Аккумуляторы и батареи
Информационный сайт о накопителях энергии
Восстановление кислотных аккумуляторов
Большинство транспортных и погрузочных механизмов приводятся в движение, работают посредством электрического импульса, полученного от свинцово-кислотных аккумуляторов. Проблема использования таких накопителей энергии заключаются в снижающейся способности принимать заряд. Через 2-3 года АКБ утилизируют. Восстановление основных функций устройства возможно и экономически выгодно.
Причины отбраковки кислотных аккумуляторов
Кислотный аккумулятор представляет динамичную систему с непрерывно идущей внутри электрохимической реакцией. Именно она создает условия для приема энергии на хранение и передачи потребителю. Но в результате непрерывного процесса внутренние компоненты изнашиваются, преобразуются непрерывно. Параллельно полезным идут паразитные реакции, ускоряющие процесс деградации устройства.
Результатом нарушения инструкции по эксплуатации прибора и по объективным причинам функциональность АКБ нарушается, происходит:
- сульфатация – отложение на пластинах кристаллического налета сульфата свинца, препятствующего накоплению заряда;
- разрушение свинцовой пластины, угольной решетки и осыпание активной массы на дно;
- короткое замыкание внутри банки и между корпусом и пластинами, вызванное механическим повреждением или внутренним замыканием шламом;
- разрушение корпуса аккумулятора резким ударом, взрывом или замерзанием электролита.
Независимо от причины, вызвавшей признаки отбраковки, изделие теряет способность выдавать ток нужных параметров. Возможно восстановление кислотного АКБ десульфатацией – разрушением трудно растворимого осадка химическим, физическим способами. Рассмотрим несколько методов электрического воздействия разрушающих осадок и восстановливающих функции кислотного аккумулятора.
Восстановление свинцово-кислотного аккумулятора после глубокого разряда
Глубокий разряд опасен образованием прочной корки на поверхности электропроводящих пластин. Если батарея систематически работает с недозарядом, сульфатация неизбежна. Налет на пластинах имеет нейтральный заряд и препятствует электрической диссоциации. Концентрация электролита снижается, так как активные ионы SO4— вступили в прочную связь и их в растворе мало.
При сульфатации емкость падает, батарея быстро заряжается, не дает нужный пусковой ток или отдает энергию недолго. Так, свинцово кислотный аккумулятор ИПБ, простаивающий в ожидании пуска, теряет до 20 % емкости за год. В случае отключения сетевого электричества, севшая АКБ не обеспечит аварийное освещение. Восстановление свинцово-кислотных аккумуляторов ИПБ и стартовых автомобильных позволит вернуть им первоначальную емкость, увеличить срок службы.
При глубоком разряде внутреннее сопротивление АКБ увеличивается, ток зарядки он принимать отказывается, кипит. Наиболее часто используют методы восстановления кислотных аккумуляторов :
- длительный заряд малым током, если электролит прозрачный;
- зарядка слабым током, используя дистиллированную воду вместо электролита.
- импульсами большого тока.
Все способы десульфатирования можно применять при условии целостности корпуса и пластин, устойчивости замазки.
Восстановление кислотных аккумуляторов циклическим током
Застарелое сульфатирование, не оставляющее свободного места на пластинах убрать особенно сложно. Применение для восстановления забитых осадком кислотных аккумуляторов переменного тока – эффективный способ очистки. Синусоидная осцилограмма имеет положительные и отрицательные периоды. Положительная кривая энергии направляется на пробивание ходов к контактной пластине. Скопившиеся на поверхности частицы нейтрализуются периодически направляемыми отрицательными импульсами. Эффективность импульсного воздействия превосходит другие применяемые методы. Электролит нагревается незначительно, соотношение периодов подачи отрицательных импульсов регулируется, в зависимости от состояния корочки сульфата свинца.
| Характеристика устройства Напряжение электросети, В | 220 |
| Напряжение аккумуляторов, В | 12 |
| Емкость аккумуляторов, А*ч | 2…90 |
| Вторичное напряжение, В | 2*18 |
| Мощность трансформатора, Вт | 120 |
| Зарядный ток, А | 0…5 |
| Импульс тока, А | до 50 |
| Мощность импульса, Вт | до 1000 |
| Разрядный ток, А | 0,25 |
| Время заряда при восстановлении, мс | 1…5 |
| Время разряда, мс | 10 |
| Время восстановления, ч | 5…7 |
Для создания десульфатора, необходимо доработать имеющееся зарядное устройство, использовав электрическую схему.
Импульсный десульфатор для восстановления кислотных аккумуляторов циклическим током обеспечивает автоматический процесс десульфатации, используя электронную схему управления, расположенную на печатной плате.
На панель управления выносится только выключатель, амперметр, регулятор тока заряда и предохранитель.
Устройство разработано в 1999 году, и выпущено небольшой партией. Но доработать обычное зарядное устройство, пользуясь схемой, доступно мастеру.
Видео
Предлагаем посмотреть сборку самодельного импульсного десульфатора с регулировкой и объяснение использования компонентов. Доступный способ и полезные сведения для создания схемы своими руками.
Источник
Свинцовые аккумуляторные батареи ремонт
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 емкость аккумулятору 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 здесь.
Что здесь можно увидеть. Намазка (-) пластины (она «серая» по цвету) полностью высохла от постоянного под заряда, который производится в бесперебойнике.
Светлая пластина вся в сульфате свинца, происходит такое от неравномерного использования емкости каждой банки аккумулятора и соответственно отсутствие добивки емкости.
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.
Источник