🧪❄️👎 Не повышается плотность электролита при зарядке Ca/Ca АКБ

Специфика кальциевого аккумулятора не позволяет установить его на автомобиль и забыть о нём на 5 лет. С ним регулярно возникают проблемы — не заряжается до 100%, внезапно теряет ёмкость и пусковые характеристики, замерзает, умирает от короткого замыкания ячеек… Этот материал посвящён наиболее распространённой "болезни" Ca/Ca АКБ — когда после обычной подзарядки плотность электролита гораздо меньше, чем 1,27…1,28 г/см³.

Предыстория

Эта статья — одна из многих на сайте Авто без СТО, написанная на основании моего личного опыта. В 2021 году вышел материал о подзарядке кальциевого аккумулятора, которому тогда было всего 2 года. Сейчас 2024 год и эта АКБ до сих пор в строю. То есть, ей уже 5 лет. Аккумулятор эксплуатируется в очень неблагоприятных условиях. Езжу на машине я мало и недалеко. Заряжаться полностью от генератора АКБ не успевает. Поэтому я, как осведомлённый пользователь, регулярно подзаряжаю её при помощи стационарного зарядного устройства.

Примечание. Сначала в моём распоряжении был самодельный блок питания с возможностью регулировки напряжения. Именно это устройство фигурировало в мастер-классе о подзарядке 3 года назад. Сейчас у меня есть новый "комбайн", собранный на базе модулей RIDEN RD6006P и ATORCH DL24. Первый — это прецизионный лабораторный блок питания. Второй — популярная недорогая электронная нагрузка. Объединив эти два модуля, я получил многофункциональный прибор для обслуживания и проверки аккумуляторов.

Сейчас зима. Сложный период для автомобиля. Особенно для АКБ. Прямо в новогоднюю ночь моя машина меня подвела — отказалась заводиться. По опыту я сразу определил, что проблема в стартере. Он издавал один клацающий звук и больше ничего не происходило. Напряжение АКБ в норме. Просадки во время запуска двигателя нет.

Поскольку в новогодние праздники возиться со стартером желания не было, отнёс его на диагностику и ремонт местному автоэлектрику. С учётом времени года он пообещал вернуть его через два дня. Чтобы не терять время, решил уделить внимание своему 5-летнему аккумулятору. И вот тут и поджидала меня неприятность.

Снял АКБ с автомобиля и первым делом очистил корпус от пыли и грязи. Зарядил своим "комбайном" так, как сам же давно описывал в статье о зарядке кальциевых аккумуляторов. Поскольку было время (стартер ещё в ремонте), решил разрядить АКБ, чтобы проверить реальную ёмкость и оценить состояние "старичка".

Примечание. Измерение ёмкости всех АКБ, которые проходят через мои руки (например, этот новый аккумулятор), осуществляю так, как написано в актуальном ГОСТ. То есть, разряжаю током 0,05С до напряжения 10,5 В. Делать так постоянно с одним и тем же аккумулятором я категорически не рекомендую, так как глубокие разряды пагубно сказываются на ресурсе кальциевых АКБ. Разряжайте до 12,0 В, а полученное значение ёмкости умножайте на 2. Разница будет на уровне погрешности измерений.

Электронная нагрузка показала ёмкость всего 17 А*ч! Это при номинале 60 А*ч. Да, аккумулятору 5 лет. Но при таких показателях он вообще не должен крутить стартер. А он справлялся с этой работой на все 100% даже в сильный мороз.

Решаю зарядить АКБ обычным способом и проверить плотность электролита. Зарядил. Кстати, аккумулятор принял почти те же самые 17 А*ч. Чуть больше. Измеряю плотность электролита во всех ячейках, и сразу же понимаю, в чём проблема…

Конец этой истории вы узнаете позже, в процессе ознакомления с материалом.

Признаки проблемы

Современные автолюбители очень редко измеряют плотность электролита. Даже если конструкция аккумулятора позволяет это делать. У многих вообще установлены необслуживаемые АКБ, плотность электролита в которых оценить вообще невозможно. Счастливые люди…

Чаще всего об ареометре вспоминают именно в таких ситуациях, которую я описал в предыстории. Аккумулятор снят с автомобиля и заряжен обычным способом или вообще автоматическим зарядным устройством. Вроде бы всё прошло нормально, но… Процесс зарядки закончился слишком быстро. Не за 18-20 часов, а за 4-6 часов (читайте мой материал о времени зарядки АКБ). Это уже должно насторожить. У аккумуляторов со встроенным индикатором он не зеленеет, оставаясь белым или вообще красным.

Вы берёте ареометр и замеряете плотность электролита. А прибор показывает всего 1,2 г/см³, что соответствует уровню заряда не более 50%. Как же так? Ведь аккумулятор заряжен. Напряжение вышло на требуемые 14,4-14,8 В, а зарядный ток снизился до 0,1-0,3 А.

Почему же плотность не 1,28 г/см³?

Что не нужно спешить делать?

Часто после поверхностного изучения проблемы автолюбители в таких ситуациях спешат предпринять попытки откорректировать плотность электролита следующими способами:

• откачивание части электролита и доливка так называемого корректирующего электролита;
• то же самое, но с добавлением концентрированной серной кислоты;
• откачивание всего имеющегося в батарее электролита и заливка свежего, с нормальной плотностью.

Даже профессиональные аккумуляторщики периодически прибегают к этим методам. Но и они каждый раз говорят о том, что в нынешних реалиях подобных манипуляций следует избегать до последнего. Вплоть до того, что лучше сразу не мучиться, и купить новый аккумулятор. Я много лет тоже придерживаюсь такого же мнения, и неоднократно убеждался в том, что оно разумное. Особенно, если хорошо ориентируешься в современных технологиях изготовления АКБ и вытекающих из этого особенностях эксплуатации.

Не спешите и вы. Не бегите в ближайший автомагазин за корректирующим электролитом или концентрированной серной кислотой. В 90% случаев это закончится тем, что вы пойдёте в автомагазин повторно. Но уже за новым аккумулятором.

Возможные причины

Перед тем, как делать выводы, убедитесь, что:

• во всех отсеках АКБ нормальный уровень электролита (не менее 15-20 мм от пластин);
• вы только что не доливали в аккумулятор дистиллированную воду;
• аккумулятор был заряжен от стационарного зарядного устройства;
• нет признаков короткого замыкания;
• электролит прозрачный (не мутный, не чёрный, не коричневый).

Если уровень электролита ниже нормы, его нужно восполнить дистиллированной водой. После этого обязательно зарядите аккумулятор повторно так, как описано в статьях по ссылкам выше.

Если есть признаки короткого замыкания (о них можно узнать из этого материала) или в АКБ не прозрачный электролит — можете закрывать эту страницу. Лучше почитайте — как выбрать новый аккумулятор и нужно ли его заряжать перед установкой на автомобиль.

Если всё так, как надо, но плотность электролита в районе 1,2 г/см³, то чаще всего этому предшествуют следующие причины:

1. Неправильный заряд.
2. Расслоение электролита.
3. Сульфатация.

Примечание. В моём случае оказалась сульфатация. Это самое сложное и неприятное явление из трёх перечисленных. Плотность электролита во всех ячейках — 1,2 г/см³. Индикатор зарядки даже не белого, а красного цвета. Неправильный заряд я исключаю, так как уверен в своих знаниях об АКБ и в своём оборудовании. Расслоение электролита я тоже исключил. Как определить причину низкой плотности электролита в вашем аккумуляторе, вы узнаете далее. А ещё вы узнаете, что с этим делать.

Неправильный заряд АКБ

Зарядить аккумуляторную батарею неправильно можно несколькими способами. Первый — это использовать простейшее автоматическое или "умное" зарядное устройство. Как правило, такие приборы отключаются раньше, чем нужно, сообщая на дисплее, что аккумулятор заряжен на 100%. Второй способ — заряжать дешёвыми зарядными устройствами, внутри которых нет ничего, кроме трансформатора и двух диодов.

Обычно, если вы всё делаете правильно, плотность электролита оказывается либо в норме, либо недалеко от неё. Если же ареометр упорно показывает не более 1,2 г/см³, то причина однозначно не в алгоритме зарядки.

Расслоение электролита

Примечание. Электролит в свинцовых АКБ состоит из двух компонентов — воды и серной кислоты. Измеряя плотность, мы оцениваем концентрацию серной кислоты, растворённой в воде. Чем её меньше, тем ниже плотность. В процессе разряда АКБ кислота "налипает" на свинцовые пластины в виде сульфата свинца. Когда мы заряжаем аккумулятор, кислота "покидает" пластины, растворяясь в электролите и повышая его плотность.

Серная кислота тяжелее воды. Несмотря на то, что она неплохо растворяется в воде, ей свойственно опускаться под действием силы тяжести в нижнюю часть аккумулятора. В результате плотность электролита в верхних слоях снижается, а в нижних, наоборот, повышается. Это явление называется расслоением или стратификацией электролита.

Поскольку ареометром мы забираем электролит из верхних слоёв, при наличии расслоения его показания вполне могут быть заниженными. Однако здесь есть одна важная особенность. Разница между плотностью "верхнего" и "нижнего" электролита в случае стратификации — незначительная. Обычно 0,01-0,03 г/см³, не более. Если же плотность электролита в заряженном аккумуляторе около 1,2 г/см³, то скорее всего, причина не в расслоении.

Примечание. Как я исключаю расслоение? Во-первых, по слишком низкой плотности электролита, взятого обычным ареометром из верхних слоёв. Во-вторых, я беру электролит из нижней части аккумулятора, и сравниваю показатели. Чтобы достать "нижний" электролит, достаточно приспособить тонкую трубочку (я использую трубочку от WD-40) к шприцу, пипетке или ареометру. Поскольку я зарядил свой аккумулятор с последующим перемешиванием электролита, плотность "нижнего" и "верхнего" электролита оказалась равной — 1,2 г/см³.

Если в вашем случае, всё же, признаки стратификации, методы её устранения описаны в материалах о подзарядке кальциевого аккумулятора и индикаторе заряда на сайте Авто без СТО.

Сульфатация

Сульфатация — это нормальное явление для свинцово-кислотного аккумулятора. Она возникает всегда, когда АКБ разряжается. Однако существует такое понятие, как необратимая сульфатация. Это когда сульфат свинца на пластинах не распадается в процессе зарядки АКБ. Происходит такое с сульфатом, который слишком долго пробыл на пластинах. Кристаллы в результате укрупнились и затвердели. При обычной зарядке АКБ они не разрушаются. Соответственно, серная кислота не возвращается в электролит, из-за чего его плотность не повышается до нормы.

Диагностировать сульфатацию можно двумя простыми способами:

1. Зарядите АКБ и измерьте плотность электролита. Если показания ареометра далеки от нормы, это признак необратимой сульфатации.
2. Посмотрите на пластины внутри АКБ после зарядки. Если на них отчётливо виден светло-серый налёт, то это и есть нерастворившийся сульфат свинца.

Почему сульфатация — это плохо?

Во-первых, аккумулятор не в состоянии накапливать тот объём энергии, на который он рассчитан. Другими словами, вместо 60 А*ч он может накапливать, как в моём случае, всего 17 А*ч. Вторая цифра зависит от того, насколько давно началась необратимая сульфатация и при каких условиях это происходило.

Во-вторых, снижаются пусковые характеристики аккумулятора. Вместо заявленных на этикетке 400-700 А пускового тока он будет выдавать в разы меньше. В хороший мороз этого может не хватить, чтобы сдвинуть с места стартер и запустить двигатель.

В-третьих, повышается температура замерзания электролита, поскольку в нём слабая концентрация кислоты. А замерзание АКБ часто заканчивается коротким замыканием, деформацией пластин и разрушением корпуса. Если температура замерзания электролита плотностью 1,265 г/см³ -60 градусов Цельсия, то при плотности 1,2 г/см³ он начнёт превращаться в лёд при -24 градусах мороза.

Как правильно зарядить аккумулятор?

Чтобы зарядить аккумулятор правильно, нужно:

1. Знать его тип.
2. Иметь зарядное устройство с возможностью регулировки и контроля параметров заряда.
3. Заряжать хотя бы так, как описано в соответствующих типу АКБ материалах на сайте Авто без СТО.

Правильным можно также считать заряд, выполненный с соблюдением инструкции по эксплуатации конкретного аккумулятора.

Как устранить расслоение электролита?

Чтобы устранить расслоение электролита, его необходимо перемешать. Самый простой и правильный способ сделать это — подавать на заряженный аккумулятор напряжение 16,2-16,5 В в течение 40-60 минут. Также можно набирать более плотный электролит в нижней части АКБ и выливать его сверху. Однако второй метод не стоит использовать, если вашему аккумулятору более 3 лет. На его дне, скорее всего, много мусора, попадание которого на пластины может привести к короткому замыканию.

Как устранять расслоение электролита я категорически не советую? Не нужно пытаться перемешать электролит потряхиванием или раскачиванием аккумулятора. Ни в коем случае не переворачивайте АКБ, чтобы слить весь электролит, перемешать его в какой-то ёмкости и залить обратно.

Как выполнить десульфатацию?

Самый адекватный способ повышения плотности электролита — это десульфатация. Я уже описывал это мероприятие пару лет назад. Однако за это время у меня появились новые знания и свежий личный опыт. Поэтому считайте данный материал более актуальным, чем моя старая статья о десульфатации (хотя она тоже неплохая).

Сейчас я предлагаю изучить три метода десульфатации:

1. При помощи специального зарядного устройства.
2. Классический контрольно-тренировочный цикл.
3. Упрощённый контрольно-тренировочный цикл.

Примечание. Лично я обычно комбинирую второй способ с третьим. Однако надо понимать, что от выбранного вами способа будет сильно зависеть потраченное время. У меня время есть. Специальных зарядных устройств я не приветствую, поскольку предпочитаю сам контролировать процесс. Потому действую не спеша, применяя свой "комбайн" для обслуживания АКБ, упомянутый выше.

Специальное зарядное устройство

Это самый простой и быстрый способ. Но при условии, что купленное вами зарядное устройство действительно обладает необходимым функционалом. Я не буду здесь приводить примеры моделей таких устройств. Мои статьи читают люди из разных стран, и таких названий вы можете просто не обнаружить в местных интернет-магазинах. Я лишь вкратце расскажу, что надо искать.

Под специальным зарядным устройством я подразумеваю прибор, в который разработчиком заложена функция десульфатации. Некоторые называют этот процесс "контрольно-тренировочный цикл", "тренировка", "восстановление" АКБ. По сути эти все понятия равнозначные и зарядные устройства работают по одному и тому же алгоритму. С различиями в деталях, не сильно влияющих на результат.

Принцип работы таких устройств в режиме десульфатации очень простой. Прибор заряжает АКБ некоторое время, затем либо останавливает процесс, либо дополнительно осуществляет разрядку. Называется этот процесс циклом заряда-разряда. Прибор повторяет этот цикл много раз, пока не будут достигнуты условия, выставленные пользователем в настройках. Либо пока процесс не будет остановлен вручную. Зависит от конфигурации и функциональности зарядного устройства.

Чтобы выполнить десульфатацию и повысить плотность электролита этим способом, найдите такой прибор, и просто следуйте инструкциям в руководстве по эксплуатации. Повторю, что это самый простой и быстрый способ. Но при условии, что купленный вами прибор не оказался фейком с примитивной начинкой и многообещающими надписями на корпусе.

Примечание. Любое "умное" зарядное устройство с функцией десульфатации можно легко проверить. Подключите его к вашему аккумулятору и настройте так, как указано в инструкции от производителя. Далее возьмите простой мультиметр, включите его в режим измерения постоянного напряжения и подсоедините щупы к выводам АКБ. Наблюдайте за показаниями прибора. Если напряжение периодически повышается и понижается — значит есть все шансы, что зарядное устройство действительно "тренирует" ваш аккумулятор. Проверяйте даже те зарядные устройства, у которых есть встроенные измерительные приборы. Часто они показывают не происходящую картину, а введённые вами настройки или задаваемые программой цифры.

Классический контрольно-тренировочный цикл

Этот способ чуть сложнее и дольше. Для десульфатации АКБ и повышения плотности электролита понадобится:

1. Любое зарядное устройство или блок питания с возможностью регулировки напряжения.
2. Какая-нибудь нагрузка для разрядки АКБ.

Я использую электронную нагрузку моего "комбайна", однако, подойдёт и простая автомобильная лампочка на 20-40 Вт.

Классический контрольно-тренировочный цикл можно выполнять двумя способами.

Первый способ. Зарядите АКБ полностью. Зафиксируйте плотность электролита, чтобы видеть динамику. Разрядите аккумулятор имеющейся нагрузкой до напряжения 12 В (такое напряжение должно быть именно под нагрузкой, а не после её отключения). Повторно измерьте плотность электролита и оцените результат. Если он вас не удовлетворил, повторите разряд-заряд. Если после двух циклов плотность не повысилась хоть на немного — продолжать процедуру бессмысленно. Сульфаты в вашем аккумуляторе настолько прочные, что адекватным методом их уже не разрушить.

Второй способ. Подходит для тех, у кого есть больше времени. Зарядите АКБ и зафиксируйте плотность (возможно, вы уже это сделали). Разрядите аккумулятор до 12 В (под нагрузкой). Далее чередуйте заряд и разряд по несколько минут. Например, 30 минут заряжайте, 30 минут разряжайте. При этом следите, чтобы баланс между током заряда и разряда был положительным. То есть, чтобы по итогу ваш аккумулятор, всё же, зарядился и перестал потреблять ток. Когда заряд будет завершён, оцените плотность электролита и сравните результаты с предыдущими показаниями. Повторяйте до тех пор, пока есть прогресс или будет получена нормальная плотность.

Упрощенный контрольно-тренировочный цикл

Этот способ самый длительный. Однако он позволяет обойтись без принудительной разрядки АКБ. То есть, вам не понадобится электронная нагрузка или автомобильная лампочка. Всё, что нужно, это зарядное устройство или блок питания с возможностью регулировки напряжения.

Алгоритм действий. Зарядите АКБ, как вы обычно это делаете, после чего измерьте плотность электролита. Оставьте аккумулятор на пару часов. Опять подключите к нему зарядное устройство или блок питания, и повторите заряд. Измерьте плотность электролита и сравните с предыдущими показаниями. Возможно, прогресса после первой попытки не будет. Повторяйте двухчасовое отстаивание и заряд. На ночь оставляйте батарею в покое. На следующий день повторяйте то же самое.

Если в вашем аккумуляторе были сульфаты, растворить которые есть хоть какой-то шанс, то вы неизбежно получите положительную динамику. Вопрос только в том, сколько времени у вас на это уйдёт.

Как делаю я?

Поскольку у меня есть полноценный лабораторный блок питания и электронная нагрузка, я поднимаю плотность электролита по следующему алгоритму (напоминаю, у меня кальциевый аккумулятор):

1. Снимаю АКБ с машины в таком состоянии, какое есть.
2. Ставлю на зарядку, ограничивая напряжение и ток — 14,7 В и 3 А.
3. Дожидаюсь, пока ток не снизится до 0,5 А.
4. Ограничиваю ток, уменьшая его в 2 раза (1,5 А).
5. Напряжение повышаю до 16,2 В.
6. Заряжаю до тех пор, пока ток не остаётся стабильным в течение 2 часов. На этом этапе важно не допускать слишком интенсивного бурления электролита. Должно быть умеренное газообразование. Также нельзя допускать нагрев АКБ выше +45 градусов Цельсия. Если у вас будет что-либо из этого, остановите процесс, снизьте напряжение и ток, после чего продолжайте.
7. Измеряю плотность и оцениваю динамику. Если прогресс есть, продолжаю.
8. Разряжаю АКБ током 2-2,5 А в течение 2 часов.
9. Повторяю шаги 2-7. Если впереди ночь, оставляю АКБ в покое. На следующий день продолжаю.
10. Повторяю процедуру до тех пор, пока плотность не поднимется до нормы. Если после 2-3 циклов показания ареометра не изменяются, прекращаю издеваться над аккумулятором.

Что в итоге получилось у меня? Напомню, аккумулятор кальциевый, 5 лет эксплуатировался в неблагоприятных условиях, но регулярно обслуживался. Плотность после первой зарядки стандартным способом была 1,2 г/см³.

В первый день "тренировки" из-за того, что часто отвлекался на другие дела, прогресса так и не увидел.

К концу второго дня, который прошёл более продуктивно, плотность электролита поднялась уже до 1,24 г/см³. На свинцовых пластинах стало гораздо меньше светло-серого налёта. Индикатор заряда на АКБ вместо красного стал белым.

На третий день ареометр показал 1,26 г/см³. Налёта на пластинах практически не было совсем. Индикатор позеленел.

На четвёртый день машина была в эксплуатации. Тренировку пришлось прервать.

Только под конец пятого дня я увидел на ареометре заветные 1,27 г/см³. Индикатор по прежнему зелёного цвета. На пластинах налёта не видно. Проверил электролит на предмет расслоения — плотность равномерная по всему аккумулятору.

Победа!

Кстати. Кому-то может быть интересно, что случилось со стартером. На сайте Авто без СТО есть материал с названием "Стартер щёлкает, но не крутит — 10 неисправностей и ремонт". В моём случае была неисправность №7 из этого материала.

Заключение

Как показал мой личный опыт, повысить плотность электролита (ареометр vs рефрактометр) без вандализма вполне реально. Конечно, не у всех вас получится такой же результат. Надо понимать, что вероятность успеха десульфатации зависит от многих факторов. От состояния конкретного аккумулятора, имеющегося оборудования, свободного времени… Настоятельно советую заниматься обслуживанием АКБ регулярно и при температуре окружающей среды +20…+25 градусов по Цельсию. Также будьте готовы потратить достаточно много времени. Мне понадобилось 5 дней, что является средним результатом.

В завершение привожу одну культовую цитату из старой компьютерной игры. "Я уже говорил тебе, что такое безумие? Безумие — это точное повторение одного и того же действия раз за разом в надежде на изменение. Смекаете, как это относится к десульфатации?