Как произвести десульфатацию пластин аккумулятора

Сульфатация пластин аккумулятора – как устранить?

Итак, главная беда свинцовых аккумуляторов с электролитом из серной кислоты, сульфатация. Пока налет незначительный, его можно снять в домашних условиях. Кристаллы забили пористую поверхность свинца. Извлечь их можно, только разложив на ионы и направив на разные электроды. Используется:

• воздействие реверсивными токами или восстановление АКБ импульсными зарядами;
• десульфатация током малой величины длительное время;
• химические растворители осадка;
• механическое удаление накипи на пластинах.

В домашних условиях для устранения сульфатации аккумулятра можно использовать длительное воздействие на батарею током силой 2-3 А, не допуская закипания банок. Процедура проводится в течение 24 часов и далее, пока плотность электролита не будет стабильной в течение 5-6 часов. Проведение 2-3 тренировочных циклов может вернуть емкость до 80 % не до конца забитой батарее.

Хорошо растворяется осадок сульфата железа в растворе этилендиаминтетрауксусной кислоты (трилон Б). Свинец в соли заменяется ионом натрия, и она становиться растворимой. Раствор готовят в соотношении 60 г порошка трилона Б + 662 мл NH₄OH 25% + 2340 мл дистиллированной воды.

Чтобы снять сульфатацию, раствор в аккумулятор заливать на 60 минут, сразу после удаления электролита. Реакция в банках бурная, с нагреванием и кипением. После раствор слить, 3 раза промыть полости дистиллированной водой и залить свежий электролит. Если свинцовые пластины не разрушатся, произойдет полная очистка пластин.

Слабый налет может быть удален с использованием дистиллированной воды. Содержимое банок необходимо удалить полностью, слив в эмалированную посуду. Если в содержимом банки есть угольные крошки, он не восстановится, разрушены пластины.

Залить банки электролитом, оставить пробки открытыми, подключить ЗУ, установить напряжение 14 В. Добиться, чтобы кипение в банках было умеренным, и оставить на неделю – две под нагрузкой. Растворившийся осадок превращает воду в слабый электролит. Чтобы избавиться от сульфатации процедуру повторить несколько раз. Закончить очистку, как только растворится весь осадок на пластинах аккумулятора.

Одинарная и двойная переполюсовка используется в случаях, когда остальные методы очистки не помогли. Смена заряда пластин поможет растворит осадок за счет изменения направления движения электронов. Но этот способ разрушит батарею с тонкими свинцовыми обкладками. Для современных бюджетных моделей китайского производства не применяется.

При использовании специальных присадок, растворяющих осадок, необходимо точно следовать инструкции, работы проводить в вентилируемом помещении, пользоваться средствами личной защиты.

Как устранить сульфатацию пластин

Под десульфатацией понимают воздействие на электроды и пластины различными способами, которые способствуют устранению образовавшегося налета солей кальция или свинца. Различаются такие виды очистки: механическую, химическую или с использованием неорганических присадок, электрохимическую с применением зарядного устройства.

Самым простым и быстрым способом десульфатации считается механическая очистка пластин от образовавшихся кристаллов соли. Батареи старого образца или обслуживаемые позволяют снимать крышку и получать доступ к пластинам и электродам.

Эти комплектующие извлекаются с батареи вручную и таким же образом очищаются – налет просто соскабливается с поверхности и щелей до полного устранения по мере возможности. Современные агрегаты чаще выпускаются необслуживаемого образца. Это не дает возможности попасть к банкам с электродами, чтобы их достать и почистить.

Для проведения очистки пластин севшей АКБ этим методом необходимо выполнить ряд операций:

Снять или срезать у обслуживаемых аккумуляторов верхнюю часть корпуса

Каждую из пластин зачистить вручную, осторожно, чтобы не повредить структуру электродов;

Установить очищенные пластины на их место в емкостях с соблюдением нужного зазора между каждой;

Сделать герметичным корпус, запаять снятую крышку;

Заполнить банки электролитом нужной плотности;

Провести проверку работоспособности АКБ, «подогнать» плотность жидкости к одному уровню во всех банках, не допуская разнос более, чем 0,01 кг/куб. см и концентрацию электролита не ниже 1,25, но не выше 1,31 кг/куб

см.

Для EFB батарей этот способ не применим, поскольку каждая группа электродов отдельно запаяна в сепаратор, предназначенный для предотвращения осыпания пластин.

В этой конструкции различается плотность электролита в банке и самом пакете (сепараторе), что испортит устройство после нарушения целостности. Этот фактор не дает провести механическую десульфатацию.

Химические присадки

Суть процесса заключается во введении в полость банок с электролитом специальных присадок с химическим составом, воздействующим на сульфаты кальция или свинца. В ходе зарядки растворы с присадками замедляют образование на электродах солевого налета, что возвращает до практически номинального заряда АКБ.

Чаще всего выбирают «Трилон-Б», однако не на всех батареях этот раствор одинаково эффективно срабатывает. Зависит реакция от особенностей конструкции аккумулятора, модели и технических параметров. Вероятность того, что химический способ десульфатации сработает — 50 на 50.

Состав «Трилона-Б» включает 5% аммиака, 2% кислоты органической производной от соли натрия, дистиллят. Эти компоненты к свинцу инертны, зато хорошо реагируют с налетом на электродах. В промышленности такой раствор применяется для превращения нерастворимых солей в растворимые.

Порядок проведения химической десульфатации:

• В соответствии с приведенными выше пропорциями готовится раствор «Трилон-Б»
• Аккумулятор заряжается полностью
• 2-3 раза производится промывка дистиллятом банок АКБ
• Не менее часа раствор должен провести в полости банок, чтобы закончились химические реакции и прекратились выделяться газы
• Неактивный раствор по завершению реакций сливается (откачивается без переворачивания устройства)
• 1-2 раза промывают с помощью дистиллированной воды внутреннюю часть банок
• Новый электролит, плотностью 1,25-1,27 кг/куб. см, заливается в каждую банку, проверяется его плотность и подгоняется к одному значению с разносом не более 0,01 кг/куб. см для каждой емкости
• АКБ заряжается полностью, корректируется концентрация жидкости

Электрохимический способ

Наиболее продуктивным способом десульфатации считается электрохимический, который осуществляется специальным зарядным устройством.

Суть электрической десульфатации заключается в пропускании через электролит тока с более высокими показателями, чем номинальные значения АКБ. Это приводит к естественному растворению в окружающей пластины жидкости скоплений свинцовых или кальциевых солей и растворение в ней, повышая плотность электролита. Это приводит показатели аккумулятора в норму.

Почему происходит сульфатация аккумулятора?

Если аккумуляторная батарея часто используется во время неполной зарядки, то постепенно она теряет емкость из-за такого явления, как сульфатация пластин, но что это такое и что значит для аккумулятора, знают не все. Рассмотрим химические реакции, протекающие в процессе сульфатации.

При эксплуатации на пластины аккумуляторов оседает сульфат свинца. Постепенная потеря заряда характеризуется такой химической реакцией: Pb + 2H2SO4 + PbO2 → 2PbSO4 + 2H2O. Это означает, что свинцовые пластины с оксидом свинца на поверхности вступают в контакт друг с другом, и в этой реакции участвует также серная кислота. В итоге образуется сульфат свинца, а также вода.

Во время подключения к «Вымпел 55» или другому зарядному устройству батареи реакция происходит с точностью до наоборот, и сульфат свинца исчезает, а плотность электролита повышается. Но не всегда до конца, он может так и остаться на пластинах, особенно если аккумулятор далеко не новый. Таким образом, полезная поверхность аккумулятора загрязняется и уменьшается. Сульфат свинца имеет плохую электропроводимость, и емкость сульфатированной АКБ уменьшается.

Из-за чего сульфатация может происходить быстрее и чаще:

• автомобиль долго простаивает без использования;
• аккумулятор редко заряжают от сети, таким образом уменьшая количество обратных реакций;
• АКБ долго хранится в состоянии полной разрядки;
• разрядка «в ноль» — современные кальциевые аккумуляторы таковы, что их электроды в этом случае покрываются сульфатом кальция и перестают заряжаться до конца;
• наоборот, перезаряд аккумулятора — длительное поддержание аккумулятора подключенным к сети;
• работа в «городском режиме» — частые запуски и короткие периоды в движении;
• работа в «экстремальных» условиях — слишком низкой или слишком высокой (от +40оС) температуре воздуха.

Как определить, что пластины сульфатированы? В первую очередь это замечают, когда аккумулятор начинает терять емкость. Начав исследовать причины этого, можно обнаружить на пластинах АКБ специфический белый налет, по виду напоминающий снег. Другие признаки — нагрев пластин, кипение аккумулятора при зарядке раньше времени, слишком высокий потенциал на электродах. Все это означает, что наступило время для десульфатации — если, конечно, вы хотите избежать полной замены аккумулятора авто.

Схема с асинхронной гармоникой тока

Принцип формирования сигнала

Убирать кристаллы серного свинца с пластин позволяет меняющийся по величине и направлению электрический ток. Форма его гармоники имеет несимметричный, но повторяющийся характер.

Зарядный ток каждой полуволны должен обеспечивать нормальное протекание набора емкости аккумулятором, а разрядный — стряхивать образующиеся примеси PbSO4 с пластин и, одновременно, не препятствовать заряду. Их оптимальное соотношение по амплитуде составляет 10:1.

Схема зарядного устройства с асимметричным током

Самодельное зарядное устройство не требует при изготовлении дефицитных, дорогих деталей. Для его сборки потребуются:

• трансформатор Т1;
• реле напряжения К1;
• амперметр pA1;
• транзистор VT1;
• диоды VD1 и VD2;
• стабилитрон VD3;
• резисторы;
• предохранители;
• выключатель SA1.

Конструкция трансформатора напряжения

Можно использовать любую заводскую модель или собрать его своими руками по технологии, описанной в статье об импульсном паяльнике Момент. Главное условие — трансформатор должен преобразовывать напряжение сети 220 в 25 вольт, иметь мощность от 250 ватт.

Эти нагрузки выбираются для возможности проведения ускоренного заряда токами в 10 ампер. Если отсутствует необходимость использования такого режима, то допустимо создавать зарядное устройство на 5А и обойтись трансформатором напряжения на 130 ватт.

Предохранитель стороны 220

Выполняет задачи защиты от коротких замыканий в схеме и токов перегрузок трансформатора. Достаточно использовать плавкую вставку на 1 ампер или чуть больше.

Предохранитель выходной цепи

Защищает зарядное устройство от возникновения аварий внутренних цепей между пластин аккумулятора. Плавкая вставка подбирается с учетом выбранного рабочего режима на 5 или 10 ампер.

Причины сульфатации аккумулятора

Разряжаясь, электролит взаимодействует с поверхностью решеток электрода, в результате чего образуются вышеупомянутые сульфаты, то есть происходить сульфатация пластин. Когда батарея начинает заряжаться, запускается обратная реакция. Если батарея эксплуатируется в соответствии с нормами изготовителя, то количество сульфатов не достигает критических значений, из-за которых обратное преобразование либо невозможно, либо происходит не полностью.

Причины, способствующие повышенной сульфатации АКБ:

• Глубокий разряд. Как было сказано ранее, сульфатация естественным образом происходит в процессе разрядки. Если же разрядить батарею до критического состояния, образовавшийся слой сульфатов будет в значительной степени препятствовать протеканию электрохимических реакций при попытке зарядить аккумулятор. Это обусловлено меньшей интенсивностью проникновения электронов и слабым реагированием рабочей массы пластин.
• Эксплуатация на холоде. При низких температурах химические процессы, образующие электричество, протекают медленнее. Это особенно сказывается при стартерных нагрузках, когда необходима значительная сила тока. В тоже время скорость заряда холодной батареи заметно ниже, чем при нормальных температурах. Прибавим к этому повышенную нагрузку на АКБ оборудованием автомобиля в зимний период: обогрев стекол, отопительные вентиляторы, более интенсивное использование осветительных приборов, значительный расход энергии при пуске холодного двигателя. В результате повышается вероятность доведения батареи до глубокого разряда со всеми вытекающими последствиями.
• Перегрев. Высокие температуры также не способствуют продолжительной работе батареи. Летом температура под капотом порой достигает 70˚C. При таких значениях электрохимические процессы протекают значительно интенсивнее, и сульфатация пластин аккумулятора также происходит в больших масштабах. В обслуживаемых батареях вода из электролита испаряется, что является причиной понижения его уровня в банках и последующему осушению электродов. Данный процесс также ускоряет сульфатацию.
• Повышение концентрации электролита. Некоторые автовладельцы, обнаружив недостаточный уровень или концентрацию электролита, пытаются исправить положение добавляя в него серную кислоту либо ее раствор. Подобные действия только усугубят ситуацию и приведут к еще большему образованию сульфатов на решетках электродов.
• Длительное хранение слабо заряженного аккумулятора. Свинцово кислотные батареи подвержены саморазрядке, которая протекает более интенсивно в случае протечек электролита (в обслуживаемых АКБ) с последующим образованием пленки на крышке. Потери примерно составляют 30% в год для полностью работоспособного заряженного устройства. При этом сульфатация пластин будет тем более интенсивна, чем меньше фактический заряд. Хранить следует только полностью заряженный аккумулятор с ЭДС не ниже 12,6V, плотностью электролита 1,26г/см3. Оптимальная температура хранения – около 0˚C.

Помимо этого, на сульфатацию батареи влияют частые и продолжительные разрядные нагрузки большими токами (например, стартерные), долив в электролит обычной воды вместо дистиллированной, некорректная работа генератора автомобиля и его электрооборудования, неправильная зарядка.

Причины сульфатации пластин аккумулятора автомобиля

Как было сказано выше, основной причиной сульфатации является глубокий разряд аккумулятора, но вовсе не единственной. Рассмотрим подробно все имеющиеся причины:

Глубокий разряд аккумулятора. Если проанализировать описанный выше процесс налипания на пластины аккумулятора «кристаллов», можно сделать вывод, что при глубоком разряде АКБ сульфатация возникает непременно. Исправить ситуацию позволит полный заряд аккумулятора, но даже при нем батарея немного потеряет в емкости

Важно знать, что допустив 1-3 раза полный разряд аккумулятора, можно сразу искать ему замену, поскольку больше необходимую емкость он набрать не сможет;

Низкие температуры и короткие поездки. Автолюбителям хорошо известно, что в морозную погоду нужно в первую очередь заботиться о сохранности аккумулятора

Как таковая низкая температура не сказывается на процессе сульфатации пластин, но она влияет косвенно. В холодное время года для пуска двигателя путем раскрутки стартера требуется больше энергии, чем при положительной температуре окружающей среды. Кроме того, в холод аккумулятор во время поездки хуже заряжается. Особенно данная проблема актуальна, когда речь идет о коротких поездках. По сути, при пуске двигателя водитель тратит большое количество энергии, после чего через 15-20 минут глушит двигатель, и автомобиль не успевает достаточно прогреться и зарядить аккумулятор;

Высокая температура. Не только низкая температура окружающей среды негативно сказывается на аккумуляторе, но и высокая. В жаркое время года аккумулятору приходится работать при температуре выше 60 градусов по Цельсию. Из-за столь высоких температур все химические процессы в нем протекают быстрее, в том числе и сульфатация. Поэтому в жаркое время года рекомендуется поддерживать аккумулятор максимально заряженным, чтобы на пластинах не образовывался налет;

Использование концентрированного электролита или серной кислоты. Некоторые водители пытаются устранить скопившийся на пластинах налет при помощи концентрированной серной кислоты или электролита. Так делать ни в коем случае нельзя. Таким образом не удастся «растопить» образовавшиеся «кристаллы», а только усугубится процесс их формирования;

Хранение разряженного аккумулятора. Еще одна оплошность, которой грешат неопытные водители. Как известно, химические процессы в аккумуляторе не останавливаются, даже когда он отключен от потребителя. Соответственно, если поставить батарею на хранение разряженной на несколько месяцев, она за это время потеряет некоторую емкость. Как мы выяснили выше, при потере емкости и происходит налипание на пластины сульфата свинца, то есть процесс сульфатации. А поскольку отсутствует заряд аккумулятора, «растапливаться кристаллы» не будут, и велик риск возникновения критической сульфатации, при которой восстановить емкость батареи более не удастся.

Как можно видеть из описанного выше, большая часть причин – это просто катализаторы сульфатации. По сути, она происходит в аккумуляторной батарее все время, но только при критической сульфатации ситуация становится практически необратимой для аккумулятора.

Физические и химические методы десульфатации

Вообще-то все популярные способы десульфатации подразделяют на две группы: электрохимические, то есть с использованием специальных ЗУ, и все остальные. Начнём с рассмотрения последней группы, поскольку считается, что такие способы более эффективны, но применимы далеко не всегда.

Физическая чистка

Аккумуляторы с разборной конструкцией встречаются чрезвычайно редко, и с их десульфатацией возникает меньше всего проблем: разобрал, почистил пластины, собрал.

Но что делать, если АКБ неразборный? В интернете можно найти подробные инструкции, как разрезать батарею вверху, чтобы изъять крышку вместе с пластинами.

Но нужно понимать, какие сложности возникнут во время его сборки, ведь корпус аккумулятора должен быть идеально герметичным, и обеспечить такую герметичность будет очень непростой задачей. Так что схема десульфатации аккумулятора своими руками посредством нарушения целостности его конструкции применима только при наличии «прямых» рук и всегда связана с определённым риском.

Использование специальных средств

Методы десульфатации свинцовых аккумуляторов с использованием химических присадок имеют немало поклонников, но и здесь имеется ряд ограничений.

Чаще всего говорят о средстве «Трилон Б», продаваемом в виде порошка белого цвета, который нужно использовать в виде водного раствора согласно инструкции (на 1 л. воды 100 г. вещества).

В состав «Трилона» входят вещества, инертные к металлам, в том числе свинцу, но активно реагирующие с солями металлов, разрушая их. Средство активно используется в промышленности для разрушения нерастворимых солей.

Но относительно использования средства для восстановления аккумуляторов отзывы весьма противоречивы – вы можете действительно избавиться от сульфатации пластин, но велик шанс того, что после такой обработки батарею придётся выбрасывать. Рекомендуется использовать «Трилон Б» только при невысокой степени десульфатации АКБ.

Рассмотрим пошагово, как провести десульфатацию батареи в домашних условиях:

• готовим водный раствор «Трилона Б»;
• удаляем электролит;
• сразу же заливаем в банки химсредство и закрываем их пробками;
• по прошествии 40-60 минут сливаем раствор «Трилона» и несколько раз промываем пластины водой;
• заливаем свежий электролит номинальной плотности.

Вероятность того, что в результате ёмкость АКБ повысится, достаточно высока, но в случае сильно изношенных батарей с осыпавшимися пластинами при промывке может возникнуть ситуация их замыкания. Да и сами пластины в результате воздействия «Трилона» могут посыпаться окончательно.

Десульфатация с помощью соды

Использование раствора пищевой соды также способно избавить пластины от налёта сульфата свинца, но эффективность этого метода заведомо ниже, чем у «Трилона»

Перед тем, как сделать десульфатацию, убедитесь в том, что при приготовлении раствора использовалась «мягкая» вода, содержащая минимальное количество примесей в виде солей, это важно. Сам алгоритм ничем не отличается от описанного выше

Расхожее мнение о возможности проведения десульфатации дистиллированной водой не соответствует действительно – она химически нейтральна и может использоваться разве что для промывки аккумулятора.

Как провести десульфатацию

Своевременно выполненная десульфатация аккумуляторных батарей поможет замедлить естественный процесс их старения. Все используемые для этого методы можно разделить на три типа:

1. Электрический — десульфатация с использованием зарядного устройства.
2. Химический.
3. Механический.

В качестве профилактики иногда практикуют периодическое добавление специальных присадок, предотвращающих образование сульфатного камня. Это вполне рабочий вариант, но есть один нюанс — при этом происходит незначительное разрушение пластин, а значит, сокращение срока службы элемента. Поэтому подробно остановимся на классических вариантах.

Электрический

Использование ЗУ — дешевый способ восстановления аккумулятора в домашних условиях. При этом пользоваться следует зарядниками, на которых имеется функция регулировки напряжения и силы тока. Для тех, кто знает, что такое десульфатация, порядок действий таков:

1. Уровень электролита повышается до необходимого уровня. Для этого используется исключительно дистиллированная вода. На подключенном зарядном устройстве выставляется напряжение 14 В с силой тока 1 А, и на 8 часов запускается режим десульфатации. После этого проводим замеры. Если плотность электролита не повысилась, а напряжение не достигло отметки 10 В, то аккумулятор не подлежит восстановлению. В противном случае можно продолжать.
2. В течение суток отключенная батарея отдыхает.
3. На устройстве напряжение оставляем на прежнем уровне, а силу тока увеличиваем до 2,5 А. Вновь зарядка продолжается 8 часов, по прошествии которых напряжение должно подняться до 12,8 В, а плотность электролита — до 1,13 г/см³.
4. Аккумулятор разряжается до девяти вольт, для этого к нему на 8 часов подключают лампу дальнего света с машины.
5. Процесс необходимо продолжать до тех пор, пока показатель плотности не поднимется до 1,28 г/см³. В результате этих действий происходит растворение камня и укрепление электролита кислотным остатком SO4.

Таким методом можно своими силами повысить емкость аккумулятора на 80, а иногда и на 90%, пользуясь простым зарядным устройством. Однако так проблема сульфатации может быть устранена только на свинцовых батареях. Для кальциевых или гелиевых источников питания данный способ неприемлем.

Химический

Чаще всего проблема может быть устранена Трилоном Б (динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты). Это белый порошок, 100 г которого растворяется в одном литре воды. Полученный раствор предназначен для растворения солей металлов, которые затем удаляются из аккумулятора в жидком виде.

Справедливости ради надо сказать, что в многочисленных отзывах по поводу использования данного средства можно найти высказывания как «за», так и «против». Кто-то утверждает, что оно эффективно убирает налет, тогда как другие говорят, что раствор Трилона окончательно добивает аккумулятор.

Выбор должен каждый сделать сам для себя, а алгоритм применения следующий:

1. Из банок батареи сливаем весь электролит.
2. В еще влажную полость вливаем готовый чистящий раствор.
3. Выдерживаем не больше 60 минут. При этом надо помнить, что процесс очистки может сопровождаться кипением с активным выделением пара.
4. По истечении оговоренного времени смесь сливаем, а внутренность аккумулятора промываем чистой водой. Для достижения лучшего эффекта рекомендуется сделать это несколько раз.
5. Банки заливаем электролитом, имеющим плотность 1,27 г/см³.

Если батарея несильно изношена, то работоспособность АКБ должна восстановиться. На форумах есть информация, что исправить проблему можно и с помощью пищевой соды. Порядок действий аналогичен вышеописанному за исключением нескольких нюансов:

• в 100 г мягкой воды растворяем 3 ч. л. соды;
• получившуюся смесь доводим до кипения и заливаем в аккумулятор в горячем виде.

Дальнейшие действия полностью идентичны.

Физический способ

Десульфатация пластин данным способом — это рискованный и трудоемкий процесс. Хотя на форумах большое количество отчетов гаражных умельцев, которые благополучно выполнили эту операцию. По их словам, сделали они это так:

• разрезали верхнюю часть корпуса батареи;
• извлекли из банок пакеты пластин и разобрали их;
• произвели физическую очистку поверхности пластин от сульфата свинца;
• выполнили сборку.

В нашем представлении овчинка выделки не стоит. К тому же всегда существует риск сильно повредить пластины, разрезая корпус. Мало того, электролит и его пары вредны не только для кожи человека, но и для его дыхательных путей.