Особенности заряда кальциевых аккумуляторов

Особенности заряда кальциевых аккумуляторов

Некоторые автолюбители считают, что пластины Са/Са аккумуляторов произведены из кальция, а не из традиционного свинца. Однако на самом деле это не так. Если бы пластины автомобильных аккумуляторов были изготовлены из кальция, то электрохимической реакции заряда — разряда от батареи мы бы просто не увидели. Поэтому пластины изготовлены из свинца, а кальций присутствует только в качестве добавки и то — всего лишь 0,07 процентов. В аккумуляторах, изготовленных по технологии Са/Са кальций добавляется как в положительные пластины, так и в отрицательные. В аккумуляторах Pb/Cа, которые иначе называются гибридными, кальций находится только в отрицательных пластинах.

Принцип действия, а также электрохимические реакции у кальциевых аккумулятором абсолютно идентичны традиционным свинцовым. Разница между ними – в наличии кальция, который в нормальных условиях не позволяет закипеть аккумулятору, а также способствует защите свинца от коррозии. (Под нормальными условиями подразумевается эксплуатация аккумулятора в автомобиле, где он заряжается под напряжением примерно в 14,4 — 15 В, и, соответственно, не закипает). Также, за счет добавления кальция, свинцовые пластины становятся более прочными, что положительно влияет на срок службы. Благодаря технологии Са/Са, стало возможным делать более тонкие пластины (относительно пластин в свинцовых аккумуляторах). За счет этого увеличились площади поверхностей пластин, что, в свою очередь повлияло на рост так называемых пусковых токов.

Итог: аккумуляторы изготовленные по технологии Са/Са и Pb/Cа рассчитаны на эксплуатацию в автомобилях с напряжением бортовой сети до 15 В. При этом аккумулятор нормально заряжается, не кипит, ток саморазряда ниже, по сравнению с традиционными АКБ.
Кипение аккумулятора и повреждение пластин происходит при более высоких напряжениях, которых на исправном автомобиле не возникает.
Из свойств кальциевых аккумуляторов следует вывод — они проще в обслуживании и дольше сохраняют заряд.

По типу использования все современные автомобильные батареи делятся, как известно, на обслуживаемые и не обслуживаемые. Банки обслуживаемых АКБ в ходе эксплуатации и при зарядке приходится периодически открывать, проверять плотность электролита, доливать в них воду.

Необслуживаемые АКБ (обозначаются индексом SMF), которые оснащены герметичной лабиринтной крышкой с системой возврата конденсата, при правильной эксплуатации вообще не требуют долива воды. Подробнее об этом можно узнать из видеоролика, в котором показаны особенности заряда кальциевых батарей. В ролике, кстати, отмечены и обязательные правила, касающиеся этой процедуры.

Одно из них состоит в том, что заряд АКБ должен проводиться при плюсовой (оптимально — это +20….+25 градусов) температуре, причем в хорошо проветриваемом пожаробезопасном помещении. Очевидно, что заряжать автомобильные АКБ проще всего с помощью автоматического зарядного устройства. Его зажимы закрепляются на клеммах АКБ согласно полярности, после чего устройство подключают к бытовой электросети.

В случае применения автоматических или ручных «зарядок», имеющих режимы предустановки максимального зарядного тока и напряжения, на аппарате нужно сначала выставить требуемые значения этих параметров. Такая настройка необходима для обеспечения оптимального алгоритма заряда.

Для традиционных (то есть с жидким электролитом) свинцово-кальциевых батарей максимальное значение зарядного напряжения не должно превышать 14,8 Вольт, а максимальное значение зарядного тока — одной десятой емкости батареи, указанной на ее этикетке.

То есть, если емкость АКБ равна 60 А*ч, то максимальный ток заряда должен быть выставлен на значение 6 ампер. Аккумулятор считается полностью заряженным, если напряжение на его клеммах, измеренное через 8—12 часов после отключения от ЗУ, будет составлять не менее 12,8 В.

Зарядка кальциевого аккумулятора автомобиля и ее особенности

Сразу стоит заметить, что обычное зарядное устройство (ЗУ) тут ничего не даст. Нужен такой аппарат, который бы выдавал от 16,1 до 16,5 Вольт. Подойдет, в том числе, зарядное устройство Вымпел-55 от Орион. Именно пример зарядки таким аппаратом представлен ниже. Но это актуально и для ЗУ других производителей, которые обладают теми же режимами и показателями. Есть иные особенности зарядки кальциевых АКБ. Из-за них нельзя опираться на опыт с иными батареями.

Вот как правильно заряжать кальциевый аккумулятор:

1. АКБ дают согреться до комнатной температуры (если нужно).
2. Затем подключают крокодилы ЗУ к выводам батареи.
3. Заряжают, пока ток зарядки не будет ниже половины Ампера.
4. Меняют режим на волнообразный и ждут, пока АКБ не зарядится.

Но обо всем подробнее. Крокодилы подключают с учетом полярности. Сначала выставляют такие характеристики тока: 5,5 Ампер для 55 А-ч, 16,1 Вольт. Если применяется ЗУ Вымпел-55, такой режим носит название «алгоритм 1». Остается подождать несколько часов, пока ток зарядки не понизится до 0,5 Ампер.

Характерно незначительное закипание электролита. Однако недопустимо чтобы закипание было слишком большим. Дело в том, что при этом быстро убывает уровень электролита. Потому, если интенсивность закипания высока, ток уменьшают.

На втором этапе (на Вымпел 55 – «алгоритм 3») ток, равно как и напряжение, периодически меняются. На зарядном устройстве автомобильного аккумулятора выставляют такие характеристики: напряжение в диапазоне от 13,1 до 16,1 Вольт, ток зарядки делают равным 3 Ампер.

Зарядка теперь волнообразная. Остается ждать, пока АКБ полностью зарядится, и контролировать процесс, чтобы не кипел электролит. Нужно, чтобы соблюдались паузы продолжительностью в одну минуту. Чтобы добиться соблюдения такого интервала иногда подправляют нижнее значение напряжения.

Чем дольше идет зарядка, тем меньше будет время заряда, и дольше паузы. Это нормально и говорит о том, что батарея скоро полностью зарядится. Прекращают процесс, когда заряд длится лишь несколько секунд.

Вот как заряжать кальциевый аккумулятор. И вот каким напряжением АКБ будет обладать на максимуме: от 13,2 до 13,4 Вольт. Особенно непростые сезоны для АКБ в средней полосе – летний и зимний. Однако, даже если на дворе осенний или весенний период, все равно кальциевые автомобильные аккумуляторы подзаряжают несколько раз за месяц.

Нормальным для таких батарей также считается напряжение в 12,7 Вольт. А вот если оно упало до 11,7 Вольт, то это значит, что АКБ почти разрядилась. Цифра в 12,2 Вольт говорит о разрядке наполовину, и нужно срочно подзарядить батарею.

У обслуживаемых аккумуляторов возможно измерить и плотность и напряжение. Плотность должна быть в районе 1,27 грамм на кубический сантиметр. По этим признакам можно вовремя понять, когда заряжать АКБ. На всякий случай, стоит ознакомиться с инструкцией по эксплуатации, прежде чем использовать батарею.

В заключение, стоит заметить, что зарядить кальциевый аккумулятор не трудно. Однако важно помнить, что при коротких поездках придется часто заряжать АКБ. Так что кальциевый вариант – вряд ли хороший выбор для людей, не покидающих города, особенно если это кишащий пробками мегаполис. Нельзя допускать глубокого разряда, ведь хватит и трех раз для существенного понижения эффективности. Ну а для тех, кто постоянно ездит по загородным трассам, такой АКБ – отличный выбор.

Восстановление, ремонт и десульфатация

После падения емкости электролита и уменьшения напряжения на клеммах до 11 В и ниже кальциевый аккумулятор считается непригодным к дальнейшей эксплуатации.

Рекомендации изготовителей сводятся к необходимости утилизации старого источника питания и приобретения нового.

Владелец изделия может попробовать частично восстановить работоспособность батареи путем доливки дистиллированной воды и зарядки в щадящем режиме.

Для восстановления емкости потребуется зарядный блок типа IMAX B6, рассчитанный на ток до 5 А.

Процесс восстановления кальциевого аккумулятора:

• Изделие ставится на зарядку на 18-20 часов (сила тока – 5 А), затем производится замер плотности электролита ареометром. Доступ в банки осуществляется через винтовые пробки или общую крышку, расположенную под заводской этикеткой. Существуют источники питания с монолитным корпусом (например, Bosch или Varta).

Для доступа к внутренней полости банок сверлятся отверстия. Работа выполняется аккуратно, поскольку сверло не должно замкнуть отрицательные и положительные пластины.

• Для восстановления емкости активируется режим десульфатации на зарядном блоке, а затем следует подключить кабели к контактным штырям. Зарядное устройство подает ток силой 3 А и напряжением 14 В 40 минут.

В процессе зарядки начинается выделение газов, которое наблюдается через отверстия в крышке корпуса аккумулятора. Затем подача тока прекращается, устройство выдерживается при комнатной температуре. Повторный замер плотности указывает на рост значения.

• Цикл зарядки током 3 А с последующим отдыхом повторяется 4-5 раз. По мере нарастания плотности наблюдается увеличение газообразования, поэтому закрывать вентиляционные отверстия запрещается. Закрытые банки раздуваются внутренним давлением, что приводит к появлению трещин.

Рекомендуется выполнять работы в помещении с приточной вентиляцией, поскольку выделяемые газы являются взрывоопасными. Если уровень жидкости в банках падает ниже допустимого уровня, то для доливки используется дистиллированная вода.

• После роста плотности раствора в банках до 1,250 г/см³ требуется выдержать батарею без зарядки на протяжении 1,5-2 часов. Повторный контроль показывает, что плотность достигает 1,255 г/см³ (разброс параметра по банкам до 0,01 г/см³ является допустимым).

Затем производится дозарядка аккумулятора током силой 1 А, которая продолжается 3 часа. В конце процедуры ареометр должен показывать значение плотности в пределах 1,265-1,267 г/см³, что является недостаточным.

• Увеличить силу тока в цепи зарядки до 3 А и выполнить 3-4 цикла продолжительностью по 1 часу с перерывами по 30 минут. Затем батарея выдерживается в помещении 5-8 часов, повторный замер плотности показывает значение в диапазоне от 1,27 до 1,275 г/см³.

Пробки закручиваются в штатные места, брызги электролита удаляются салфеткой, смоченной раствором соды или нашатырного спирта. Просверленные каналы закрываются слоем герметика.

• Установить источник питания в моторный отсек автомобиля и провести пробный пуск силового агрегата.

Под процедурой химической десульфатации понимается процесс разрушения кристаллов сульфатов свинца и кальция, сформировавшихся на поверхности электродных пластин. Если вещества на основе свинца разрушаются путем введения реагентов вместо электролита, то соединения кальция удалить невозможно. Попытки заправить банки раствором пищевой соды или Трилона Б приводят к уничтожению активной массы.

Миф 5: кальциевые аккумуляторы боятся глубоких разрядов, потому что при таких разрядах образуется нерастворимый и не проводящий ток сульфат кальция — гипс, необратимо «запечатывающий» активные массы, а стало быть, ёмкость и токоотдачу

Реальность: кальция в кальциевом аккумуляторе на самом деле мало. Это дорогой и агрессивно взаимодействующий с другими веществами, особенно кислотами, щёлочноземельный металл, и применяется он как легирующая присадка, причём в материале не активных масс, испытывающих химические превращения, а решёток, выполняющих несуще-токоведущую функцию. Никакой гипс на рабочей поверхности активных масс при разряде не образуется.

Но почему же тогда на практике глубокий разряд действительно сильно снижает эксплуатационные характеристики кальциевой АКБ, а то и вообще делает её применение невозможной: батарея отказывается заряжаться и от генератора автомобиля, и от зарядного устройства?!

Дело в том, что при глубоком разряде аккумулятора возникает сильное расслоение электролита, плотные сепараторы современных кальциевых аккумуляторов, особенно EFB и им подобных, мешают его перемешиванию и диффузии ионов, а кальций препятствует выделению водорода, особенно в нижней части пластин, где перемешивание особенно необходимо. В итоге, при недостаточном зарядном напряжении, подаваемом генератором автомобиля или ЗУ для классических сурьмянистых АКБ, значительная часть АМ не заряжается, т.к. не соблюдены условия реакции Гладстона-Трайба, и электролит не перемешивается. АКБ не функционирует должным образом, её деградация прогрессирует.

Заряд такого аккумулятора профилем, адекватным его материалу и конструкции, позволит вернуть его в строй, но после следующего глубокого разряда, или некоторого времени при частичном недозаряде, такое обслуживание потребуется снова, иначе АКБ опять перестанет выполнять штатные функции.

Рекомендации по обслуживанию и эксплуатации

Напоследок следует немного рассказать о том, как нужно обслуживать и эксплуатировать батареи, изготовленные по кальциевой технологии. Выполнить восстановление полностью разряженного кальциевого аккумулятора можно. Но лучше подобных ситуаций не допускать. Каждый автомобилист должен выстроить собственный график обслуживания в зависимости от батареи, её состояния, условий эксплуатации и пр.

На этот счёт можно дать несколько рекомендаций:

1. Если более 90% времени вы проводите в городе, передвигаясь внутри населённого пункта небольшими дистанциями и на малой скорости, кальциевая АКБ будет нуждаться в обязательной профилактической подзарядке. Интервал составляет 1 месяц.
2. Когда машина эксплуатируется в режиме город–трасса, тогда профилактическую зарядку можно сократить в 2 раза. То есть ставить АКБ на ЗУ достаточно раз в 2 месяца.
3. На современных аккумуляторах кальциевого типа напряжение на клеммах должно составлять около 14,4 В. Если параметры падают ниже 12 В, обязательно подключайте АКБ к ЗУ.
4. Старательно избегайте состояния глубокого разряда. Иначе вы запустите необратимый процесс разрушения пластин.
5. Десульфатация в отношении Ca/Ca аккумуляторов не применяется. Она может лишь усугубить состояние.
6. Нельзя допускать кипения электролита. Иначе корпус может деформироваться от воздействия внутреннего газа. Плюс разрушатся пластины.
7. Ареометр здесь бесполезен. В кальциевых АКБ вода обычно поднимается вверх, а кислота концентрируется на дне. То есть наблюдается расслоение электролита.
8. На рынках появилось большое количество поддельных батарей. Потому старайтесь выбирать АКБ от проверенных производителей и покупать их в местах, которым можно доверять.

В остальном же принцип содержания и эксплуатации аккумулятора идентичен остальным.

Кальциевая технология перспективная, но ещё требует усовершенствований. Работы в этом направлении ведутся каждый день.

Выбор зарядного устройства

Для старых свинцовых аккумуляторов подойдет любое ЗУ. Для кальциевых батарей нужно иметь зарядное устройство с определёнными характеристиками.

• Желательно, чтобы в нем вручную устанавливалисьпараметры тока.
• Хорошо если устройство имеет режим десульфатации, проверки емкости и работоспособности аккумулятора.
• У них должен программироваться алгоритм на определенные функции.
• Крайне желательно наличие нескольких автоматических режимов зарядки.

Промышленность выпускает большое количество зарядных устройств. Если выбирать между импульсным устройством и трансформаторным, то импульсное предпочтительнее. Хотя трансформаторное более надежное.

Если обобщить, то зарядное устройство для кальциевого аккумулятора должно быть:

• программируемое;
• с автоматическими режимами;
• с функцией десульфатации;
• с режимом проверки работоспособности АКБ;
• с показателем емкости, взятой аккумулятором.

Зарядные устройства нового поколения

Имеют существенные преимущества перед своими предшественниками:

• щадящий режим зарядки, обеспечивающий максимальную продолжительностьэксплуатации аккумулятора 12В Са/Са;
• компактный дизайн;
• высокий уровень автоматизации;
• простота в использовании;
• как правило, отсутствие необходимости снимать АКБ и клеммы с автомобиля;
• возможность заряжать АКБ при включенной сигнализации;
• возможность подключить и оставить провода под капотом, при необходимости зарядить – подключить корпус устройства за несколько секунд.

При покупке оборудования проверенных европейских брендов за столь выгодные потребительские качества приходится заплатить сравнительно высокую цену, обычно более 10 тыс. рублей. Имеются недорогие азиатские аналоги, но их надежность ниже.

Зарядка автомобильного аккумулятора компактным устройством нового поколения

Процедура немногим сложнее зарядки обычного сотового телефона:

• выберите нужную программу, для 12В Са/Са максимальный заряд 14,4В, ток в пределах 10% ёмкости АКБ Вашего авто;
• подключите кабель зарядного устройства к аккумулятору, соблюдая полярность;
• включите устройство в розетку, если оно не было заранее заряжено;
• нажмите кнопку включения;
• дождитесь индикации завершения зарядки;
• выключите и отсоедините устройство от заряженного аккумулятора.

Как обслуживать кальциевый аккумулятор

Если клиент покупает обслуживаемый кальциевый АКБ, то основной уход за аккумулятором будет заключен в своевременном добавлении воды. Для этого, в обслуживаемых агрегатах достаточно убрать крышку или открутить заливного типа пробки.

Необходимо выделить, что в сравнении с простыми аккумуляторами осуществлять подобные манипуляции потребуется не так часто. Испарение жидкости в батареях происходит довольно медленно, поэтому лишь летом стоит уделять проверке уровня электролита много внимания.

В случае, когда CA/CA батарея долго не работала, требуется доп. подзарядка АКБ с применением устройств функционирующих от сети. Если транспорт использовался ночью при невысоких оборотах двигателя, возможно придется восполнить потерю электричества.

Как подобрать ЗУ

Типовыми зарядниками восстановить ёмкость кальциевого агрегата на 100% нельзя. Для полной зарядки требуется напряжение 16 – 16,5 В. Еще для десульфатации нужно купить устройства помогающие выполнять переменную зарядку и разрядку аккумулятора последовательно. Хорошо себя показали автоматические агрегаты для CA/CA батарей, которые самостоятельным образом регулируют параметры подаваемого напряжения и силы тока.

Особенности зарядки

Чтобы понять, как заряжать кальциевый аккумулятор, необходимо немного разобраться в этом процессе и его особенностях. Если заряжать такую батарею приходится регулируемым прибором, то нужно установить напряжение около 16 В и ток равный 10% ёмкости АКБ. После десятичасовой подзарядки в таком режиме работоспособность аккумулятора будет восстановлена полностью.

Рекомендация! При эксплуатации автоматического устройства, для выполнения зарядки нужно лишь подключить аккумулятор, соблюдая полярность. При значительной сульфатации пластинок стоит включать тренировочный режим на заряднике, при наличии такой возможности.

Проверка работоспособности

Перед зарядкой, аккумулятора ca ca проверяют:

1. Проверка напряжения. На проводящих ток клеммах измеряют напряжение. Стандартный показатель – 12,7 Ватт. Более низкие показатели указывают на то, что батарея села.
2. Проверка обслуживаемого аккумулятора. Для этой задачи применяют ареометр, посредством которого определяется плотность электролита. Этот параметр составляет 1,27 г/см3. Зарядку кальциевого агрегата выполняют, если выявлен низкий показатель.

Замена электролита

Требуется замена, если

• электролит стал мутноватым, или поменял свой цвет;
• не получается отрегулировать плотность после подзарядки АКБ;
• если новая батарея стала быстрее садиться после полной зарядки;
• если в одной из банок отсутствует электролит;
• электролитический состав замерзает при отрицательных температурах.

Важно! Мутный электролит указывает на то, что производитель залил внутрь плохой продукт. Такое случается еще, когда вместо дистиллированной жидкости в аккумулятор наливают водопроводную.

Процедура замены, описание:

• Выньте АКБ из машины и поставьте ее на удобной для работы высоте на равномерное жесткое основание.

• Хорошо вытрите его корпус тряпкой, уберите всю грязь. Ветошь стоит намочить легким раствором соды, чтобы вытереть все следы окисления.
• Потом открутите все заливные пробки. Теперь можно выполнять замеры плотности электролитического состава, оценку его цвета.
• Посредством мультиметра замерьте напряжение батареи.
• Определите, что электролит нуждается в замене, откачайте его из банок любым удобным приспособлением. Проще использовать для этого маленький шприц и надеть на него тоненькую полимерную трубку.

• В пустые баночки теперь необходимо перелить дистиллированную воду, затем аккумулятор надо покачать из стороны в сторону. Так, осуществляется промывание.
• Откачайте воду и залейте новую.
• Как только банки стали чистыми, можно переходить к заливке электролита. Наливайте вещество до тех пор, пока баночки полностью под ним не скроются.
• Подключаем АКБ к зарядке, и ждем полной зарядки.

Внимание! Заряжать аккумулятор нужно с вывинченными пробками, так как электролит начинает через определенное время кипеть. Накройте его пакетиком, чтобы капли не разлетелись по сторонам.

• После полноценной зарядки, спустя 8-10 часов, чтобы агрегат успел остыть, посредством ареометра определите текущую плотность электролита.
• По результатам замеров, решите, стоит ли долить в банки один из компонентов (кислоту или воду)

Вот и все, работа завершена.

Заключение

Для того чтобы выбрать аккумулятор, подходящий для конкретного транспорта, необходимо учесть три главных параметра: модель и тип машины, а также условия его использования. Если вы не знаете, что действительно лучше купить, обратитесь в автосервис.
Что касается кальциевых АКБ, то они подходят водителям, которые любят серьезные путешествия и предпочитают высочайшее качество езды.