У всех аккумуляторов есть срок годности, с многочисленными циклами заряда-разряда и множеством проработанных часов аккумулятор теряет свою емкость и держит заряд все меньше и меньше.
Со временем емкость аккумулятора настолько падает что дальнейшая его эксплуатация стает невозможна.
Вероятно у многих уже накопились аккумуляторы от бесперебойников (UPS), систем сигнализаций и аварийного освещения.

В множестве бытовой и офисной техники находятся свинцово-кислотные аккумуляторы, и в независимости от марки аккумулятора и технологии производства, будь то обычный обслуживаемый автомобильный аккумулятор, AGM, гелевий (GEL) или маленький аккумулятор от фонарика, все они имеют свинцовые пластины и кислотный электролит.
По окончание эксплуатации такие аккумуляторы выбрасывать нельзя потому как они содержат свинец, в основном их ждет судьба утилизации где свинец извлекают и перерабатывают.
Но все же, не смотря на то что такие аккумуляторы в основном "необслужываемые", можно попытаться их восстановить вернув им прежнюю емкость и использовать еще некоторое время.

В этой статье я расскажу о том как восстановить 12вольтовый аккумулятор от UPSa на 7ah , но способ подойдет для любого кислотного аккумулятора. Но хочу предупредить что данные меры не следует производить на полностью рабочем аккумуляторе, так как на исправном аккумуляторе добиться восстановления емкости можно всего лишь правильным способом зарядки.

Итак берем аккумулятор, в данном случае старый и разряженный, поддеваем отверткой пластмассовою крышку. Скорее всего она точечно приклеена к корпусу.

Подняв крышку видим шесть резиновых колпачков, их задача не обслуживание аккумулятора, а стравливания образующихся при зарядке и работе газов, но мы воспользуемся ними в наших целях.

Снимаем колпачки и в каждое отверстие, с помощью шприца, наливаем 3мл дистиллированной воды, следует заметить что другая вода не годится для этого. А дистиллированную воду можно легко найти в аптеке или на авторынке, в самом крайнем случае может подойти талая вода от снега или чистая дождевая.

После того как мы долили воду, ставим аккумулятор на зарядку и заряжать его будем с помощью лабораторного (регулируемого) блока питания.
Подбираем напряжения пока не появляются какие то значения зарядного тока. Если аккумулятор в плохом состояние то зарядного тока может не наблюдаться, поначалу, вообще.
Напряжения надо повышать, пока не появится зарядный ток хотя бы в 10-20мА. Добившись таких значений зарядного тока нужно быть внимательным, так как ток будет со временем расти и придется постоянно уменьшать напряжение.
Когда ток дойдет до 100мА дальше напряжения уменьшать не надо. А когда ток заряда дойдет до 200мА нужно отключить аккумулятор на 12 часов.

Дальше снова подключаем аккумулятор на зарядку, напряжение должно быть таким чтоб ток зарядки для нашего 7ah аккумулятора был в 600мА. Также, постоянно наблюдая, поддерживаем заданный ток на протяжении 4 часов. Но смотрим за тем чтоб напряжение зарядки, для 12вольтового аккумулятора, было не больше 15-16 вольт.
После зарядки, спустя примерно час, аккумулятор нужно разрядить до 11 вольт, сделать это можно с помощью любой 12вольтовой лампочки (например на 15ват).

После разрядки аккумулятор нужно снова зарядить с током в 600мА. Лучше всего проделать такую процедуру несколько раз, то есть несколько циклов заряд-разряд.

Скорее всего вернуть номинальную не получится, так как сульфатация пластин уже понизила его ресурс, а к тому же имеют место быть и другие пагубные процессы. Но аккумулятор можно будет дальше использовать в штатном режиме и емкости для этого будет достаточно.

По поводу быстрого износа аккумуляторов в бесперебойниках, было замечено следующие причины. Находясь в одном корпусе с бесперебойником, аккумулятор постоянно поддается пассивному нагреву от активных элементов (силовых транзисторов) которые кстати говоря нагреваются до 60-70 градусов! Постоянный прогрев аккумулятора ведет к быстрому испарению электролита.
В дешевых, а порой и даже некоторых дорогих моделях UPSов отсутствует термокомпенсация заряда, то есть напряжение заряда выставлено на 13,8 вольта, но это допустимо для 10-15градусов, а для 25 градусов, а в корпусе порой и намного больше, напряжение заряда должно быть максимум 13,2-13,5 вольта!
Хорошим решением будет вынести аккумулятор за пределы корпуса, если хотите продлить его срок службы.

Также сказывается "постоянный маленький под заряд" бесперебойником, 13.5 вольтами и токе в 300мА. Такая подзарядка призводит к тому что когда кончается активная губчатая масса внутри аккумулятора то начинается реакция в его электродах что призводит к тому что свинец токоотводов на (+) становится коричневым (PbO2) а на (-) стает "губчатым".
Таким образом, при постоянном пере заряде, мы получаем разрушение токоотводов и "кипение" электролита с выделением водорода и кислорода, что приводит к увеличению концентрации электролита, что опять способствует разрушению электродов. Получается такой замкнутый процесс что призводит быстрому расходу ресурса аккумулятора.
Кроме того такой заряд (пере заряд) большим напряжением и током от которого электролит "кипит" - переводит свинец токоотводов в порошковый оксид свинца который со временем осыпается и может даже замыкать пластины.

При активном использование (частом заряде), рекомендуется раз в год доливать в аккумулятор дистиллированную воду.

Доливать только на полностью заряженный аккумулятор с контролем как уровня электролита так и напряжения. Некоем случае не переливать, лучше ее не долить потому как назад отбирать ее нельзя, потому что отсасывая электролит вы лишаете аккумулятор серной кислоты и в последствие концентрация меняется. Думаю понятно что серная кислота нелетучая поэтому в процессе "кипения" во время зарядки, она вся остается внутри аккумулятора - выходит только водород и кислород.

На клеммы подключаем цифровой вольтметр и шприцем на 5мл с иглой заливаем в каждую банку по 2-3мл дистиллированной воды, одновременно светя внутрь фонариком чтобы остановиться если вода перестала впитываться - после заливки 2-3мл смотрите в банку - увидите как вода быстро впитывается, а напряжение на вольтметре падает (на доли вольта). Повторяем доливку для каждой банки с паузами на впитывание по 10-20сек(примерно) до тех пор пока не увидите что "стекломаты" уже влажные - то есть вода уже не впитывается.

После доливки осматриваем нет ли перелива в каждой банке аккумулятора, вытираем весь корпус, устанавливаем на место резиновые колпачки и приклеиваем на место крышку.
Так как аккумулятор после доливки показывают примерно 50-70% зарядки, вам надо его зарядить. Но зарядку нужно осуществлять или регулируемым блоком питания или же бесперебойником или штатным устройством, но под присмотром, то есть во время зарядки необходимо пронаблюдать за состоянием аккумулятора (нужно видеть верх аккумулятора). В случае с бесперебойником, для этого придется сделать удлинители и вывести аккумулятор за пределы корпуса UPSa.

Под аккумулятор подстелем салфетки или целлофановые мешочки, заряжаем до 100% и смотрим, не протекает из какой либо банки электролит. Если вдруг такое произошло, прекращаем зарядку и убираем салфеткой подтеки. С помощью салфетки смоченной в растворе соды - очищаем корпус, все впадины и клеммы куда попал электролит, для того чтоб нейтрализовать кислоту.
Находим банку откуда произошло "выкипание" и смотрим, если в окошке видно электролит, отсасываем излишки шприцем, а потом аккуратно и плавно заправляем этот электролит обратно внутрь волокна. Часто случается что электролит после доливки не равномерно впитался и вскипел вверх.
При повторной зарядке наблюдаем за аккумулятором как описано выше и если "проблемная" банка аккумулятора снова начнет "изливаться" при зарядке, излишки электролита придется удалить из банки.
Также под осмотром следует проделать хотя бы 2-3 полных цикла разряда-заряда, если все прошло отлично и нет никаких подтеков, аккумулятор не греется (легкий нагрев при заряде не в счет), то аккумулятор можно собирать в корпус.

Ну а теперь рассмотрим особо кардинальные способы реанимации свинцово-кислотных аккумуляторов

Из аккумулятора сливается весь электролит, а внутренности промываются сначала пару раз горячей водой, а потом уже горячим раствором соды (3ч.л соды на 100мл воды) оставив в аккумуляторе раствор на 20 минут. Процесс можно повторить несколько раз, а вконце хорошенько промыв от остатков раствора соды - заливают новый электролит.
Дальше аккумулятор сутку заряжают, а спустя, в течение 10 дней, по 6 часов вдень.
Для автомобильных аккумуляторов током до 10 ампер и напряжением 14-16 вольт.

Второй способ это обратная зарядка, для этой процедуры понадобится мощный источник напряжения, для автомобильных аккумуляторов например сварочный аппарат, рекомендуемый ток - 80ампер напряжением 20 вольт.
Делают переполюсовку, то есть плюс к минусу а минус к плюсу и на протяжение пол часа "кипятят" аккумулятор с его родным электролитом, после чего электролит сливают и промывают аккумулятор горячей водой.
Дальше заливают новый электролит и соблюдая новую полярность, на протяжение сутки заряжают током 10-15 ампер.

Но самый эффективный способ делается с помощью хим. веществ.
Из полностью заряженного аккумулятора сливают электролит и после неоднократной промывки водой, заливают аммиачный раствор трилона Б (ЭТИЛЕНДИАМИНТЕТРАУКСУСНОКИСЛОГО натрия), содержащий 2 весовых процента трилона Б и 5 процентов аммиака. Происходит процесс десульфатации на протяжение 40 - 60 минут, на протяжение которого с небольшими брызгами выделяется газ. По прекращению такого газообразования можно судить о завершение процесса. При особо сильной сульфатации аммиачный раствор трилона Б следует залить снова, убрав перед этим отработавший.
Вконце процедуры внутренности аккумулятора тщательно промывают несколько раз дистиллированной водой и заливают новый электролит нужной плотности. Аккумулятор заряжают стандартным способом до номинальной емкости.
По поводу аммиачного раствора трилона Б, его можно разыскать в химических лабораториях и хранить в герметичных емкостях в темном месте.

А вообще если интересно то состав электролита которые выпускают фирмы Lighting, Electrol, Blitz, akkumulad, Phonix, Toniolyt и некоторые другие, это водный раствор серной кислоты (350-450гр. на литр) с прибавлением сернокислых солей магния, алюминия, натрия, аммония. В составе электролита фирмы Gruconnin кроме того содержатся калиевые квасцы и медный купорос.

После восстановления аккумулятор можно заряжать обычным для данного типа способом (например в UPSe) и не допускать разряда ниже 11вольт.
В многих бесперебойниках присутствует функция "калибровка АКБ" с помощью которой можно осуществлять циклы разряд-заряда. Подключив на выходе бесперебойника нагрузку в 50% от максимума ИБП, запускаем эту функцию и бесперебойник разряжает АКБ до 25% а потом заряжает до 100%

Ну а на совсем примитивном примере зарядка такого аккумулятора выглядит так:
На аккумулятор подается стабилизированное напряжение 14.5 вольта, через проволочный переменный резистор большой мощности или через стабилизатор тока.
Ток заряда расчсчитывается по простой формуле: емкость аккумулятора разделяем на 10, например для аккумулятора в 7ah будет - 700мА. И на стабилизаторе тока или с помощью переменного проволочного резистора необходимо выставить ток в 700мА. Ну а в процессе зарядки ток начнет падать и нужно будет уменьшать сопротивления резистора, со временем ручка резистора придет до упора в начальное положение и сопротивление резистора будет равно нулю. Ток будет дальше постепенно уменьшатся до нуля пока напряжение на аккумуляторе не станет постоянным - 14.5 вольта. Аккумулятор заряжен.
Дополнительную информацию по "правильной" зарядке аккумуляторов можно найти

светлые кристаллы на пластинах - это сульфатация

Отдельная "банка" батарея аккумулятора подвергалась постоянному недозаряду и в результате покрыта сульфатами, ее внутреннее сопротивление росло с каждым глубоким циклом, чтоб привело к тому что, во время заряда она стала "закипать" раньше всех, из-за потери емкости и выведения электролита в нерастворимые сульфаты.
Плюсовые пластины и их решетки превратились по консистенции в порошок, в следствие постоянного подзаряда бесперебойником в режиме "стенд-бай".

Свинцово кислотные аккумуляторы кроме автомобилей, мотоциклов и разнообразной бытовой техники, где только не встречаются и в фонариках и в часах и даже в самой мелкой электронике. И если вам попал в руки такой "нерабочий" свинцово-кислотный аккумулятор без опознавательных знаков и вы не знаете какое напряжение он должен выдавать в рабочем состояние. Это легко можно узнать по количеству банок в аккумуляторе. Отыщите защитную крышку на корпусе аккумулятора и снимите ее. Вы увидите колпачки для стравливание газа. по их количеству станет понятно на сколько "банок" данный аккумулятор.
1 банка - 2вольта (полностью заряженная - 2.17 вольта), то есть если колпачка 2 значит аккумулятор на 4 вольта.
Полностью разряженная банка аккумулятора должна быть не ниже 1.8 вольта, ниже разряжать нельзя!

Ну а вконце дам небольшую идею, для тех кому не хватает средств на покупку новых аккумуляторов. Найдите в вашем городе фирмы которые занимаются компьютерной техникой и УПСами (бесперебойниками для котлов, аккумуляторами для систем сигнализаций), договоритесь с ними чтоб они не выбрасывали старые аккумуляторы от бесперебойников а отдавали вам возможно по символической цене.
Практика показывает что половина AGM (гелевых) аккумуляторов можно восстановить если не до 100% то до 80-90% точно! А это еще пару лет отличной работы аккумулятора в вашем устройстве.

История

Свинцовый аккумулятор разработал в 1859-1860 годах Гастон Планте, сотрудник лаборатории Александра Беккереля . В 1878 году Камилл Фор усовершенствовал его конструкцию, покрыв пластины аккумулятора свинцовым суриком .

Принцип действия

Принцип работы свинцово-кислотных аккумуляторов основан на электрохимических реакциях свинца и диоксида свинца в сернокислотной среде.

Энергия возникает в результате взаимодействия оксида свинца и серной кислоты до сульфата (классическая версия). Проведенные в СССР исследования показали, что внутри свинцового аккумулятора протекает как минимум ~60 реакций, порядка 20 из которых протекают без участия кислоты электролита (нехимические)

Во время разряда происходит восстановление диоксида свинца на катоде и окисление свинца на аноде . При заряде протекают обратные реакции, к которым в конце заряда добавляется реакция электролиза воды, сопровождающаяся выделением кислорода на положительном электроде и водорода - на отрицательном.

Химическая реакция (слева направо - разряд, справа налево - заряд):

В итоге получается, что при разряде аккумулятора расходуется серная кислота из электролита (и плотность электролита падает, а при заряде, серная кислота выделяется в раствор электролита из сульфатов, плотность электролита растёт). В конце заряда, при некоторых критических значениях концентрации сульфата свинца у электродов, начинает преобладать процесс электролиза воды. При этом на катоде выделяется водород , на аноде - кислород . При заряде не стоит допускать электролиза воды, в противном случае необходимо её долить для восполнения потерянного в ходе электролиза количества.

Устройство

Элемент свинцово-кислотного аккумулятора состоит из электродов (положительных и отрицательных) и разделительных изоляторов (сепараторов), которые погружены в электролит . Электроды представляют собой свинцовые решётки. У положительных активным веществом является перекись свинца (PbO 2), у отрицательных активным веществом является губчатый свинец .

На самом деле электроды выполнены не из чистого свинца, а из сплава с добавлением сурьмы в количестве 1-2 % для повышения прочности и примесей. Иногда в качестве легирующего компонента используются соли кальция, в обеих пластинах, или только в положительных. Применение солей кальция вносит не только положительные но и много отрицательных моментов в эксплуатацию свинцового аккумулятора, например, у такого аккумулятора при глубоких разрядах существенно и необратимо снижается емкость.

Электроды погружены в электролит, состоящий из разбавленной дистиллированной водой серной кислоты (H 2 SO 4). Наибольшая проводимость этого раствора наблюдается при комнатной температуре (что означает наименьшее внутреннее сопротивление и наименьшие внутренние потери) и при его плотности 1,23 г/см³

Однако на практике, часто в районах с холодным климатом применяются и более высокие концентрации серной кислоты, до 1,29 −1,31 г/см³.

Существуют экспериментальные разработки аккумуляторов где свинцовые решетки заменяют вспененным карбоном , покрытым тонкой свинцовой пленкой. Используя меньшее количество свинца и распределив его по большой площади, батарею удалось сделать не только компактной и легкой, но и значительно более эффективной - помимо большего КПД, она заряжается значительно быстрее традиционных аккумуляторов.

В результате каждой реакции образуется нерастворимое вещество - сернокислый свинец PbSO 4 , осаждающийся на пластинах, который образует диэлектрический слой между токоотводами и активной массой. Это один из факторов, влияющий на срок службы свинцово-кислотной аккумуляторной батареи.

Основными процессами износа свинцово-кислотных аккумуляторов являются:

Хотя батарею, вышедшую из строя по причине физического разрушения пластин, самому починить нельзя, некоторые источники описывают химические растворы и прочие способы способные «десульфатировать» пластины. Простой но вредный для жизни аккумулятора способ предполагает использование раствора сульфата магния . Раствор заливается в секции после чего батарею разряжают и заряжают несколько раз. Сульфат свинца и прочие остатки химической реакции осыпаются при этом на дно батареи, что может привести к замыканию секции поэтому обработанные секции желательно промыть и заполнить новым электролитом номинальной плотности. Это позволяет несколько продлить срок использования устройства. Если батарея имеет одну или несколько секций которые не работают (то есть не дают 2.17 вольта - например если корпус имеет трещины) возможно соединить две (или больше) батареи последовательно: к плюсовому контакту первой батареи подключаем плюсовой провод потребителя, к минусовому контакту второй батареи - минусовой провод потребителя, а две оставшихся контакта батареи соединяются кабелем. Такая батарея имеет суммарное напряжение работающих секций и поэтому количество работающих секций должно быть не более шести - то есть необходимо слить электролит из излишних секций. Такой вариант подходит для транспортных средств с большим моторным отсеком.

Вторичная переработка

Вторичная переработка для этого вида аккумуляторов играет важную роль, так как свинец, содержащийся в аккумуляторах является тяжелым металлом и наносит серьёзный вред при попадании в окружающую среду. Свинец и его соли должны быть переработаны на специальных предприятиях для возможности его вторичного использования.

Выброшенные аккумуляторы часто используются как источник свинца для кустарной переплавки, например, в рыболовные грузила, дробь или гири. Для этого из аккумулятора сливается электролит, остатки нейтрализуются промыванием каким-либо безвредным основанием (например, гидрокарбонатом натрия), после чего корпус батареи разбивается и извлекается металлический свинец .

См. также

Примечания

Ссылки

• ГОСТ 15596-82
• ГОСТ Р 53165-2008 Батареи аккумуляторные свинцовые стартерные для автотракторной техники. Общие технические условия. Взамен ГОСТ 959-2002 и ГОСТ 29111-91
• Видео, демонстрирующее принцип работы аккумулятора на YouTube
• Обслуживание и Восстановление свинцовых АКБ системы AGM"

6.5.1. Устройство и принцип действия кислотного аккумуляторного элемента.

Электролитическая диссоциация – это распад молекул серной кислоты под действием молекул воды. H 2 ЅO 4 2Н + + ЅO 4 − − , в результате в воде образуются ионы независимо, есть ли в растворе пластины. В целом раствор электрически нейтральный. Если этот раствор - электролит, залить в конструкцию, состоящую из набора положительных и отрицательных пластин, разделенных секторами и помещенных в эбонитовую емкость, закрытую крышкой с выводами положительных пластин и отрицательных пластин, получим элемент положительного аккумулятора.

Образование ионов в электролите

В результате взаимодействия электролита с атомами свинца отрицательной пластины некоторое количество атомов свинца ионизируется. При этом двухзарядные положительные ионы свинца переходят в электролит, а на поверхности отрицательной пластины от каждого атома свинца остается по два электрона, поэтому отрицательная пластина заряжена отрицательно относительно электролита. В результате взаимодействия активного вещества пластины с электролитом на обеих пластинах образуются электрические заряды.

Рис.6.5. Устройство кислотного аккумулятора

На положительной - четырехзарядные ионы свинца, на отрицательной - электроны.

Такое состояние элемента может находиться теоретически сколь угодно долго, пока не будет замкнута цепь на потребитель электроэнергии. Как только замкнем цепь электроны с отрицательной пластины перемещаются к положительной пластине по внешней цепи. Каждый атом свинца отрицательной пластины отдает два электрона. Они переходят на положительную пластину и соединяются с (Pb++++), образуя ион свинца (Pb++) двухзарядный, который соединяясь с положительным остатком ЅO 4 ¯ ¯ образует молекулу сульфата свинца (PbЅO 4). Так как растворимость сульфата мала, то раствор становится перенасыщенным и сульфат выпадает на (+) пластине в виде кристаллов, одновременно около положительной пластины образуются молекулы воды PbO 2 + 4Н + ЅO 4 ¯ ¯ +2е- → PbЅO 4 +2Н 2 О

На отрицательной пластине Pb ++ + ЅO 4 ¯ ¯ −2е- → PbЅO 4

Каждый элемент обладает емкостью в АЧ. Это количество электричества, отдаваемого элементом до конечного разряда 1,8В. Емкость зависит от количества активных веществ. При прохождении количества электричества, равному одному фарадею на образование сульфата свинца у отрицательной пластины будет израсходовано 103,6 гр свинца. 1Фарадей-26,8 А.Ч. атомный и молекулярный вес свинца равен 207,21 а в реакции у отрицательных пластин участвуют два электрона, то грамм эквивалент свинца равен

а при отдаче 1 А.Ч. в 26,8 раза свинца будет меньше, т.е.3,6 г.

Таким же образом можно найти, что при отдаче 1 А.Ч. из положительной пластины на образование сульфата свинца будет израсходовано 4,46 г двуокиси свинца, а в электролите из 3,66 г образуется 0,672 г воды.

Номинальное напряжение 1 элемента составляет 2,1 В рабочее напряжение в начале разряда быстро достигает 2 В, затем постепенно снижается до конечного = 1,8 В. Если продолжать разряд, оно дойдет до 0.

6.5.2. Общие правила эксплуатации кислотных аккумуляторных батарей

1. Поддерживать уровень электролита 12÷15м

2. Не допускать разряд ниже 1,75 В.

3. Заряд производить до полной емкости

4. Регулярно производить перезаряды аккумулятора.

5. Не допускать пребывание аккумулятора в полуразряженном состоянии.

6. Регулярноочищать поверхность аккумулятора от грязи и окислов.

7. Не допускать загрязнения электролита.

8. Не допускать перезарядки и не заряжать током выше нормированного.

10. Не допускать во время заряда повышение температуры аккумуляторной батареи свыше +45ºС. Необходимо прерывать заряды и давать аккумулятору остыть до +30ºС.

11. Эксплуатационная плотность электролита определяется приведенной к +15ºС и должна отличаться не более чем на ±50.

12. После заливания электролита в аккумулятор дать ему постоять 4-6 часов.

13. Зарядный ток определяется по таблицам в зависимости от емкости аккумуляторной батареи.

14. При зарядке аккумуляторной батареи в судовых условиях предварительно включается вентиляция.

Изобретенный французским физиком Рэймондом Луи Гастоном Планте в 1859 году, свинцово-кислотный аккумулятор был первым аккумулятором для коммерческого использования. Сегодня, заливные свинцово-кислотные аккумуляторы широко используется в автомобилях, электропогрузчиках, источниках бесперебойного питания (ИБП).

Заливные свинцово-кислотные батареи состоят из свинцовых пластин, выступающих в качестве электродов, погруженных в воду и серную кислоту. Эти батареи требуют некоторого технического обслуживания за счет потери водорода с течением времени.

В середине 1970-х годов, исследователи разработали необслуживаемые свинцово-кислотные аккумуляторы, которые могут работать в любом положении в пространстве. Жидкий электролит был заменен увлажненными сепараторами и была решена проблема изоляции. Были добавлены предохранительные клапаны, которые сделали возможным удаление воздуха во время заряда и разряда. Тем не менее, необслуживаемые батареи стоят дороже и имеют более короткий срок эксплуатации, чем заливные батареи.

Свинцово-кислотные батареи могут иметь жидкий или гелеобразный электролит.

В зависимости от областей применения, появились два обозначения свинцово-кислотно батарей. Это небольшие герметичные свинцово-кислотные (SLA , sealed lead acid ) батареи и большие клапанные регулируемые свинцово-кислотные (VRLA , valve regulated lead acid ) батареи . Конструктивно, обе батареи одинаковы. (Некоторые могут возразить, что название «герметичная свинцово-кислотная батарея » является неправильным, потому что свинцово-кислотный аккумулятор не может быть полностью герметичен. Я соглашусь — это действительно так, название не совсем корректное, но это не мешает ему быть широкораспространенным). Я сделаю акцент на портативных батареях, поэтому буду ориентироваться на SLA .

В отличие от заливной свинцово-кислотной батареи, как SLA , так и VRLA имеют низкий потенциал перенапряжения, чтобы исключить выделение газа во время зарядки. Перезаряд вызывает газообразование и обезвоживание батареи. Следовательно, эти батареи не могут быть заряжены до их полного потенциала.

Свинцово-кислотные батареи не имеют эффекта памяти. Если оставить аккумулятор на подзарядке в течение длительного времени, то это не вызывает его повреждения. Время удержания заряда свинцово-кислотным аккумулятором является лучшим среди различных типов аккумуляторных батарей. В то время, как никель-кадмиевая батарея саморазряжается примерно на 40 процентов от ее накопленной энергии за три месяца, SLA саморазряжается на ту же величину в течение одного года. SLA являются относительно недорогими источниками энергии.

SLA не поддается быстрой зарядке — типичный цикл заряда длится 8-16 часов.

SLA всегда должны храниться в заряженном состоянии. Оставив батарею в разряженном состоянии, вы запустите в ней процесс под названием сульфатация (по сути, это окисление и кристаллизация), что может привести к невозможности ее последующей перезарядки.

В отличие от никель-кадмиевых аккумуляторов, SLA не любит глубокого разряда. Полный разряд вызывает дополнительную деформацию, и каждый цикл лишает батарею небольшого количества мощности. Эта спадающая характеристика износа относится и к другим химическим батареям в той или иной степени. Для того, чтобы предотвратить частые глубокие разряды батареи, лучше использовать SLA несколько большей, чем требуется емкости.

В зависимости от глубины разряда и рабочей температуры, SLA обеспечивает от 200 до 300 циклов заряда/разряда. Основной причиной столь относительно короткого жизненного цикла является коррозия сетки положительного электрода, истощение активного материала и расширение плюсовых пластин. Эти изменения более ярко выражены при более высоких рабочих температурах.

Оптимальной рабочей температурой для батарей SLA и VRLA , является температура в 25°C . Как правило, повышение температуры на 8°C сокращает срок службы батареи в два раза. VRLA , работающая в течение 10 лет при 25°C проработает только 5 лет при 33°C, и чуть более года при температуре 42°C.

Среди современных аккумуляторных батарей, семейство свинцово-кислотных аккумуляторов имеет самую низкую плотность энергии, которая измеряется в Ватт/кг, что делает его непригодным для портативных устройств, которым требуется компактный источник питания. Кроме того, КПД таких аккумуляторов при низких температурах оставляет желать лучшего.

Свинцово-кислотные батареи хорошо работают на высоких импульсных токах. Полная мощность может быть выдана в нагрузку за короткое время. Это делает их идеальными для использования там, где может внезапно понадобиться большое количество энергии. Именно поэтому они используются для электрического запуска двигателей внутреннего сгорания в большинстве транспортных средств.

С точки зрения утилизации, SLA является менее вредными, чем никель-кадмиевые батареи, но высокое содержание свинца делает SLA неэкологичными.

Преимущества свинцово-кислотных аккумуляторов

• Недорогие и простые в изготовлении — с точки зрения затрат на Вт·ч, SLA является наименее дорогими. Например, аккумулятор 12В емкостью 3.2 А·ч, имеющий размеры 134x67x60мм, стоит порядка 400 рублей.
• Зрелая, надежная и хорошо освоеная технология — при правильном использовании, SL A достаточно долговечны
• Низкий саморазряд — скорость саморазряда является одной из самой низких в аккумуляторных системах (3-20% в месяц)
• Низкие требования к обслуживанию — нет эффекта памяти, нет необходимости доливать электролит
• Способность к большой токоотдаче. Для упомянутого выше аккумулятора с C = 3.2 А·ч токоотдача составляет не менее 16А. Аккумулятор отдает большой пусковой ток в нагрузку, при этом не просаживая напряжение питания.

Недостатки свинцово-кислотных аккумуляторов

• Не могут храниться в разряженном состоянии
• Высокая чувствительность к изменению температуры — влияет и на продолжительность работы и на срок жизни аккумулятора
• Низкая плотность энергии — слабая весо-энергетическая плотность аккумулятора ограничивает область применения стационарными и колесными приложениями, поэтому их целесообразно использовать только в больших и средних по размерам роботах (если уж говорить о роботах)
• Позволяет только ограниченное количество полных циклов разряда — хорошо подходит для резервных приложений, в которых происходят только случайные глубокие разряды
• Экологически вредные — электролит и содержание свинца делают их небезопасными для окружающей среды
• Транспортные ограничения для заливных свинцово-кислотных батарей — в случае аварии может произойти утечка кислоты

Типичные характеристики свинцово-кислотных аккумуляторов

Приведу типичные значения параметров, встречающиеся для необслуживаемых 6 и 12 вольтовых батарей с емкостью порядка 0.8-7 А·ч:

• Теоретическая энергоемкость: 135 Вт·ч/кг
• Удельная энергоемкость: 30-60 Вт·ч/кг
• Удельная энергоплотность: 1250 Вт·ч/дм 3
• ЭДС заряженного аккумулятора: 2.11В
• Рабочее напряжение: 2.1В (3 или 6 секций дают стандартные 6.3 или 12.6В)
• Напряжение полностью разряженного аккумулятора: 1.75-1.8В (на одну секцию). Более низкий заряд не допускается

Напряжение	Заряд
12.70В	100%
12.46В	80%
12.24В	55%
12.00В	25%
11.90В	0%

• Рабочая температура: от -40 до +40ºС
• КПД: 80-90%

Стационарные кислотные аккумуляторные батареи на подстанциях и в производственных цехах промышленных и других предприятий должны устанавливаться в соответствии с требованиями ПУЭ. Устанавливать кислотные и щелочные аккумуляторные батареи в одном помещении запрещается .

Стены, потолки, двери, оконные переплеты, металлические конструкции, стеллажи и другие части помещения, предназначенного для установки кислотных аккумуляторных батарей, должны быть окрашены кислотостойкой краской. Вентиляционные короба должны быть окрашены с наружной и внутренней стороны.

Для освещения таких помещений применяются светильники, установленные во взрывозащищенной арматуре. Выключатели, штепсельные розетки и предохранители должны располагаться вне аккумуляторного помещения. Осветительная электропроводка выполняется проводом в кислотостойкой оболочке.

Напряжение на шинах оперативного постоянного тока в нормальных эксплуатационных условиях поддерживается на 5 % выше номинального напряжения токоприемников.

Аккумуляторная установка должна быть укомплектована: принципиальными и монтажными электрическими схемами соединений; денсиметрами (ареометрами) и термометрами для измерения плотности и температуры электролита; переносным вольтметром постоянного тока с пределами измерения 0—3 В; переносной герметичной лампой с предохранительной сеткой или аккумуляторным фонарем; кружкой из химически стойкого материала с носиком (или кувшином) вместимостью 1,5—2 л для приготовления электролита и доливки его в сосуды; предохранительными стеклами для покрытия элементов; кислотостойким костюмом, резиновым фартуком, резиновыми перчатками и сапогами, защитными очками; раствором соды для кислотных батарей и борной кислоты или уксусной эссенции для щелочных батарей; переносной перемычкой для шунтирования элементов батареи.

Для установок без постоянного оперативного персонала допускается все вышеперечисленное иметь в привозимом комплекте.

При приемке вновь смонтированной или вышедшей из капитального ремонта аккумуляторной батареи проверяются: наличие документов на монтаж или капитальный ремонт аккумуляторной батареи (технического отчета); емкость батарей (током 3— 5 А или 10-часовым режимом разряда); качество электролита; плотность электролита и напряжение элементов в конце заряда и разряда батарей; сопротивление изоляции батареи относительно земли; исправность отдельных элементов; исправность приточно-вытяжной вентиляции; соответствие строительной части аккумуляторных помещений требованиям ПУЭ.

Кислотные батареи, работающие по методам постоянного подзаряда или «заряд—разряд», подвергаются уравнительному заряду (перезаряду) 1 раз в 3 мес напряжением 2,3—2,35 В на элемент до достижения установившегося значения плотности электролита во всех элементах 1,2—1,21 г/см3. Продолжительность дозаряда зависит от состояния батареи, но не менее 6 ч.

Заряжать и разряжать батарею допускается током не выше максимального, гарантированного для данной батареи. Температура электролита в конце заряда должна быть не выше +40 °С. Во время уравнительного заряда батарее необходимо сообщить не менее трехкратной номинальной емкости. Кроме того, на подстанциях 1 раз в 3 мес проверяется работоспособность батарей по падению напряжения при кратковременном включении тока.

Приточно-вытяжная вентиляция помещения включается перед началом заряда аккумуляторной батареи и отключается после полного удаления газов не ранее чем через 1,5 ч после окончания заряда, а при работе по методу постоянного подзаряда — по мере необходимости в соответствии с местной инструкцией.

Измерения напряжения, плотности и температуры электролита каждого элемента стационарных аккумуляторных батарей выполняются не реже 1 раза в месяц.

При понижении напряжения на элементах кислотной аккумуляторной батареи до 1,8 В разряд батареи прекращают, а батарею ставят на заряд. Оставлять батарею разряженной более чем на 12 ч нельзя, так как при этом понижается емкость аккумуляторов.

Приступая к заряду аккумуляторной батареи сначала включают приточно-вытяжную вентиляцию помещения и проверяют ее действие, затем батарею подсоединяют к зарядному агрегату, соблюдая полярность полюсов. Значение зарядного тока в начале процесса заряда батареи берут из таблиц, рекомендованных в инструкции заводом-изготовителем (примерно на 20 % больше номинального значения зарядного тока). При этом режиме зарядка продолжается до тех пор, пока напряжение на аккумуляторах не станет равным 2,4 В. Затем зарядный ток уменьшают вдвое, процесс зарядки продолжается до его окончания. Зарядку считают законченной, если напряжение на элементах достигает 2,6—2,8 В и больше не увеличивается, а плотность электролита 1,20—1,21 г/см3 не изменяется в течение часа. В это время наблюдается «кипение» электролита обеих полярностей.

При зарядке кислотной аккумуляторной батареи контролируют температуру электролита. При достижении +40 °С заряд прекращают и дают электролиту остыть до +30 °С. Одновременно измеряют плотность электролита и напряжение на зажимах отдельных элементов. Высокая температура электролита ускоряет износ элементов и увеличивает их саморазряд. Низкая температура повышает вязкость электролита, которая ухудшает процесс разряда и уменьшает емкость элементов. Поэтому температуру в элементах аккумуляторной батареи поддерживают на уровне не менее +10 При зарядке может оказаться, что отдельные элементы кислотной аккумуляторной батареи заряжены не полностью; такие элементы подлежат дозарядке отдельно.

Кислотную аккумуляторную батарею нельзя разряжать до глубокого разряда, который вызывает сульфатацию. При сульфатации на пластинах свинцового аккумулятора образуются сплошные массы сульфата свинца, которые закупоривают поры в пластинах. В связи с этим затрудняется прохождение электролита, что препятствует восстановлению аккумулятора в условиях нормального заряда. При нормальном разряде на пластинах образуется мелкозернистый сульфат свинца, который не препятствует последующему восстановлению аккумуляторов при заряде. Плотность электролита в конце заряда достигает значения 1,15— 1,17 г/см3.
Плотность электролита измеряется с помощью денсиметра (ариометра). В процессе эксплуатации уровень электролита постепенно понижается и время от времени его доливают.

Дежурный персонал осуществляет систематическое наблюдение за условиями эксплуатации кислотной аккумуляторной батареи (все данные о токе, напряжении, плотности электролита, температуре заносят в протоколы в соответствии с заводской инструкцией).

Осмотр аккумуляторной батареи производится: дежурным персоналом — 1 раз в сутки; мастером или начальником подстанции — 2 раза в мес; на подстанциях без постоянного дежурного персонала — эксплуатационным персоналом одновременно с осмотром оборудования, а также специально выделенным лицом — по графику, утвержденному главным энергетиком предприятия.

Для увеличения срока службы кислотных аккумуляторных батарей их эксплуатацию осуществляют в режиме постоянного подзаряда (подключение заряженной батареи параллельно с зарядным устройством). Это обусловлено тем, что при работе кислотной аккумуляторной батареи по методу заряд — разряд (питание нагрузки заряженной аккумуляторной батареей с последующим зарядом ее после разрядки) износ положительных пластин аккумуляторов происходит значительно быстрее, чем при режиме постоянного подзаряда.

Преимуществом режима постоянного подзаряда является то, что аккумуляторная пластина постоянно находится в состоянии полного заряда и может в любой момент обеспечить нормальное питание нагрузки.
При эксплуатации кислотных батарей не все аккумуляторы имеют одинаковый саморазряд. Причиной этого могут быть неодинаковые температурные условия (различное расстояние от отопительных приборов), а также разная степень загрязнения электролита в аккумуляторах. Аккумуляторы, имеющие большой саморазряд (отстающие), подвержены более глубокой сульфатации. Поэтому кислотные батареи 1 раз в 3 мес подвергают уравнительному заряду.

Текущий ремонт аккумуляторной батареи проводится по системе ППТОР, но не реже 1 раза в год.

При текущем ремонте аккумуляторной батареи осуществляются: проверка состояния пластин и замена их в отдельных элементах (при необходимости); замена части сепараторов; удаление шлама из элементов; проверка качества электролита; проверка состояния стеллажей и их изоляции относительно земли; устранение других неисправностей аккумуляторной батареи; проверка и ремонт строительной части помещения.
Все работы при эксплуатации кислотных аккумуляторных батарей в период операции с кислотой и электролитом проводят в резиновых сапогах, фартуке, перчатках и шерстяной спецодежде. Для защиты глаз обязательны предохранительные очки. Возле рабочего места всегда должен находиться 5 %-ный раствор питьевой соды для промывки пораженных кислотой или электролитом участков кожи.

Капитальный ремонт батареи проводится по системе ППТОР, но не реже 1 раза в 3 года.