 800 циклов |
| для электромоторов лодок и катеров | для глубоких циклических разрядов | для солнечных электростанций |
В другом случае к “мягкому” короткому замыканию могут приводить производственные дефекты, например, смещение сепараторов и/или пластин, что приводит к “оголению” части пластины. Из-за этого по краю пластин возникают токопроводящие кристаллические образования, которые приводят к повышенному саморазряду.
Опадание свинца является еще одной причиной короткого замыкания; в этом случае кусочки свинца отпадают от сварных стержней, соединяющих пластины. В отличие от “мягкого” короткого замыкания, к которому приводят поломки или износ аккумулятора, выпадение кусочков свинца может случаться и у нового аккумулятора вследствие производственного дефекта. Такое явление может привести к серьезному замыканию с непрерывным падением напряжения, что, в свою очередь, может привести к тепловому пробою.
Наиболее радикальной и серьезной формой короткого замыкания является механическое повреждение, при котором подвесные пластины вырываются из своих мест и контактируют друг с другом. Это приводит к внезапному появлению высоких разрядных токов, из-за которых возникает сильное теплообразование и даже тепловой пробой. Несоблюдение производственных норм, чрезмерные механические нагрузки и вибрация являются основными причинами таких происшествий.
Последнее обновление 2016-03-07
| AGM Deep Cycle |
GEL Deep Cycle | Литиевые (LiFePO4) |
 |
 |
 |
| 10 лет / 400 циклов | 10 лет / 500 циклов | 20 лет / 2200 циклов |
| универсальное применение | для циклических разрядов | для частых глубоких разрядов |
