Как уменьшить коррозию и короткие замыкания аккумулятора
Коррозия происходит преимущественно на решетке аккумулятора и известна как «размягчение и отслоение» свинца от пластин. Этой реакции невозможно избежать, поскольку электроды в свинцово-кислотной среде всегда реактивны. Отслоение свинца – естественное явление, которое можно лишь уменьшить. Ограничение глубины разряда, контроль циклов, умеренная температура и контроль перезаряда – основные профилактические меры.
Для уменьшения коррозии долговечных аккумуляторов производители поддерживают удельный вес электролита на умеренном уровне 1,200 при полном заряде, в отличие от 1,265 и выше для высокопроизводительных батарей. Более низкий удельный вес уменьшает удельную энергию и производительность аккумулятора.
Длительный перезаряд особенно вреден для герметичных свинцово-кислотных аккумуляторов. Герметичные устройства должны работать с рекомендованным поддерживающим зарядом, в то время как заливные свинцово-кислотные аккумуляторы имеют определенную устойчивость к перезаряду.
Поскольку свинцово-кислотные аккумуляторы заменяются литий-фосфатными (LiFePO), точная зарядка имеет первостепенное значение. Хотя автомобильная система зарядки обеспечивает правильное напряжение конца заряда для LiFePO, литий-ионные аккумуляторы не должны получать дополнительного заряда, когда аккумулятор полностью заряжен. При замене на LiFePO этого не происходит, и стартерный аккумулятор получает непрерывный заряд во время движения. Хотя LiFePO более устойчив к перезаряду, чем литий-ионные со смешанным кобальтом, перезаряд может сократить срок службы литий-фосфатного аккумулятора.
Аккумуляторы LiFePO4
Надежные литий-железо-фосфатные аккумуляторы для солнечных и резервных систем.
LiFePO4 Sacred Sun SCIFP1250 (12В, 50Ач)
Компактный аккумулятор с встроенным BMS для безопасной работы в солнечных и резервных системах.
Купить
LiFePO4 Victron Lithium SuperPack 12.8В 100Аг
Современная литий-железо-фосфатная батарея (LiFePO4) со встроенным BMS и защитой от перегрузки
Купить
LiFePO4 Victron Smart Battery 12.8V/100Ah
Высококачественный источник энергии с длительным сроком службы, высокой безопасностью и совместимостью с экосистемой Victron Energy
КупитьОтслоение свинца и короткие замыкания
Свинец в стартерных аккумуляторах наносится в виде губки для максимальной площади поверхности. Со временем куски свинца отпадают, снижая производительность. Клеммы аккумулятора также могут корродировать, образуя белый порошок и уменьшая контакт. Замена клемм на свинцовые решает большинство проблем.
Рисунок 1: Внутренние части корродированного свинцово-кислотного аккумулятора
Коррозия решетки неизбежна, поскольку электроды в свинцово-кислотной среде всегда реактивны. Отслоение свинца – это естественное явление, которое можно лишь замедлить, но не полностью устранить.
Клеммы аккумулятора также могут корродировать. Это часто видно по образованию белого порошка в результате окисления между двумя разными металлами, соединяющими полюса. Коррозия клемм может в конечном итоге привести к разрыву электрического соединения. Замена соединительных клемм на свинцовые, из того же материала, что и полюс стартерного аккумулятора, решит большинство проблем с коррозией.
Свинец в аккумуляторе механически активен. Во время разряда сульфат свинца вызывает расширение пластин, движение, которое меняется на противоположное во время зарядки, когда пластины снова сжимаются. Со временем образуются кристаллы сульфата, что вызывает отслоение свинцового материала. Отслоение в стартерном аккумуляторе является контролируемым, поскольку аккумулятор не подвергается глубокому разряду, но это большая проблема с аккумулятором глубокого цикла разряда/заряда.
Короткое замыкание – это еще один вид неисправности, особенно у стартерных аккумуляторов грузовиков. Когда аккумулятор сбрасывает свой осадок на дно контейнера, образуется проводящий слой, который постепенно заполняет отведенное пространство в отстойнике. Со временем жидкость, которая уже является проводящей, может достичь пластин, создавая эффект короткого замыкания. Термин «короткое замыкание» является неправильным, и для описания этого состояния лучше было бы использовать термины «повышенный саморазряд» или «мягкое короткое замыкание».
Мягкие короткие замыкания трудно обнаружить, поскольку аккумулятор функционирует нормально сразу после зарядки, и все кажется в порядке. По сути, зарядка уничтожает все признаки мягкого короткого замыкания, за исключением, возможно, повышенной температуры во время зарядки, которую можно заметить, прикасаясь к корпусу аккумулятора. Однако, после 6–12 часов простоя аккумулятор начинает демонстрировать аномалии, такие как более низкое напряжение холостого хода и пониженный удельный вес.
Измеренная емкость также будет низкой, поскольку саморазряд потребил часть накопленной энергии. Согласно исследованию режимов отказов BCI 2010 года, короткое замыкание аккумуляторов составило 18 процентов отказов, что меньше 31 процента 5 лет назад. Это снижение может быть связано с усовершенствованием методов производства.
Еще одной формой мягкого короткого замыкания является образование мха. Это случается, когда сепараторы и пластины немного смещены вследствие плохой производственной практики, и это приводит к оголению частей пластин. Такое воздействие способствует образованию проводящего кристаллического мха по краям, что приводит к повышенному саморазряду.
Обрыв вывода – еще одна причина короткого замыкания, когда куски свинца отрываются от сварных стержней, соединяющих пластины. В отличие от мягкого короткого замыкания, которое возникает вследствие износа, обрыв вывода часто случается в начале срока службы аккумулятора из-за производственного дефекта. Это может привести к серьезному электрическому короткому замыканию с постоянным падением напряжения, что может привести к тепловому разгону.
Самой радикальной и серьезной формой короткого замыкания является механическая поломка, при которой подвешенные пластины расшатываются и касаются друг друга. Это приводит к внезапному высокому току разряда, который может привести к чрезмерному нагреву и тепловому разгону. Небрежное изготовление, а также чрезмерные удары и вибрация являются наиболее распространенными причинами этой поломки.
