При зарядке аккумулятора кипит электролит

Автомобильный аккумулятор – относительно простое техническое устройство, предназначенное для накопления и сохранения электроэнергии. В процессе работы батарея заряжается от штатного генератора. При отказе генератора или длительной работе электрооборудования на остановленном моторе АКБ разряжается, после чего ее необходимо зарядить с помощью зарядного устройства.

Во время зарядки батареи многие автовладельцы замечают, что батарея кипит, после чего спешно прекращают процедуру. Однако так ли страшен черт, как его малюют? Почему при зарядке аккумулятора кипит электролит и что при этом нужно делать?

Содержание

1. Устройство АКБ и физические процессы, происходящие в ней
2. Когда кипит аккумулятор?
3. Что делать, если кипит аккумулятор

Устройство АКБ и физические процессы, происходящие в ней

Рассматривать физические процессы, протекающие в батарее, можно только после ознакомления с ее устройством. Автомобильный аккумулятор представляет собой емкость, внутри которой расположено 6 энерговырабатывающих элементов. В каждом из них имеется по 8 положительных и 8 отрицательных пластин. Каждый из элементов соединен с другими последовательно.

Энерговырабатывающие элементы внутри АКБ залиты смесью, включающей в себя 65% дистиллированной воды и 35% концентрированной серной кислоты. При отборе энергии батарея осуществляет химическую реакцию, в которой участвует свинец с положительных пластин и электролит. При этом происходит движение электронов в направлении положительной клеммы. Каждый элемент вырабатывает напряжение в 2 вольта. На выходе нормально заряженный аккумулятор выдает 12 вольт.

Во время зарядки батареи происходит обратная химическая реакция. При этом направление движения электронов внутри АКБ изменяется в противоположную сторону. Они занимают первоначальное положение. На определенном этапе протекания реакции образуется газ (смесь кислорода с водородом), который и поднимается в верхнюю точку батареи в виде пузырьков. Собственно, именно это явление воспринимается большинством автовладельцев как закипание АКБ.

Когда кипит аккумулятор?

Стоит заметить, что в норме исправный аккумулятор должен кипеть не ранее, чем через 5-6 часов зарядки на максимальном токе (при условии изначальной полной разрядки). Однако реальное время до начала закипания зависит от того, сколько времени эксплуатируется батарея и каков ее остаточный ресурс.

Интенсивность выделения пузырьков нарастает постепенно. Сперва со стороны батареи может быть слышно легкое шуршание, позднее – хорошо различимое бульканье. Во избежание разбрызгивания электролита рекомендуется прикрыть батарею, оставив при этом щель для отхождения газов.

Признаком неисправности является ситуация, когда кипеть аккумулятор начинает сразу после подачи зарядного тока или через несколько минут после этого. Моментальное начало выделения газа свидетельствует о том, что разрушен внутренний состав батареи – пластины. Такая АКБ для дальнейшего использования непригодна и нуждается в замене или серьезном ремонте.

Что делать, если кипит аккумулятор

Когда кипит аккумулятор при зарядке, необходимо снизить силу поступающего на его клеммы зарядного тока. Современные зарядные устройства регулируют этот показатель без вмешательства человека. Устаревшее оборудование требует ручной регулировки. При этом уменьшать зарядный ток необходимо ниже предела «точки кипения».

Рекомендуется снижение тока минимум вдвое. После этого следует прикрыть «банки» АКБ (если открывались) так, чтобы оставалась щель, и продолжить зарядку. После того, как выделение газа началось вновь, силу зарядного тока снижают еще раз. Заряжать аккумулятор необходимо до момента, когда амперметр прибора покажет, что батарея больше не получает питания.

Если сразу после начала процедуры зарядки стало видно, что накопитель энергии закипел, неисправный аккумулятор следует отключить от устройства. Если этого не сделать, кислота в сочетании с водой выделит столько гремучего газа, что корпус батареи разорвет под его давлением.

причины и советы по решению проблем с АКБ

С повсеместным внедрением необслуживаемых аккумуляторов многие автомобилисты уже забыли, что значить заряжать свой аккумулятор. И когда им всё же приходится проделывать эту процедуру, к своему удивлению они обнаруживают кипящую батарею. Почему это происходит и как этого избежать, разберём в этой статье.

Содержание статьи:

• 1 Как устроена аккумуляторная батарея (АКБ)
• 2 Как правильно заряжать аккумулятор
  • 2.1 Зарядка малым током
  • 2.2 Зарядка большим током
• 3 В каких случаях АКБ начнёт кипеть
• 4 Почему закипает аккумулятор на машине?
• 5 Способы определения кипящего аккумулятора
• 6 Причины кипения АКБ на машине
• 7 Профилактика кипения электролита на работающем моторе

Как устроена аккумуляторная батарея (АКБ)

Современный аккумулятор изобретён ещё в 19 веке, и за это время существенных изменений так и не претерпел.

Всё так же принцип действия АКБ основан на окислении свинца в водном растворе серной кислоты. При этом во момент разрядки батареи металлический свинец электродов, превращается в сульфат свинца.

При зарядке происходит обратный процесс. Это основные реакции, на основе которых происходит накопление и отдача электрической энергии. Однако кроме них в банках аккумулятора происходит ещё 60 различных реакций.

Общее устройство АКБ показано на рисунке выше. В пояснение к нему стоит отметить, что, свинцовые пластины, выполнены в виде решётки, ячейки которых заполнены в положительных электродах, диоксидом свинца (PbO2) в виде порошка, в отрицательных – свинцом, так же порошковым.

В промежутке между основными пластинами расположены другие пластины из пористого пластика, не взаимодействующие с кислотой, которые разделяют электроды и препятствуют их замыканию.

Далее более подробно рассмотрим процесс, зарядки АКБ, именно он нас и интересует в большей степени.

Читаем также: Что делать если разрядился аккумулятор

Итак, при зарядке аккумулятора, сульфат свинца переходит в разряд чистого металла, при этом расходуется вода и образуется серная кислота. Плотность электролита при этом увеличивается.

Что же считается кипением аккумулятора?

Этот процесс прямо вытекает из процесса зарядки. Как написано выше при зарядке расходуется сульфат свинца, и когда количество сульфата, становится меньше, некого критического уровня, начинается процесс электролиза воды.

При этом процессе выделяется водород и кислород, которые, как известно, газы. И весь процесс, внешне, напоминает кипение.

Как же правильно заряжать батарею, чтобы избежать этого неприятного процесса? Далее об этом более подробно.

Как правильно заряжать аккумулятор

Сегодня существует два основных способа зарядки батареи, и оба их опишем.

Стоит помнить, что для зарядки используется специальное зарядное устройство с возможностью изменения зарядного тока.

Зарядка малым током

При этом способе вы должны выбрать зарядный ток равным 0,1 от ёмкости батареи.

То есть если у вас самый распространённый аккумулятор ёмкостью 60 ампер/час, то зарядный ток должен составлять величину в 6 Ампер.

Зарядка АКБ таким методом происходит приблизительно сутки. О том, что зарядка закончена, вы узнаете по началу кипения батареи.

Зарядка большим током

Данный способ можно считать профессиональным, так как он требует постоянного наблюдения за процессом, при этом возможно зарядка аккумулятора на 100%.

Зарядку нужно начать напряжением в 14,5 Вольт, после того как, батарея перестанет брать зарядку, она будет заряжена где-то на 80%. Что бы довести зарядку до 90% ёмкости, зарядное напряжение нужно поднять до 15 Вольт.

Ну и последний этап, это доведение зарядки до 100%. Он осуществляется путём добавления напряжения до 16,5 В.

Стоит отметить, что при этом способе нужно не только постоянно наблюдать за батареей, но и иметь профессиональное зарядное устройство.

В каких случаях АКБ начнёт кипеть

Как уже было написано выше кипение электролита, это не совсем кипение, в привычном понимании, это всего лишь фигура речи.

Таким выражением называют процесс выделение газа из электролита, который происходит при зарядке аккумулятора. В этом процессе нет ни чего страшного, однако, по тому, как он происходит можно оценить состояние батареи.

Если этот процесс начался сразу после старта зарядки, то это очень плохой сигнал. С большей вероятностью можно сказать, что аккумулятор у вас уже отработал свой ресурс.

• Кипение при окончании ресурса службы АКБ. В этом случае кипение начинается сразу при подключении зарядного устройства. При этом процесс обычно начинается не во всех, а лишь в некоторых банках. Это может свидетельствовать о том, что в этих банках находятся короткозамкнутые пластины. В таком случае вам батарею не спасти, и её пора менять.
• Кипение в случае, когда батарея полностью заряжена. Если кипение начинается через продолжительное время, через 8 часов и более, то это нормально. Это говорит о том, что плотность электролита уже поднялась до штатного значения и батарея заряжена. В этом случае нужно просто прекратить зарядку батареи.

Почему закипает аккумулятор на машине?

Если кипение АКБ при зарядке процесс, чаще всего, нормальный и ни о чём плохом не свидетельствует, то кипение на работающем двигателе это однозначно плохо.

Такой момент свидетельствует о неисправности в электрооборудовании автомобиля.

Ниже буде рассмотрено, в каких же случаях кипит батарея на работающем моторе.

Способы определения кипящего аккумулятора

Если у вас батарея обслуживаемая, то этот процесс проще всего определить визуально. Например, так как это показано на видео ниже:

Если же у вас самая распространённая сегодня, необслуживаемая АКБ, то процесс кипения можно определить по косвенным признакам.

• Первый самый распространённый признак кипения — это появление зеленоватого налёта и обильных окислов на клеммах аккумулятора, таких которые показаны на рисунке ниже;

• Другим признаком кипения является появившейся в подкапотном пространстве запах электролита. Он достаточно резкий и его могут услышать даже люди без острого нюха;
• Ещё одним признаком может, является появление ржавчины на капоте в районе аккумулятора и сильная коррозия подаккумуляторной полки;
• Существуют ещё экзотические способы определения процесса кипения. Некоторые водители, когда появляется подозрение на кипящий аккумулятор, подсоединяют к его газоотводной трубке воздушный шарик или презерватив. В случае если батарея кипит, он начнёт надуваться;
• Другим экзотическим способом является использования медицинского стетоскопа. Если его приложить к кипящей банке, то можно услышать характерное бульканье;

Причины кипения АКБ на машине

• Самой распространённой причиной кипения батареи на работающем двигателе, является короткое замыкания в одной из банок.

К сожалению, это признак того что аккумулятор в автомобиле вышел из строя. Стоит отметить, что в последнее время это стало происходить не только на старых АКБ, но и на сравнительно свежих.

Очень часто банки замыкает от вибрации силового агрегата. Или из-за, банального, брака устройства. Так что если вы купили новую батарею, то позаботьтесь об оформлении гарантии на неё.

Ну и когда, срок гарантии подходит к концу, проведите её всестороннее тестирование. Возможно, это поможет вам сэкономить деньги, которые вы потратите на покупку новой батареи.

• Второй по распространённости проблемой, является тот случай, когда происходит перезаряд.

Перезаряд — это процесс зарядки от генератора токами, напряжение которых выше штатных.

Это обычно происходит из-за неисправности генератора автомобиля. Обычно, штатное напряжение зарядки с генератора не должно превышать значение 14,5 Вольт.

Больше оно может быть в тех случаях, когда на генераторе неисправен регулятор напряжения. Устраняется эта неисправность путём ремонта генератора.

• На старых АКБ процесс перезаряда может, происходить не только при замыкании пластин в банке, но и при сульфатации пластин.

Сульфатация — это химический процесс, при котором образуется сернокислый свинец на поверхности пластин.

В старых аккумуляторах сернокислого свинца скапливается столько, что ток зарядки снижается. В этом случае, если генератор продолжает выдавать напряжение в 14,5 В, АКБ начинает кипеть.

• Другой распространённой причиной, особенно если АКБ уже не новая, является большая нагрузка на аккумулятор.

То есть, если у вас много электропотребителей и все они включены, например, дальний свет, кондиционер, дворники и другие, а батарея при этом уже не первой свежести, то она не будет справляться с нагрузкой и будет греться и кипеть.

• Ну и наименее распространённой причиной, но не такой уж и редкой является недостаточная вентиляция аккумулятора. Это происходит в том случае, если у АКБ забилось вентиляционное отверстие или из-за использования нештатного аккумулятора возле него недостаточно места для вентиляции.

Собственно, это все основные причины кипения АКБ.

Профилактика кипения электролита на работающем моторе

Для того что бы ваша АКБ, прослужила максимально долго, нужно придерживаться простых и нехитрых правил профилактики кипения электролита:

1. Прежде всего, летом проверяйте уровень электролита в обслуживаемых батареях.
2. Необходимо помнить, что пластины должны быть всегда покрыты электролитом. И если уровень снижается, то нужно просто долить дистиллированной воды. Необходимо знать, что обычную воду в АКБ доливать нельзя.
3. Кроме этого регулярно проводите визуальный контроль состояния устройства. Оно должно быть чистым, а на клеммах не должно быть налёта.
4. Ну и последнее, при посещении станций технического обслуживания не поленитесь попросить проверить зарядный ток, который выдаёт генератор автомобиля.

На этом все, удачи на дорогах и никогда не ломайтесь.

Характеристики разрядки и зарядки аккумуляторов

Характеристики разрядки и зарядки аккумуляторов для мотоциклов и аккумуляторов Powersport

Разрядка или зарядка всегда происходят внутри аккумулятора в любой момент времени. Раствор электролита содержит заряженные ионы, состоящие из сульфата и водорода. Ионы сульфата заряжены отрицательно, а ионы водорода – положительно.

Когда на клеммы аккумулятора (стартер, фара и т. д.) подается электрическая нагрузка, серная кислота разрушается, образующиеся сульфат-ионы перемещаются к отрицательным пластинам и реагируют с активным материалом пластины, отдавая свой отрицательный заряд в результате ионизации . Это приводит к тому, что аккумулятор разряжается или вырабатывает электрическую энергию. Этот избыточный поток электронов из отрицательной стороны батареи через электрическое устройство и обратно к положительной стороне батареи создает постоянный ток. Как только электроны возвращаются к положительной клемме батареи, они возвращаются в ячейки и снова прикрепляются к положительным пластинам. Процесс разрядки продолжается до тех пор, пока батарея не разрядится и не останется никакой химической энергии.

Химия разрядки

В дополнение к потоку электронов внутри батареи по мере ее разрядки соотношение серной кислоты и воды в растворе электролита также изменяется: больше воды и меньше кислоты. Химическим побочным продуктом этого процесса является сульфат свинца, который покрывает пластины батареи внутри каждой ячейки, уменьшая площадь их поверхности.

Чем меньше площадь ячеек для производства электроэнергии, тем меньше выработка силы тока или тока. Если процесс разряда продолжается, на пластинах ячеек откладывается еще больше сульфата свинца, и в конечном итоге химический процесс, производящий ток, становится невозможным. Отложения сульфата свинца на пластинах являются причиной того, что аккумулятор не может бесконечно поставлять энергию. Например, фары, оставленные включенными на несколько дней, или продолжительное вращение стартера. На самом деле, длительная разрядка вызывает вредную сульфатацию, и аккумулятор может не восстановиться независимо от того, как долго он заряжается.

Саморазряд батареи

Саморазряд происходит всегда, даже если батарея ни к чему не подключена. Скорость саморазряда зависит от температуры окружающей среды и типа батареи. При температуре выше 55°C саморазряд происходит еще быстрее. Этих температур можно достичь, если аккумулятор хранить в гараже или под навесом в жаркую погоду.
Распространенное заблуждение о хранении батареи состоит в том, что если оставить ее на бетонном полу, она быстро саморазрядится. Это было правдой более тридцати пяти лет назад, когда корпуса батарей были сделаны из твердой резины — влага из бетона приводила к тому, что батареи этого типа разряжались прямо на бетонный пол. Однако современные аккумуляторные корпуса изготовлены из полипропиленового пластика и могут храниться на бетоне, не опасаясь чрезмерного саморазряда.

Причины саморазряда

Низкий уровень заряда может быть вызван короткими поездками, которые недостаточны для подзарядки аккумулятора системой зарядки автомобиля. Эксплуатация двигателя менее 15 или 20 миль и редкое использование автомобиля всего пару раз в неделю может не поддерживать достаточный заряд аккумулятора для запуска двигателя. Чтобы емкость аккумулятора оставалась достаточно высокой для работы стартера, его необходимо заряжать с помощью зарядного устройства, когда автомобиль не используется — примерно раз в месяц для обычного аккумулятора в зависимости от температуры. Аккумулятор AGM разряжается медленнее, чем обычный аккумулятор, и его не нужно перезаряжать так часто.

Более низкая температура хранения лучше всего подходит для длительного хранения. Например, батарея AGM, хранящаяся при 0ºC, сохраняет 90% своей емкости в течение примерно 6 месяцев. Та же батарея, хранившаяся при температуре 40ºC, теряет 50% своей емкости за 4 месяца. Бортовые компьютеры, часы и другие аксессуары также могут со временем разряжать батарею.

Химия при зарядке аккумуляторов

Зарядка аккумуляторов изменяет химический процесс, происходящий во время разряда. Ионы сульфата и водорода в основном меняются местами. Электрическая энергия, используемая для зарядки аккумулятора, преобразуется обратно в химическую энергию и сохраняется внутри аккумулятора. Зарядные устройства аккумуляторов, в том числе генераторы переменного тока и генераторы, производят более высокое напряжение, чем напряжение холостого хода аккумулятора.
Когда зарядный ток превышает уровень естественной скорости поглощения, батарея может перегреться, в результате чего раствор электролита начнет пузыриться, образуя легковоспламеняющийся газообразный водород. Газообразный водород в сочетании с кислородом воздуха очень взрывоопасен и может легко воспламениться от искры. Следовательно, всегда не забывайте выключать питание перед подключением или отключением зарядного устройства для предотвращения искрения на клеммах аккумулятора!

Сколько ампер?

Подача зарядного тока к аккумулятору без его перегрева называется «скоростью естественного поглощения».

Из-за своего меньшего размера, по сравнению с автомобильными батареями, батареи PowerSports более чувствительны к тому, сколько тока они могут безопасно потреблять. При зарядке мотоцикла или другого небольшого аккумулятора сила тока зарядного устройства не должна превышать 3 ампер. Большинство автомобильных зарядных устройств не подходят из-за более высокого выходного тока. Поддержание батареи в полностью заряженном состоянии обеспечивает оптимальный срок службы, чрезмерная зарядка может значительно сократить его.

Всегда проверяйте уровень заряда аккумулятора перед зарядкой и через 30 минут после зарядки. Когда зарядное устройство было отключено от аккумулятора на один-два часа, полностью заряженная обычная батарея должна показывать 12,6 вольт (12,8 вольт с сульфатной остановкой) или выше. Аккумуляторы AGM могут иметь несколько более высокие показания напряжения после полной зарядки.

Не перезаряжать. Из-за характеристик AGM-аккумулятора слишком сильный ускоренный заряд или перезаряд приведет к уменьшению объема электролита. Чем больше время перезарядки, тем больше падение электролита и пусковая мощность. Поскольку батарея герметична, нельзя добавить воду, чтобы компенсировать потерю электролита. Кроме того, чрезмерная зарядка может привести к деформации аккумуляторных пластин, что сделает зарядку в будущем затруднительной или невозможной. Чтобы предотвратить перезарядку, внимательно отслеживайте время зарядки или, в идеале, используйте одно из автоматических зарядных устройств Yuasa. Всегда прекращайте зарядку, если корпус аккумулятора становится слишком горячим для прикосновения. Дайте ему остыть от 6 до 12 часов и возобновите зарядку. Время зарядки зависит от типа зарядного устройства и размера аккумулятора.

Внимание! Всегда надевайте защитные очки при работе с батареями и заряжайте их в хорошо проветриваемом помещении.

Зарядка сильно разряженной батареи

Батареи с напряжением холостого хода ниже 11,5 В могут потребовать специального зарядного устройства и процедур для перезарядки. Глубоко разряженные аккумуляторы будут иметь высокое внутреннее сопротивление, что затрудняет их нормальную зарядку. Возможно, потребуется использовать зарядное напряжение выше нормального, чтобы аккумулятор принял заряд.

Моделирование поведения батареи – Rotoye

Батарея исторически определяется как набор из нескольких элементов, которые могут быть соединены последовательно или параллельно, но обычно расширяется за счет включения отдельных элементов, таких как AA, AAA или C батареи. Эти системы производят энергию посредством ряда химических реакций, которые можно обратить в перезаряжаемые батареи, пропуская энергию через ячейки. Максимальное количество энергии, которое может выдать аккумулятор, это его емкость, или

Ах рейтинг. Этот рейтинг показывает, как долго в час ( ч ) батарея может поддерживать определенный ток в амперах ( А ). Обратите внимание, что если вы удвоите ток, батарея может не поддерживать его вдвое дольше по причинам, которые мы рассмотрим ниже.

Напряжение многоэлементных аккумуляторов зависит от количества элементов и их остаточной емкости, что технически называется State-Of-Charge (SOC) . Вы можете выбрать химический состав батареи и увидеть диапазон напряжения для определенного количества ячеек. Напряжение изменяется от синей точки при полной зарядке (100% SOC) до красной точки при 0% SOC.

Некоторые системы разряжают батареи при постоянном токе (например, нагреватель), а некоторые разряжают от батареи при постоянной мощности. Например, дрону требуется постоянная мощность для зависания, поэтому они обычно увеличивают потребляемый ток по мере разрядки батареи. Это связано с тем, что

Мощность = Напряжение • Ток

и ток должны увеличиваться, чтобы обеспечить ту же выходную мощность, что и батарея. Введите мощность вашей системы ниже и посмотрите изменение тока от 100% SOC (синяя точка) до 0% SOC (красная точка).

Но у большинства аккумуляторов больше странностей с напряжением. Ниже приведены ток и напряжение батареи при ее разрядке от 100% до 0% SOC. Обратите внимание, как напряжение скачет вверх и вниз, когда ток прекращается и начинается. Это затрудняет считывание напряжения батареи и определение ее SOC, если только она некоторое время не отдыхала (без нагрузки).

Напряжение и ток батареи, разряженной со 100 % до 0 %

Такое поведение связано с тем, что батарею можно смоделировать как набор конденсаторов и резисторов. Большую часть поведения батареи можно предсказать, используя упрощенную (да, согласитесь, непростую) модель батареи:

(Источник)

где V _OC — потенциальная энергия, удерживаемая батареей, R _O — внутреннее сопротивление батареи, V _L — напряжение нагрузки или выходное напряжение, I _L — ток нагрузки, а системы ST и LT описывают краткосрочное и долгосрочное сопротивление и емкость батареи из-за электромагнитных и электрохимических эффектов соответственно.