🧪❄️👎 Не підвищується щільність електроліту при зарядці Ca/Ca АКБ

Специфіка кальцієвого акумулятора не дозволяє встановити його на автомобіль та забути про нього на 5 років. З ним регулярно виникають проблеми — не заряджається до 100%, раптово втрачає ємність і пускові характеристики, замерзає, помирає від короткого замикання. Цей матеріал присвячений найбільш поширеній "хворобі" Ca/Ca АКБ — коли після звичайної підзарядки щільність електроліту набагато менша, ніж 1,27...1,28 г/см³.

Передісторія

Ця стаття є однією з багатьох на сайті Авто без СТО, написаною на підставі мого особистого досвіду. В 2021 році вийшов матеріал про підзарядку кальцієвого акумулятора, якому тоді було лише 2 роки. Нині 2024 рік і ця АКБ досі у строю. Тобто їй уже 5 років. Акумулятор експлуатується у дуже несприятливих умовах. Їжджу на машині я мало й недалеко. Заряджатися повністю від генератора АКБ не встигає. Тому я, як обізнаний користувач, регулярно заряджаю її за допомогою стаціонарного зарядного пристрою.

Примітка. Спочатку у моєму розпорядженні був саморобний блок живлення з можливістю регулювання напруги. Саме цей пристрій фігурував у майстер-класі про підзарядку 3 роки тому. Зараз у мене є новий "комбайн", зібраний на базі модулів RIDEN RD6006P та ATORCH DL24. Перший – це прецизійний лабораторний блок живлення. Другий — популярне недороге електронне навантаження. Об'єднавши ці два модулі, я отримав багатофункціональний прилад для обслуговування та перевірки акумуляторів.

Зараз зима. Складний період для автомобіля. Особливо для АКБ. Прямо новорічної ночі моя машина мене підвела — відмовилася заводитися. З досвіду я одразу визначив, що проблема у стартері. Він видавав один клацаючий звук і більше нічого не відбувалося. Напруга АКБ у нормі. Просідання під час запуску двигуна немає.

Оскільки у новорічні свята поратися зі стартером бажання не було, відніс його на діагностику та ремонт місцевому автоелектрику. З урахуванням пори року він пообіцяв повернути його за два дні. Щоб не гаяти часу, вирішив приділити увагу своєму 5-річному акумулятору. Ось тут і чекала мене неприємність.

Зняв АКБ з автомобіля і насамперед очистив корпус від пилу та бруду. Зарядив своїм "комбайном" так, як сам давно описував у статті про зарядку кальцієвих акумуляторів. Оскільки був час (стартер ще в ремонті), вирішив розрядити АКБ, щоб перевірити реальну ємність та оцінити стан "старенького".

Примітка. Вимір ємності всіх АКБ, які проходять через мої руки (наприклад, цей новий акумулятор), здійснюю так, як написано в актуальному ГОСТ. Тобто, розряджаю струмом 0,05С до напруги 10,5 В. Робити так постійно з одним і тим же акумулятором я категорично не рекомендую, оскільки глибокі розряди згубно позначаються на ресурсі кальцієвих АКБ. Розряджайте до 12,0 В, а отримане значення ємності множте на 2. Різниця буде на рівні похибки вимірів.

Електронне навантаження показало ємність всього 17 А*год! Це при номіналі 60 А*ч. Так, акумулятору 5 років. Але за таких показників він взагалі не повинен крутити стартер. А він справлявся з цією роботою на всі 100% навіть у сильний мороз.

Вирішую зарядити АКБ звичайним способом та перевірити щільність електроліту. Зарядив. До речі, акумулятор прийняв майже ті самі 17 А*год. Трохи більше. Вимірюю щільність електроліту у всіх відсіках, і відразу ж розумію, в чому проблема…

Кінець цієї історії ви дізнаєтесь пізніше, у процесі ознайомлення з матеріалом.

Ознаки проблеми

Сучасні автолюбителі дуже рідко вимірюють щільність електроліту. Навіть якщо конструкція акумулятора дозволяє це робити. У багатьох встановлені АКБ, що не обслуговуються, щільність електроліту в яких оцінити взагалі неможливо. Щасливі люди…

Найчастіше про ареометр згадують саме в таких ситуаціях, яку я описав у передісторії. Акумулятор знятий з автомобіля і заряджений звичайним способом або автоматичним зарядним пристроєм. Начебто все пройшло нормально, але... Процес зарядки закінчився занадто швидко. Не за 18-20 годин, а за 4-6 годин (читайте мій матеріал про час заряджання АКБ). Це вже має насторожити. У акумуляторів з вбудованим індикатором він не зеленіє, залишаючись білим або червоним.

Ви берете ареометр і заміряєте щільність електроліту. А прилад показує всього 1,2 г/см³, що відповідає рівню заряду не більше 50%. Як же так? Адже акумулятор заряджений. Напруга вийшла на необхідні 14,4-14,8 В, а зарядний струм знизився до 0,1-0,3 А.

Чому ж густина не 1,28 г/см³?

Що не треба поспішати робити?

Часто після поверхневого вивчення проблеми автолюбителі в таких ситуаціях поспішають спробувати відкоригувати щільність електроліту такими способами:

• відкачування частини електроліту та доливання так званого коректуючого електроліту;
• те саме, але з додаванням концентрованої сірчаної кислоти;
• відкачування всього електроліту, що є в батареї, і заливка свіжого, з нормальною щільністю.

Навіть професійні акумуляторники періодично вдаються до цих методів. Але вони щоразу говорять про те, що в нинішніх реаліях подібних маніпуляцій слід уникати до останнього. Аж до того, що краще відразу не мучитися, і купити новий акумулятор. Я багато років теж дотримуюся такої ж думки, і неодноразово переконувався, що вона розумна. Особливо, якщо добре орієнтуєшся в сучасних технологіях виготовлення АКБ і особливостях експлуатації, що випливають з цього.

Не поспішайте й ви. Не біжіть до найближчого автомагазину за коригуючим електролітом або концентрованою сірчаною кислотою. У 90% випадків це закінчиться тим, що ви підете в автомагазин повторно. Але вже за новим акумулятором.

Можливі причини

Перед тим, як робити висновки, переконайтеся, що:

• у всіх відсіках АКБ нормальний рівень електроліту (щонайменше 15-20 мм від пластин);
• ви щойно не доливали в акумулятор дистильовану воду;
• акумулятор був заряджений від стаціонарного зарядного пристрою;
• немає ознак короткого замикання;
• електроліт прозорий (не каламутний, не чорний, коричневий).

Якщо рівень електроліту нижчий за норму, його потрібно доповнити дистильованою водою. Після цього обов'язково зарядіть акумулятор знову так, як описано у статтях за посиланнями вище.

Якщо є ознаки короткого замикання (про них можна дізнатися з цього матеріалу) або в АКБ не прозорий електроліт — можете закривати цю сторінку. Краще почитайте — як вибрати новий акумулятор і чи потрібно його заряджати перед встановленням на автомобіль.

Якщо все так, як треба, але щільність електроліту в районі 1,2 г/см³, то найчастіше цьому передують такі причини:

1. Неправильний заряд.
2. Розшарування електроліту.
3. Сульфатація.

Примітка. У моєму випадку виявилася сульфатація. Це найскладніше і найнеприємніше явище з трьох перерахованих. Щільність електроліту у всіх банках — 1,2  г/см³. Індикатор навіть не білого, а червоного кольору. Неправильний заряд я виключаю, тому що впевнений у своїх знаннях про АКБ та у своєму обладнанні. Розшарування електроліту я також виключив. Як визначити причину низької щільності електроліту у акумуляторі, ви дізнаєтеся далі. А ще ви дізнаєтесь, що з цим робити.

Неправильний заряд АКБ

Зарядити акумулятор неправильно можна кількома способами. Перший — це використовувати найпростіший автоматичний або "розумний" зарядний пристрій. Як правило, такі пристрої відключаються раніше, ніж потрібно, повідомляючи на дисплеї, що акумулятор заряджений на 100%. Другий спосіб — заряджати дешевими зарядними пристроями, всередині яких немає нічого, крім трансформатора та двох діодів.

Зазвичай, якщо ви все робите правильно, густина електроліту виявляється або в нормі, або недалеко від неї. Якщо ж ареометр вперто показує трохи більше 1,2 г/см³, то причина однозначно не в алгоритмі зарядки.

Розшарування електроліту

Примітка. Електроліт у свинцевих АКБ складається з двох компонентів – води та сірчаної кислоти. Вимірюючи густину, ми оцінюємо концентрацію сірчаної кислоти, розчиненої у воді. Чим її менше, тим нижча щільність. У процесі розряду АКБ кислота "налипає" на свинцеві пластини у виді сульфату свинцю. Коли ми заряджаємо акумулятор, кислота "залишає" пластини, розчиняючись в електроліті і підвищуючи його щільність.

Сірчана кислота важча за воду. Незважаючи на те, що вона добре розчиняється у воді, їй властиво опускатися під дією сили тяжіння в нижню частину акумулятора. У результаті щільність електроліту у верхніх шарах знижується, а в нижніх, навпаки, підвищується. Це називається розшаруванням чи стратифікацією електроліту.

Оскільки ареометром ми забираємо електроліт з верхніх шарів, за наявності розшарування його показання можуть бути заниженими. Однак тут є одна важлива особливість. Різниця між щільністю "верхнього" та "нижнього" електроліту у разі стратифікації — незначна. Зазвичай 0,01-0,03 г/см³, не більше. Якщо щільність електроліту в зарядженому акумуляторі близько 1,2 г/см³, то швидше за все, причина не в розшаруванні.

Примітка. Як я виключаю розшарування? По-перше, за дуже низькою щільністю електроліту, взятого звичайним ареометром з верхніх шарів. По-друге, я беру електроліт із нижньої частини акумулятора, і порівнюю показники. Щоб дістати "нижній" електроліт, достатньо пристосувати тонку трубку (я використовую трубочку від WD-40) до шприца, піпетки або ареометра. Оскільки я зарядив свій акумулятор з подальшим перемішуванням електроліту, щільність "нижнього" та "верхнього" електроліту виявилася рівною 1,2 г/см³.

Якщо у вашому випадку, все ж таки, ознаки стратифікації, методи її усунення описані в матеріалах про підзарядку кальцієвого акумулятора та індикатор заряду на сайті Авто без СТО.

Сульфатація

Сульфатація – це нормальне явище для свинцево-кислотного акумулятора. Вона виникає завжди, коли АКБ розряджається. Однак існує таке поняття, як незворотна сульфатація. Це коли сульфат свинцю на пластинах не розпадається в процесі заряджання АКБ. Відбувається таке із сульфатом, який надто довго пробув на пластинах. Кристали в результаті збільшились і затверділи. При звичайній зарядці АКБ вони не руйнуються. Відповідно, сірчана кислота не повертається до електроліту, через що його щільність не підвищується до норми.

Діагностувати сульфатацію можна двома простими способами:

1. Зарядіть АКБ та виміряйте щільність електроліту. Якщо показання ареометра далекі від норми, це ознака незворотної сульфатації.
2. Подивіться на пластини всередині АКБ після заряджання. Якщо на них виразно видно світло-сірий наліт, то це і є сульфат свинцю, що не розчинився.

Чому сульфатація – це погано?

По-перше, акумулятор не може накопичувати той обсяг енергії, на який він розрахований. Іншими словами, замість 60 А*год він може накопичувати, як у моєму випадку, всього 17 А*год. Друга цифра залежить від того, наскільки давно почалася незворотна сульфатація та за яких умов це відбувалося.

По-друге, знижуються пускові характеристики акумулятора. Замість заявлених на етикетці 400-700 А пускового струму він видаватиме у рази менше. У добрий мороз цього може не вистачити, щоб зрушити з місця стартер і запустити двигун.

По-третє, підвищується температура замерзання електроліту, оскільки у ньому слабка концентрація кислоти. А замерзання АКБ часто закінчується коротким замиканням, деформацією пластин та руйнуванням корпусу. Якщо температура замерзання електроліту щільністю 1,265 г/см³ -60 градусів Цельсія, то за щільності 1,2 г/см³ він почне перетворюватися на лід при -24 градусах морозу.

Як правильно зарядити акумулятор?

Щоб правильно зарядити акумулятор, потрібно:

1. Знати його тип.
2. Мати зарядний пристрій із можливістю регулювання та контролю параметрів заряду.
3. Заряджати хоча б так, як описано у відповідних типу АКБ матеріалах на сайті Авто без СТО.

Правильним можна вважати заряд, виконаний з дотриманням інструкції з експлуатації конкретного акумулятора.

Як усунути розшарування електроліту?

Щоб усунути розшарування електроліту, його потрібно перемішати. Найпростіший і правильніший спосіб зробити це — подавати на заряджений акумулятор напругу 16,2-16,5 В протягом 40-60 хвилин. Також можна набирати щільніший електроліт у нижній частині АКБ і виливати його зверху. Однак другий метод не варто використовувати, якщо акумулятору більше 3 років. На його дні, швидше за все, багато сміття, потрапляння якого на пластини може призвести до короткого замикання.

Як усувати розшарування електроліту я категорично не раджу? Не потрібно намагатися перемішати електроліт потряхуванням або розгойдуванням акумулятора. У жодному разі не перевертайте АКБ, щоб злити весь електроліт, перемішати його в якійсь ємності та залити назад.

Як виконати десульфатацію?

Найадекватніший спосіб підвищення щільності електроліту – це десульфатація. Я вже описував цей захід кілька років тому. Однак за цей час у мене з'явилися нові знання та свіжий особистий досвід. Тому вважайте цей матеріал актуальнішим, ніж моя стара стаття про десульфатацію (хоча вона теж непогана).

Зараз я пропоную вивчити три методи десульфатації:

1. За допомогою спеціального зарядного пристрою.
2. Класичний контрольно-тренувальний цикл.
3. Спрощений контрольно-тренувальний цикл.

Примітка. Особисто я зазвичай комбіную другий спосіб із третім. Однак треба розуміти, що від обраного вами способу сильно залежатиме витрачений час. У мене є час. Спеціальних зарядних пристроїв я не вітаю, оскільки волію сам контролювати процес. Тому дію не поспішаючи, застосовуючи свій "комбайн" для обслуговування АКБ, згаданий вище.

Спеціальний зарядний пристрій

Це найпростіший і найшвидший спосіб. Але за умови, що куплений вами зарядний пристрій дійсно має необхідний функціонал. Я не наводитиму тут приклади моделей таких пристроїв. Мої статті читають люди з різних країн, і таких назв можна просто не виявити в місцевих інтернет-магазинах. Я лише коротко розповім, що треба шукати.

Під спеціальним зарядним пристроєм я маю на увазі прилад, в який розробником закладено функцію десульфатації. Деякі називають цей процес "контрольно-тренувальний цикл", "тренування", "відновлення" АКБ. По суті всі ці поняття рівнозначні і зарядні пристрої працюють по тому самому алгоритму. З відмінностями в деталях, що не сильно впливають на результат.

Принцип роботи таких пристроїв у режимі десульфатації є дуже простим. Прилад заряджає АКБ деякий час, потім або зупиняє процес, або додатково здійснює розрядку. Називається цей процес циклом заряду-розряду. Прилад повторює цей цикл багато разів, поки не буде досягнуто умов, виставлених користувачем у налаштуваннях. Або поки процес не буде зупинений вручну. Залежить від конфігурації та функціональності зарядного пристрою.

Щоб виконати десульфатацію та підвищити щільність електроліту цим способом, знайдіть такий прилад, і просто дотримуйтесь інструкцій у посібнику з експлуатації. Повторю, що це найпростіший і найшвидший спосіб. Але за умови, що придбаний вами прилад не виявився фейком з примітивною начинкою і багатообіцяючими написами на корпусі.

Примітка. Будь-який "розумний" зарядний пристрій з функцією десульфатації можна легко перевірити. Підключіть його до акумулятора та налаштуйте так, як зазначено в інструкції від виробника. Далі візьміть простий мультиметр, увімкніть його в режим вимірювання постійної напруги та приєднайте щупи до виводів АКБ. Спостерігайте за показаннями приладу. Якщо напруга періодично підвищується і знижується — значить є всі шанси, що зарядний пристрій дійсно тренує ваш акумулятор. Перевіряйте навіть ті зарядні пристрої, які мають вбудовані вимірювальні прилади. Часто вони показують картину, що не відбувається, а введені вами налаштування або цифри, що задаються програмою.

Класичний контрольно-тренувальний цикл

Цей спосіб трохи складніший і довший. Для десульфатації АКБ та підвищення щільності електроліту знадобиться:

1. Будь-який зарядний пристрій або блок живлення з можливістю регулювання напруги.
2. Якесь навантаження для розрядки АКБ.

Я використовую електронне навантаження мого "комбайна", проте підійде і проста автомобільна лампочка на 20-40 Вт.

Класичний контрольно-тренувальний цикл можна виконувати двома способами.

Перший метод. Зарядіть АКБ повністю. Зафіксуйте густину електроліту, щоб бачити динаміку. Розрядіть акумулятор наявним навантаженням до напруги 12 В (така напруга повинна бути саме під навантаженням, а не після вимкнення). Повторно виміряйте щільність електроліту та оцініть результат. Якщо він вас задовольнив, повторіть розряд-заряд. Якщо після двох циклів щільність не підвищилася хоч трохи — продовжувати процедуру безглуздо. Сульфати в акумуляторі настільки міцні, що адекватним методом їх вже не зруйнувати.

Другий спосіб. Підходить для тих, хто має більше часу. Зарядіть АКБ та зафіксуйте щільність (можливо, ви вже це зробили). Розрядіть акумулятор до 12 В (під навантаженням). Далі чергуйте заряд і розряд кілька хвилин. Наприклад, 30 хвилин заряджайте, 30 хвилин розряджайте. При цьому слідкуйте, щоб баланс між струмом заряду та розряду був позитивним. Тобто, щоб за підсумком ваш акумулятор, все ж таки, зарядився і перестав споживати струм. Коли заряд буде завершено, оцініть щільність електроліту та порівняйте результати з попередніми показаннями. Повторюйте до тих пір, поки є прогрес або буде отримано нормальну щільність.

Спрощений контрольно-тренувальний цикл

Цей спосіб найтриваліший. Однак він дозволяє уникнути примусової розрядки АКБ. Тобто вам не знадобиться електронне навантаження або автомобільна лампочка. Все, що потрібно, це зарядний пристрій або блок живлення з можливістю регулювання напруги.

Алгоритм дій. Зарядіть АКБ, як зазвичай це робите, після чого виміряйте щільність електроліту. Залиште акумулятор на кілька годин. Знову підключіть зарядний пристрій або блок живлення та повторіть заряд. Виміряйте щільність електроліту та порівняйте з попередніми показаннями. Можливо, прогресу після першої спроби не буде. Повторюйте двогодинне відстоювання та заряд. На ніч залишайте батарею у спокої. Наступного дня повторюйте те саме.

Якщо у вашому акумуляторі були сульфати, розчинити які є хоч якийсь шанс, ви неминуче отримаєте позитивну динаміку. Питання лише в тому, скільки часу у вас на це піде.

Як я роблю?

Оскільки у мене є повноцінний лабораторний блок живлення та електронне навантаження, я піднімаю щільність електроліту за наступним алгоритмом (нагадую, у мене кальцієвий акумулятор):

1. Знімаю АКБ із машини в такому стані, який є.
2. Ставлю на зарядку, обмежуючи напругу та струм - 14,7 В і 3 А.
3. Чекаю, поки струм не знизиться до 0,5 А.
4. Обмежую струм, зменшуючи його вдвічі (1,5 А).
5. Напругу підвищую до 16,2 В.
6. Заряджаю доти, доки струм не залишається стабільним протягом 2 годин. На цьому етапі важливо не допускати надто інтенсивного вирування електроліту. Має бути помірне газоутворення. Також не можна допускати нагрівання АКБ вище за +35 градусів Цельсія. Якщо у вас буде щось із цього, зупиніть процес, зменште напругу і струм, після чого продовжуйте.
7. Вимірюю щільність та оцінюю динаміку. Якщо прогрес є, продовжую.
8. Розряджаю АКБ струмом 2-2,5 А протягом 2 годин.
9. Повторюю кроки 2-7. Якщо попереду ніч, даю АКБ спокій. Наступного дня продовжую.
10. Повторюю процедуру доти, доки щільність не підніметься до норми. Якщо після 2-3 циклів показання ареометра не змінюються, припиняю знущатися з акумулятора.

Що в результаті вийшло у мене? Нагадаю, акумулятор кальцієвий, 5 років експлуатувався у несприятливих умовах, але регулярно обслуговувався. Щільність після першого заряджання стандартним способом була 1,2 г/см³.

Першого дня "тренування" через те, що часто відволікався на інші справи, прогресу так і не побачив.

До кінця другого дня, який пройшов продуктивніше, щільність електроліту піднялася вже до 1,24 г/см³. На свинцевих пластинах стало набагато менше світло-сірого нальоту. Індикатор заряду на АКБ замість червоного став білим.

На третій день ареометр показав 1,26 г/см³. Нальоту на пластинах практично не було зовсім. Індикатор позеленів.

На четвертий день машина була в експлуатації. Тренування довелося перервати.

Тільки на кінець п'ятого дня я побачив на ареометрі заповітні 1,27 г/см³. Індикатор, як і раніше, зеленого кольору. На пластинах нальоту не видно. Перевірив електроліт на предмет розшарування — рівномірна щільність по всьому акумулятору.

Перемога!

До речі. Комусь може бути цікаво, що сталося зі стартером. На сайті Авто без СТО є матеріал з назвою "Стартер клацає, але не крутить - 10 несправностей та ремонт". У моєму випадку була несправність №7 із цього матеріалу.

Висновок

Як показав мій особистий досвід, підвищити густину електроліту (ареометр vs рефрактометр) без вандалізму цілком реально. Звичайно, не у всіх вас вийде такий самий результат. Потрібно розуміти, що ймовірність успіху десульфатації залежить від багатьох факторів. Від стану конкретного акумулятора, наявного обладнання, вільного часу... Настійно раджу займатися обслуговуванням АКБ регулярно і за температури навколишнього середовища +20...+25 градусів за Цельсієм. Також будьте готові витратити чимало часу. Мені знадобилося 5 днів, що є середнім результатом.

На завершення наводжу одну культову цитату зі старої комп'ютерної гри. "Я вже казав тобі, що таке безумство? Безумство — це точне повторення однієї й тієї ж дії раз-по-раз у надії на зміну. Розумієте, як це стосується десульфатації?