Свинцово-кислотным аккумуляторам уже более полутора столетий, но позиции в автомобилестроении они не сдают и по сей день. Главных причин тому две: низкая себестоимость и морозоустойчивость. Литий-ионный аккумулятор, пускай он и гораздо компактнее и легче при сопоставимой с свинцово-кислотным емкости, но стоит в разы дороже и уже при 0° С его емкость упадет вдвое (в то время как у свинцовой батареи это произойдет только при -30° С). И это не говоря уже о гораздо большей требовательности к условиям заряда и разряда.
Необслуживаемые кальциевые и AGM-аккумуляторы завоевывают все большую популярность, но АКБ традиционной конструкции с возможностью обслуживания все так же можно увидеть под капотом автомобиля. Контроль уровня и состояния электролита увеличивает ресурс аккумулятора, а самое главное – страхует от проблем зимой, что «рукастому» владельцу только в плюс.
Принцип действия аккумулятора
Говоря о плотности аккумуляторного электролита, нужно начать с самого принципа работы автомобильных аккумуляторов. Во время заряда-разряда в аккумуляторе протекают около 60 реакций, как утверждают исследования еще советских времен,но основной из них является только одна: в процессе разряда оксид свинца на катоде (отрицательном электроде) и свинец на аноде (положительном электроде) «забирают» сульфат-ионы из раствора серной кислоты, превращаясь в сульфат свинца, причем на катоде дополнительно образуется вода, а при заряде сульфат свинца, напротив, «отдает» сульфат-ионы в электролит.
Таким образом, во время разряда плотность электролита падает, при полном разряде между пластинами фактически остается дистиллированная вода, а во время заряда она возрастает. Тогда почему падает плотность раствора в аккумуляторе со временем, если эти процессы зеркальны?
Причина в том, что сульфат свинца, образующийся при разряде аккумуляторной батареи, не всегда полностью расходуется в ходе заряда. Особенно это заметно на морозе и после длительного пребывания батареи в разряженном состоянии: пластины покрываются сначала белыми разводами крупнокристаллического сульфата свинца, а затем эти кристаллы постепенно осыпаются вниз и в дальнейшей реакции, проходящей при зарядке, практически не участвуют.
Поэтому сульфатация пластин аккумулятора является однозначно вредным явлением. Снижается емкость аккумулятора, прочность пластин, а из-за падения плотности электролита батарея хуже набирает заряд: чем ниже плотность раствора, тем хуже проводимость. Полностью разряженный аккумулятор практически не принимает заряд – сопротивление электролита между его пластинами слишком велико.
Однако плотность может со временем и вырастать. Так как электролит – это не чистая серная кислота, а ее водный раствор, то при зарядке АКБ протекает еще одна реакция: банальный электролиз воды, малозаметный в начале цикла, но к концу идущий по нарастающей. Поэтому старые рекомендации по заряду обслуживаемых АКБ советовали дождаться «кипения» аккумулятора – резкого роста выделения кислорода и водорода в банках. Теряя воду, со временем электролит снизит свой уровень, а плотность его неизбежно возрастет – даже с учетом постепенного связывания серной кислоты на пластинах и в осыпи вода при «кипении» теряется быстрее.
Почему падает плотность электролита АКБ
Подробности Категория: Блог о продаже автомобиля Создано: 23 января 2019
Причины падения плотности электролита
В автомобильном аккумуляторе основной состав составляют корпус, со вставленными внутрь канистрами с электролитом, датчик, отслеживающий плотность раствора и клемм. Подключается это все к выходу на электрическую цепь автомобиля.
При заниженном уровне заряда автомобиль не заводится. Если аккумулятор хорошо заряжен, проблема состоит в пониженной плотности электролита и плохой работе АКБ, который не выдает необходимые параметры. Обнаружить проблему удастся благодаря нужному щупу в работающем АКБ или с помощью индикатора, который необходимо вмонтировать в банку.
По каким причинам снижается плотность электролита
Для хорошего функционирования батареи нужно не допускать разрядку ниже 50% и соблюдать высокие температуры, поддерживаемые химическими процессами в электродах и электролитах.
Нормальная плотность электролита
Чистая серная кислота в аккумуляторах не используется – это чрезмерно опасно, значительно возрастает скорость сульфатации пластин даже при нормальной эксплуатации. Из эксплуатационных соображений плотность электролита аккумулятора выбрана такой, чтобы обеспечить возможность уверенной работы при отрицательных температурах, достаточную удельную емкость и скорость заряда.
При нормальных условиях (под которыми в физике принято понимать, среди прочего, температуру +20° С) плотность электролита в полностью заряженном аккумуляторе составляет 1,28-1,3 г/см3. Как можно видеть на приведенной иллюстрации, именно такая плотность обеспечивает наибольшую морозоустойчивость. Заодно заметно, что у полностью разряженного аккумулятора риск замерзания зимой очень велик – достаточно температуре опуститься ниже -5, как в электролите образовываются кристаллики льда.
Зимняя и летняя плотность электролита
Однако на практике измерение плотности электролита в аккумуляторе при строго заданной температуре невозможно: зимой в гараже плотность у исправного и заряженного аккумулятора увеличится, а летом, да еще и сразу после поездки, напротив, будет ниже. Поэтому принята система поправок при измерениях в зависимости от температуры аккумулятора, которая отображена в таблице ниже.:
| Температура электролита, °С | Поправка, г/см3 |
| От –40 до –26 | –0,04 |
| От –25 до –11 | –0,03 |
| От –10 до +4 | –0,02 |
| От +5 до +19 | –0,01 |
| От +20 до +30 | 0,00 |
| От +31 до +45 | 0,01 |
Таким образом, если Вы измеряете плотность зимой во время легкого заморозка (до -10), то у заряженного аккумулятора она должна составлять 1,3-1,32 г/см3, так как с поправкой -0,02 мы и получим «стандартные» 1,28-1,3. На жаре же уже нормой плотности будут 1,27-1,29 г/см3.
Ещё кое-что полезное для Вас:
- Обслуживание и диагностика аккумулятора автомобиля
- Гелевый аккумулятор — плюсы и минусы
- Окисление клемм аккумулятора: в чем причины и как избежать
Плотность электролита в АКБ
Большая часть аккумуляторных батарей, которые продаются в России, относится к полуобслуживаемым. Это означает, что владелец может откручивать пробки, проверять уровень и плотность электролита и при необходимости доливать внутрь дистиллированную воду. Все кислотные АКБ, когда только поступают в продажу, заряжены, как правило, на 80 процентов. При покупке следите за тем, чтобы продавец выполнил предпродажную проверку, одним из пунктов которой является проверка плотности электролита в каждой из банок.
В сегодняшней статье на нашем портале Vodi.su мы рассмотрим понятие плотности электролита: что это такое, какой она должна быть зимой и летом, как ее повысить.
В кислотных АКБ в качестве электролита применяется раствор H2SO4, то есть серной кислоты. Плотность напрямую связана с процентным содержанием раствора — чем больше серы, тем она выше. Еще один немаловажный фактор — температура самого электролита и окружающего воздуха. Зимой плотность должна быть выше, чем летом. Если же она упадет до критической отметки, то электролит попросту замерзнет со всеми вытекающими последствиями.
Измеряется данный показатель в граммах на сантиметр кубический — г/см3. Измеряют ее при помощи простого прибора ареометра, который собой представляет стеклянную колбу с грушей на конце и поплавком со шкалой в середине. При покупке нового АКБ продавец обязан измерить плотность, она должна составлять, в зависимости от географической и климатической зоны, 1,20-1,28 г/см3. Допускается разница по банкам не более 0,01 г/см3. Если же разница больше, это свидетельствует о возможном коротком замыкании в одной из ячеек. Если же плотность одинаково низкая во всех банках, это говорит как о полном разряде батареи, так и о сульфатации пластин.
Помимо измерения плотности продавец должен также проверить, как аккумулятор держит нагрузку. Для этого применяют нагрузочную вилку. В идеале напряжение должно падать с 12 до девяти Вольт и держаться на этой отметке некоторое время. Если же оно падает быстрее, а электролит в одной из банок кипит и выделяет пар, значит от покупки этой АКБ следует отказаться.
Плотность в зимний и летний период
Более детально данный параметр для вашей конкретной модели АКБ нужно изучить в гарантийном талоне. Созданы специальные таблицы для различных температур, при которых электролит может замерзнуть. Так, при плотности 1,09 г/см3 замерзание происходит при -7°С. Для условий севера плотность должна превышать 1,28-1,29 г/см3, ведь при таком показателе температура его замерзания составляет -66°С.
Плотность обычно указывают для температуры воздуха +25°С. Она должна составлять для полностью заряженной батареи:
- 1,29 г/см3 — для температур в пределах от -30 до -50°С;
- 1,28 — при -15-30°С;
- 1,27 — при -4-15°С;
- 1,24-1,26 — при более высоких температурах.
Таким образом, если вы эксплуатируете автомобиль в летний период в географических широтах Москвы или Санкт-Петербурга, плотность может быть в пределах 1,25-1,27 г/см3. Зимой же, когда температуры опускаются ниже -20-30°С, плотность повышается до 1,28 г/см3.
Обратите внимание, что «повышать» ее искусственно никак не нужно. Вы попросту продолжаете пользоваться своим автомобилем в обычном режиме. А вот если АКБ быстро разряжается, имеется смысл провести диагностику и при необходимости поставить на зарядку. В случае же, если машина долго стоит на морозе без работы, АКБ лучше снять и унести в теплое место, иначе он от длительного простоя попросту разрядится, а электролит начнет кристаллизоваться.
Практические советы по эксплуатации АКБ
Самое основное правило, которое следует запомнить, — в батарею ни в коем случае нельзя заливать серную кислоту. Повышать плотность таким образом вредно, так как при повышении активизируются химические процессы, а именно сульфатации и коррозии, и уже через год пластины станут полностью ржавыми.
Регулярно проверяйте уровень электролита и при его падении доливайте дистиллированную воду. Затем АКБ нужно либо поставить на зарядку, чтобы кислота смешалась с водой, либо зарядить АКБ от генератора во время длительной поездки.
Если машину ставите «на прикол», то есть некоторое время не используете ее, то, даже если среднесуточные температуры опускаются ниже нуля, нужно позаботиться о том, чтобы АКБ был полностью заряжен. Это минимизирует риск замерзания электролита и разрушения свинцовых пластин.
При падении плотности электролита увеличивается его сопротивление, из-за чего, собственно, и затруднен запуск двигателя. Поэтому прежде, чем завести мотор, прогрейте электролит, включив на некоторое время фары или другое электрооборудование. Не забывайте также проверять состояние клемм и очищать их. Из-за плохого контакта пускового тока недостаточно для создания нужного крутящего момента.
Порядок измерения плотности аккумулятора
Для начала аккумулятор необходимо установить на ровную горизонтальную плоскость и очистить крышку от пыли и грязи. Лучше для этого использовать ткань, смоченную слабым раствором соды, как самой доступной щелочи: она нейтрализует возможное отпотевание электролита вокруг пробок.
Теперь проверяем уровень электролита. Проще это сделать на аккумуляторах с полупрозрачными стенками – на стенках есть риски, с помощью которых можно сразу понять, находится ли уровень в пределах допустимого. Важна не только сама высота уровня, но и равномерность по банкам: там, где уровень электролита заметно меньше, возможна неисправность (негерметичность стенок или днища, быстрое «выкипание» электролита из-за его чрезмерной изначальной плотности и так далее). Если стенки у аккумулятора непрозрачные, воспользуйтесь прозрачной трубкой, опуская ее в отверстия пробок до упора в набор пластин и затыкая после этого верхний конец пальцем: вытащив трубку, Вы увидите, насколько электролит выше пластин. Нормой считается высота уровня в 10-15 мм над пластинами.
Если в какой-то банке уровень электролита ниже нормы, доведите его до нужного, аккуратно доливая дистиллированную воду. Как мы уже писали выше, чаще всего уровень снижается из-за потери воды за счет электролиза, поэтому восполнять уровень готовым электролитом нельзя.
Перед проверкой плотности обеспечьте батарее состояние стопроцентной заряженности – подсоедините зарядное устройство до момента «кипения» или до его отключения, если используете автоматическую модель. Это нужно и для того, чтобы плотность в банке выровнялась после доливания дистиллированной воды, иначе измерение даст ошибочный результат.
Распространенный прибор для контроля плотности – это ареометр, представляющий собой прозрачную колбу с грушей для набора жидкости. Внутри этой колбы находится грузик с делениями – в набранный электролит он погрузится на высоту, зависящую от плотности аккумулятора, и риска, по которую он погрузится, и укажет на результат измерения.
Однако есть и более удобный и универсальный прибор – речь идет об оптическом рефрактометре, который способен также измерять температуру замерзания охлаждающей жидкости и «омывайки». Для измерения достаточно капнуть на нужное место из пипетки и прижать каплю прозрачным стеклом-крышкой. Посмотрев на свет через рефрактометр, вы увидите по риске плотность электролита. Это быстрее, да и точнее, чем привычный способ с ареометром.
Как поднять плотность электролита в аккумуляторе самостоятельно?
Плотность аккумулятора, а если говорить точнее, то электролита в нем, повысить можно довольно просто без обращения к специалистам сервисного центра. Первым делом необходимо провести ряд подготовительных процедур:
- Подготовьте емкости, которые понадобятся для слива части старого электролита из аккумулятора;
- Обзаведитесь средствами личной защиты – перчатки, очки, одежда (которую не страшно испортить). Помните: Электролит аккумулятора частично состоит из серной кислоты, которая опасна, и при попадании на кожу способна вызвать ожог, а одежду серьезно испортить;
- Возьмите инструменты, которые понадобятся, чтобы поднять плотность электролита в аккумуляторе: ареометр, клизма-груша, мерный стакан, воронка;
- Купите необходимые расходные материалы: дистиллированная воды, аккумуляторная кислота или готовый электролит.
Статья в тему: Как правильно затягивать колесные болты
Чтобы поднять плотность электролита в аккумуляторе, придется самостоятельно полностью заменить весь электролит, который уже залит в батарею, на новый раствор. Сделать это довольно просто, если выполнять все по инструкции и соблюдать необходимые меры предосторожности.
Проверка плотности электролита
Электролит – это раствор, который по большей части состоит из дистиллированной воды, содержащей 35% серной кислоты. В процессе эксплуатации плотность этого вещества может меняться. Часто показатель падает из-за периодического добавления дистиллированной воды, что требуется для поддержания оптимального уровня.
Когда батарея заряжается, происходит испарение воды, а если содержание дистиллята превышает норму, выкипает и электролит. В этом случае показатель может упасть слишком низко, аккумулятор перестанет нормально работать, двигатель не заведется.
Прежде чем решить вопрос, как повысить плотность в аккумуляторе автомобиля, нужно правильно измерить ее, учитывая температуру окружающей среды. Лучше проводить процедуру при +25 градусах.
Подготовка к работе:
- Перчатки и очки для защиты, одежда, которую не жаль – все это является обязательным, так как в составе рабочей жидкости имеется серная кислота (попадание на кожу приводит к серьезным ожогам, даже пары способны нанести вред человеку, поэтому помещение должно хорошо проветриваться);
- Денсиметр – требуется для определения плотности раствора, представлен в виде стеклянной трубки с резиновым наконечником и грушей, внутри располагается ареометр.
Как выполняется проверка:
- Накопитель нужно снять с машины.
- Если предусмотрена защита, ее демонтируют, затем откручиваются пробки банок.
- Далее, проверяется количество раствора в системе. Для легковых моделей состав должен быть на уровне 1,5 см выше пластин.
- Важен полный заряд батареи. Проверку начинают через несколько часов, после того, как зарядка будет завершена. Если уровень нормальный, денсиметр опускают в банки, набирая небольшое количество жидкости.
- В зависимости от температуры оцениваются показатели прибора. При этом ареометр должен находиться в спокойном состоянии, плавая в растворе, прикосновения к стенкам прибора не допускаются.
- Записав результаты, полученные после проверки каждой банки, можно сравнить их, определяя оптимальную плотность и уровень заряда.
Внимание:
Подобный способ подходит для разборных моделей, где есть возможность самостоятельно контролировать показатели, проводить замену раствора. Если АКБ необслуживаемый, для контроля предусматривается специальный индикатор, который в зависимости от цвета указывает на определенный уровень плотности, необходимость повышения.
Что такое плотность
Как вы знаете, электролит играет важную роль в работе АКБ. Это смесь серной кислоты (35%) и дистиллированной воды (65%). А плотность электролита в аккумуляторе – это их соотношение.
Не будем подробно останавливаться на химических процессах, проходящих между электролитом и пакетами пластин в банках. Достаточно знать, несколько простых фактов:
- при разряде концентрация уменьшается;
- при заряде она увеличивается;
- плотность должна быть в установленных пределах, иначе АКБ выйдет из строя.
Автомобильный аккумулятор, устроен таким образом, что в процессе его работы концентрация и уровень кислоты меняется – это норма. Важно, не допускать критических значений. А для этого нужно знать, какая должна быть плотность аккумулятора и периодически ее проверять.
Чем плохо отклонение от оптимальной плотности электролита в аккумуляторе:
- высокая – говорит о большой концентрации серной кислоты. Т.е. свинцовые пластины постепенно разъедаются, и приходят в негодность;
- плотность аккумулятора ниже 1,15 г/см3, сигнализирует о глубоком разряде и может привести к сульфитации пластин. Опять же – он выйдет из строя.
Если АКБ обслуживать неправильно – он может прийти в негодность. И тогда придется либо пробовать восстановить аккумулятор, либо покупать новый. Поэтому, лучше не поленится и провести минимальное обслуживание автомобильной батареи – это не отнимает много времени.
Проверять уровень кислоты и ее плотность в аккумуляторе, рекомендуется 1 раз в полгода. При этом не лишним будет его помыть – на корпусе могут собираться пары кислоты с грязью. А это чревато утечками тока. Причем, делается такое обслуживание и зимой и летом.
Чем еще опасна низкая концентрация
Нормальная плотность заряженного аккумулятора составляет 1,26-1,27 кг/см3. Температура замерзания электролита при этом, будет равна 55-60 оС. Казалось бы, бояться нечего.
Но, машина ездит – батарея разряжается, а концентрация кислоты падает. Если значение опустится на 10 пунктов, до 1,16 кг/см3:
- уровень заряда составит 30%;
- температура замерзания повысится до -15 градусов.
А если она упадет еще на 2-3 пункта, то батарея замерзнет при минус 10.
Как повысить плотность в аккумуляторе
Повысить плотность в аккумуляторе совсем несложно. Для выполнения этой операции можно использовать корректирующий или обычный электролит либо зарядное устройство.
Корректирующий электролит
С помощью корректирующего электролита
Воспользоваться этим методом восстановления плотности электролита можно только в том случае, если батарея является обслуживаемой, а концентрация серной кислоты в электропроводящей жидкости не снизилась ниже критического уровня.
Корректирующий электролит представляет собой раствор серной кислоты (формула H2SO4) в дистиллированной воде со значительно большей концентрацией основного вещества. Корректировка заключается в удалении из банок сильно разбавленного электролита.
Сделать это можно с помощью груши или ареометра. Затем вместо отобранной жидкости заливается корректирующий состав. При выполнении этой операции следует постоянно контролировать плотность электролита в банках с помощью ареометра.
Повышаем с помощью зарядного устройства
С помощью зарядного устройства можно поднять плотность электропроводящей жидкости как в батареях с наличием пробок, так и в необслуживаемых моделях.
Для того чтобы выровнять значение плотности достаточно подключить прибор к аккумулятору соблюдая полярность, а затем подключить устройство к сети 220 В. При возможности выбора силы тока, для более плавного повышения плотности, рекомендуется установить значение этого параметра в 10% от ёмкости АКБ.
Полная замена электролита
Полная замена электролита понадобится, если плотность электролита невозможно восстановить зарядкой или с помощью корректирующего раствора. Для замены токопроводящей жидкости потребуется приготовить новый электролит, пластмассовую воронку, резиновую грушу, ареометр, а также ёмкость для слива старой жидкости.
Производится такая операция по следующей инструкции:
- Удалить пробки из банок.
- Выкачать электролит из аккумулятора используя грушу (для того чтобы достать жидкость со дна рекомендуется надеть на резиновое приспособление тонкую силиконовую трубочку).
- Залить новый электролит, используя воронку (эту процедуру следует выполнять очень медленно, чтобы не расплескать едкую жидкость).
Какая должна быть плотность
У плотности есть зависимость от температуры окружающей среды. Так, плотность электролита в аккумуляторе зимой увеличивается, а летом уменьшается. Это нужно знать, если замеры проводятся при низких или высоких температурах. Кроме того, для эксплуатации в разных климатических условиях, рекомендуется различная плотность жидкости.
Таблица плотности электролита. Эти значения относятся к кислотному типу АКБ, для щелочного они отличаются.
| Средняя температура в январе, °С | Рекомендуемые значения для заряженного АКБ, г/см3 |
| -50 … -30 | 1,30 |
| -30 … -15 | 1,28 |
| -15 … -10 | 1,28 |
| -10 … 0 | 1,26 |
| 0 … +4 | 1,23 |
Как уже писалось выше – нормальная концентрация аккумуляторной батареи равна 1,26-1,27 кг/см3. Это оптимальное значение для средней полосы. Поэтому не нужно проводить никаких манипуляций и пытаться сделать зимний или летний электролит. Есть очень большая вероятность того, что этим вы укоротите срок службы автомобильного аккумулятора. Переход на зимний вариант жидкости, актуален лишь для экстремально холодных условий.
Итак, проверка автомобильной батареи – необходимость, без которой она может быстро выйти из строя. Хотя, с другой стороны, делается это не так часто. Тем более, процедура довольно простая. Важно не забывать, какая плотность должна быть в АКБ, и проверять ее во всех банках. Тогда он прослужит положенный срок, а скорее всего, даже больший.
Не забывайте делиться своим мнением в комментариях и читайте другие статьи блога – в них много полезной информации.
