Споры по поводу правильной зарядки кальциевого аккумулятора ведутся уже давно. Одна половина автовладельцев выступает за напряжение 14,8 В (± 0,4 В) при заряде, а другая утверждает, что для 100% заряда кальциевой аккумуляторной батареи необходимо напряжение не менее 16,0 В. При этом, каждая из сторон приводит свои «убедительные» доводы, чтобы доказать непогрешимость своей теории. Давайте вместе попробуем разобраться, в чем же причина таких жарких споров и существует ли единственно верный способ зарядки кальциевого аккумулятора?
Для справки: максимально растворимая величина кальция (Ca) в свинце (Pb) составляет 0,1% от основной массы. Свинцовые пластины современных аккумуляторов содержат в своем составе от 0,06% до 0,09% кальция. Данное соотношение определено экспериментально и является самым оптимальным.
Дальнейшее чтение будет полезным для понимания того, почему на сегодняшний день традиционные АКБ с решетками из свинцово-сурьмянистого сплава ушли в прошлое, а им на смену пришли аккумуляторы с решетками из свинцово-кальциевого сплава. Понимание этих простых истин поможет нам увидеть, «с какой стороны», образно говоря, нужно подходить к зарядке кальциевых аккумуляторов.
Никому не нужные преимущества кальциевых аккумуляторных батарей
Знаете ли вы, что первый кальциевый аккумулятор был создан в 1932 году американской ? На тот момент это было самым крупным прогрессом на рынке свинцовых аккумуляторов, ведь эти аккумуляторы обрели ряд преимуществ перед традиционными сурьмянистыми. Они имели гораздо меньший саморазряд (долго сохраняли накопленную энергию) и очень маленький расход воды (во время эксплуатации практически не «кипели»), что сделало их бесспорными лидерами по неприхотливости обслуживания.
Казалось бы, за кальциевыми аккумуляторами будущее! Но нет. На практике «кальциевая» технология до сегодняшнего времени не находила широкого применения. Почему? Потому что наряду с преимуществами, кальциевые аккумуляторы получили и существенные недостатки. Среди них:
- Трудность получения отливок с постоянным содержанием кальция по причине его быстрого выгорания в процессе плавки. Этот процесс был трудоемким и затратным с финансовой точки зрения, что сильно тормозило распространение «кальциевой технологии».
- Значительная потеря емкости положительных электродов при глубоких разрядах в результате:
- межкристаллитной коррозии свинцово-кальциевого сплава (Pb-Ca), которая делает положительный электрод хрупким и ломким, ухудшая его токопроводящие свойства;
- ухудшения контакта между токоотводящей решеткой и активной массой из-за образования между ними плотного слоя сульфата свинца (PbSO4), который «не растворяется» (не окисляется в PbO2) даже при полном заряде (в формировании этого слоя, по всей видимости, важную роль играет сульфат кальция CaSO4);
- слабого сцепления коррозионной пленки как с активной массой, так и с токоотводом, что увеличивает склонность активной массы к оплыванию.
- Сложность контролирования степени заряженности по плотности электролита из-за его стратификации или расслоения. В отличие от традиционных сурьмянистых аккумуляторов, кальциевые АКБ не «кипят» и электролит при заряде не перемешивается, а значит, кислота, которая тяжелее воды, скапливается внизу банок, вытесняя менее плотные слои электролита вверх.
- Емкость АКБ с решетками из свинцово-кальциевого сплава, работающего в режиме постоянного подзаряда, была ниже емкости аналогичной АКБ с решетками из свинцово-сурьмянистого сплава.
Информация получена из источников: «Современная теория свинцового аккумулятора», авторы: М.А. Дасоян, И.А. Агуф, 1975 г. стр. 183-185. «Свинцовые аккумуляторы», авторы: А.И. Русин, Л.Д. Хегай, 2009 г. стр. 54-55.
Вышеперечисленные недостатки значительно сузили область применения кальциевых аккумуляторов. Они использовались только в тех случаях, когда первостепенно важной являлась способность АКБ сохранять заряд по времени. Другими словами, аккумулятор должен был долго держать заряд. В большинстве других случаев, предпочтение отдавали традиционным сурьмянистым аккумуляторным батареям.
Недостатки кальциевых АКБ.
К сожалению, в нашей жизни не существует идеальных вещей. Поэтому и кальциевые аккумуляторы также имеют некоторый ряд недостатков.
- Чувствительность к глубоким разрядам. Это главное отличие кальциевых батарей от их гибридных и сурьмянистых аналогов. Кальциевые аккумуляторы крайне не рекомендуется разряжать ниже напряжения в 12 В. Всего лишь при одном глубоком разряде такая АКБ потеряет пятую часть своей емкости. При однократном полном разряде батарея лишается половины емкости, в то время как устройство, которое пережило 9 -10 разрядов, становится абсолютно непригодным к эксплуатации.
- Достаточно высокая стоимость. Что обусловлено дорогим, а также сложным процессом производства.
- Не подходит для режима передвижений в «городском стиле». Длительные простои, в случае, если автомобилем пользуются нечасто и на короткие дистанции, негативно, и даже губительно влияют на кальциевые аккумуляторы.
Заметим, что кальциевые аккумуляторные батареи подходят только для использования в автомобилях. Советуем воздержаться от установки таких устройств в катер или лодку (там они могут подвергнуться глубокому разряду).
Спрос рождает предложение
Почему же сейчас кальциевые аккумуляторы используются повсеместно? Может быть наука нашла способ, как избавиться от всех вышеперечисленных недостатков? Не совсем. Главным фактором здесь выступает основной закон рыночной экономики, который можно сформулировать так: «Спрос рождает предложение».
Автомобильный бум
Вспомните, сколько автомобилей было во дворах ваших домов всего каких-то 30 лет назад? А сколько их сейчас? В любом городе дворы буквально забиты автомобилями. Налицо автомобильный бум. Это раньше автомобиль являлся роскошью и с него буквально «пылинки сдували», а сейчас? Вы думаете, что владельцы «живущих» на улице автомобилей ночами не спят, размышляя о том, как бы обслужить аккумулятор на своем авто? Ничего подобного.
Поставил и забыл
Приоритеты людей сильно изменились. Автомобиль стал обычным средством передвижения, а выбор аккумулятора сместился в сторону набирающего популярность принципа: «поставил и забыл». Что бы там ни говорили, но большинству автомобилистов глубоко «до лампочки», что там происходит с их аккумулятором. Они просто не хотят связываться с их обслуживанием.
Вот слова одного автомобилиста: «Как показала практика, у всех 3-х новых автомобилей, которые я покупал (за последние 15 лет) аккумуляторы прослужили по 2 года, максимум 3» (от себя добавлю, что этот автомобилист из северных районов России). Тогда я его спросил: «А заряжать не пробовал?» На что он ответил: «Зачем? Проще новый купить». Как вам такой ответ? Странно, правда? Однако таких людей с каждым днем становится все больше и больше.
Конкурентная борьба производителей АКБ
Теперь понятно, почему производители аккумуляторов «из кожи лезут вон», лишь бы предложить потребителю аккумулятор, который не требует к себе никакого внимания, одним словом – «поставил и забыл». И конкурентная борьба среди производителей аккумуляторов сейчас ведется в одной единственной плоскости – чей АКБ прослужит дольше без какого- либо обслуживания
.
Ca/Ag
Есть и другая, менее распространенная разновидность кальциевых аккумуляторов – серебряно-кальциевые АКБ (Ca/Ag). Несложно догадаться, что их, по аналогии с предыдущим примером, в обиходе называют просто серебряными. Пластины таких батарей выполняются из свинцово-кальциевого сплава, в который добавляется совсем немного серебра. Присутствие этого элемента практически избавляет аккумулятор от недостатков моделей типа Са/Са, сохранив при этом все их достоинства. Единственная проблема таких АКБ – высокая цена, которая обусловлена не только стоимость сырья, но и сложностью изготовления батареи.
Кальцию – зеленый свет или «возвращение блудного попугая»
Как же кстати оказалась всеми забытая «кальциевая» технология, позволяющая изготавливать «необслуживаемые АКБ». Да, именно легирование свинца кальцием позволило повысить перенапряжение водорода или, говоря проще, аккумулятор стал «закипать» при более высоком напряжении (16,0 В). При напряжении бортовой сети автомобиля 14,4 В кальциевые аккумуляторы вообще не «закипают» и не требуют постоянного доливания дистиллированной воды, а значит нуждаются лишь в минимальном обслуживании. У кальциевого аккумулятора есть еще один бонус – это способность долго держать разряд. Скажем, если ваш автомобиль пару месяцев простоит на стоянке, то вернувшись за ним, у вас будут все шансы на успешный запуск двигателя. На этом, однако, его преимущества заканчиваются.
А воз и ныне там …
А как же недостатки, спросите вы?….. Да никак! Конечно, инженеры пытаются «продлить жизнь» кальциевым аккумуляторам, экспериментируя с «рецептами приготовления» токоотводящих решеток, а также самой обмазки, из которой впоследствии формируется активная масса. Плюсом ко всему в электролит добавляют различные «улучшители». Даже себестоимость производства свинцово-кальциевого сплава удалось снизить (за счет совершенствования технологии), но в глобальном смысле проблемы с кальцием как были, так они и остались.
Однако это уже не важно. Важно, что теперь потребителю можно предложить товар, который отвечает его ОСНОВНОМУ критерию: «поставил и забыл».
Официальная инструкция
Как заряжать кальциевый аккумулятор нам рекомендуют производители? Они обычно прилагают к нему краткую инструкцию, в которой без каких-либо понятных объяснений пишут, что как делать. Одна из таких официальных инструкций сейчас лежит на столе, и мы возьмём из неё ключевые моменты.
Значит, написано в ней следующее:
- Заряжать кальциевый аккумулятор следует током, равным 10% ёмкости.
- При достижении напряжения заряда 14,4 В ток надо уменьшить в два раза и заряжать так в течение 10 часов.
- По завершению заряда необходимо проверить плотность электролита и, в случае высокой концентрации скорректировать её путём доливки воды.
- Каждый раз после корректировки плотности батарею надо ставить на заряд при напряжении 16 В, и проводить его в течение 40 минут.
Эта инструкция очень даже неплохая. Но в ней есть сразу несколько недочётов. Автор этой инструкции ни слова не сказал о тех случаях, когда плотность по окончанию заряда, наоборот, низкая. Также он ничего не сказал о том, что 16 В могут неблагоприятно сказаться на электронике автомобиля, если вам пришло в голову заряжать АКБ, не отключая его от бортовой сети. Кроме того, ничего в этой инструкции нет для тех, у кого зарядные устройства могут настраиваться только по напряжению, либо вообще автоматические.
Поэтому — немного дополним эту инструкцию. Вернее, перепишем её с нуля, не забыв о нестандартных ситуациях. Также добавим в неё несколько рекомендаций, которые позволят продлить срок службы кальциевого аккумулятора.
или основа маркетинговой стратегии
Ситуация на сегодняшний день такова, что в условиях реальной эксплуатации кальциевого АКБ, зарядка при 14,8 В провоцирует глубокую сульфатацию пластин, а зарядка при 16,2 В способствует более быстрому оплыванию активной массы. В обоих случаях емкость аккумулятора уменьшается. Каждый из этих ОТДЕЛЬНО ВЗЯТЫХ способов заряда губителен для кальциевого аккумулятора, как ни крути.
Однако самое большое зло, которое таит в себе кальциевый аккумулятор – это непереносимость глубокого циклирования. Говоря проще, при глубоких разрядах потеря емкости ускоряется в разы, по сравнению с сурьмянистыми батареями (причины описаны в начале статьи).
Вы думаете производители об этом не знают? Прекрасно знают, но никогда вам об этом подробно рассказывать не будут. Цель у них совершенно иная. В основе их маркетинговых стратегий лежит одно единственное преимущество кальциевого аккумулятора – это его «необслуживаемость» или отсутствие необходимости уделять ему свое внимание, словом «поставил и забыл». А вот разборки по поводу «болячек» своего «детища» они оставили на усмотрение своих потребителей, поскольку сказать им нечего. Отсюда и «туманность» в их рекомендациях по обслуживанию. Стоит ли теперь удивляться неугасающим спорам по поводу «правильной» зарядки кальциевой АКБ? Ответ очевиден.
О «специальных» зарядных устройствах для Ca/Ca
В статье про зарядку кальциевых АКБ просто нельзя не упомянуть об этих устройствах. Они пачками покупаются доверчивыми автолюбителями. Ведь если их делают, значит и в самом деле есть прок от зарядки АКБ Ca/Ca напряжением 16,1 В. Вполне логично, что производитель, зная о наличии таких батарей, решает выпускать и специальные зарядные устройства под них. А поскольку на производствах просто не могут работать дураки и неучи, то и недоверия к таким устройствам быть не может по умолчанию.
На самом же деле картина далеко не такая радужная и однозначная. «Специальные» зарядные устройства для кальциевых АКБ появились на рынке не потому, что они жизненно необходимы этим АКБ. Они были придуманы потому, что на рынке появился на них спрос. А спрос и необходимость – это разные вещи.
А спрос на них появился после того, как в Интернете начала обсуждаться проблема с зарядкой АКБ Ca/Ca. Ну никак не получалось у купивших это чудо достичь 100 % заряда. Аккумуляторы упорно не хотели кипеть, а плотность не доходила до 1,27. Умные и предприимчивые люди увидели эти проблемы, и придумали, как на этом заработать.
Не кипит АКБ? Не повышается плотность? Вот вам специальное зарядное устройство, которое закипятит ее. И плотность повысится. А если еще к такому устройству добавить парочку «умных» функций наподобие десульфатации, тренировки и зарядки по принципу качелей – продажи пойдут в гору. А уж убедить пользователя, что без этого зарядного устройства кальциевая АКБ долго не прослужит – это как два пальца…
Большой удачей для этих самых предпринимателей послужило еще одно обстоятельство. Дело в том, что несколько лет назад на официальном сайте одного производителя кальциевых АКБ появилась информация, что их продукцию надо заряжать напряжением 16 В. И понеслось. Ссылаясь на эту официальную информацию, продавцы специальных зарядных устройство еще быстрее повысили уровень продаж.
И неважно, что та самая информация касалась только одной единственной линейки аккумуляторов, которые через пару лет сняли с производства. Наплевать на такую же официальную информацию, которую предоставил тот же производитель – он пояснил, что 16 В нужны были той партии батарей, и на сегодняшний день это неактуально.
Что делать нам, жертвам маркетинга?
А как же быть тем, кто не хочет «забывать» про свой аккумулятор и кто не желает мириться с тем, что 2 года эксплуатации (для северных районов РФ) для кальциевого АКБ – это предел? Ответ прост – включать здравый смысл. Автор статьи не выступает в защиту того или иного способа зарядки, обсуждаемого на просторах интернета, а предлагает некий компромисс, помогающий продлить «срок жизни» кальциевого аккумулятора.
Компромиссный способ зарядки кальциевой АКБ
Вот мы и подошли к самому главному вопросу: как зарядить кальциевую батарею? В источнике «Свинцовые аккумуляторы», авторы: А.И. Русин, Л.Д. Хегай, 2009 г., на страницах 160–166 описываются 7 способов зарядки современных аккумуляторов:
Из всех вышеперечисленных способов авторы данного научного труда сходятся во мнении, что с точки зрения полноты заряда наиболее оптимальным является двухступенчатый комбинированный заряд
. Его мы и возьмем за основу.
На первой схеме авторы изобразили изменение тока и напряжения при комбинированном заряде.
Точно такая же схема заряда имеется у зарядного устройства Орион «Вымпел-27». Вот схема:
Хотя визуально схемы изображены по-разному, принцип, который лежит в их основе одинаков: как только напряжение достигает максимального значения, сила тока начинает уменьшаться, пока не достигнет минимума. Получается, что на первой ступени заряда стабилизируется сила тока, а как только напряжение достигнет своей верхней допустимой величины, включается вторая ступень – стабилизируется напряжение, а ток начинает уменьшаться. Признаком окончания заряда принято считать достижение постоянства плотности электролита и силы тока в течение 2 часов.
Не сочтите это за рекламу зарядного устройства, но Вымпел-27 имеет все минимально необходимые параметры для зарядки 99% кальциевых аккумуляторных батарей, имеющихся у владельцев легковых автомобилей. Для тех, кто не занимается ремонтом аккумуляторов и не владеет грузовым транспортом, этого зарядного устройства вполне хватит. Целью данной статьи не является обзор всевозможных зарядных устройств, поэтому Вымпел-27 будет использоваться исключительно в качестве наглядного пособия для зарядки кальциевой батареи. Каждый автолюбитель вправе использовать любые другие зарядные устройства.
В чем компромисс?
В чем же заключается компромисс предлагаемого способа зарядки кальциевой АКБ? Компромисс в следующем: мы не будем заряжать аккумулятор при каком-то одном напряжении (14,8 или 16,0 вольт), а разделим заряд на 2 этапа. Перед началом заряда аккумуляторная батарея должна быть выдержана не менее 8 часов при комнатной температуре (20-250С). Также не забудьте проверить уровень электролита. Он должен покрывать верхний край пластин на 25-35 мм (для АКБ «Аком»). Если он ниже, доведите его до нормы путем добавления дистиллированной воды.
1-й этап зарядки
На первом этапе мы воспользуемся автоматическим алгоритмом заряда, при котором зарядное устройство (далее ЗУ) Вымпел-27 ограничивает максимальное напряжение до 14,8 вольт. Это станет основным этапом заряда АКБ, который позволит зарядить батарею примерно до 90% от ее фактической емкости.
Итак, на ОТКЛЮЧЕННОМ от сети (220В) зарядном устройстве, подсоединяем плюсовой зажим к положительной клемме АКБ, а минусовой к отрицательной. Затем выставляем переключатель в положение 14,8 В и силу тока, равную 0,1 от номинальной емкости. Например, если АКБ на 60 Ач, то сила тока устанавливается 6А. Далее подключаем ЗУ к сети 220 В. После подключения автоматически начнется заряд.
Когда ток упадет приблизительно до 0,6А и дальше уже не будет снижаться, то первый этап зарядки можно считать завершенным. Далее отсоединяем ЗУ от сети 220 В, оставляя устройство подключенным к АКБ. Зачем? Дело в том, что во время заряда, когда ЗУ подключено к сети 220 В, автоматика не позволяет изменять величину тока.
2-й этап зарядки
Для чего нужен 2-й этап зарядки? В нашем случае мы будем заряжать кальциевый аккумулятор, изготовленный АО «Аком», а в инструкции по зарядке аккумуляторов этого производителя прямо говорится, что для эффективной и полной зарядки АКБ, изготовленной по технологии Ca/Ca, зарядное устройство должно обеспечивать зарядное напряжение 16,0 В. Ниже скрин из инструкции.
Зарядное устройство Орион Вымпел-27
На ЗУ Вымпел-27 как раз для этих случаев существует ручной режим «дозаряда» при 16,0 В. Поэтому выставляем переключатель на положение 16,0 В (зарядное устройство при этом остается отключенным от сети 220 В), а силу тока ограничиваем до 2А (1/30 от номинальной емкости). После выставления необходимых параметров подключаем ЗУ к сети 220 В и продолжаем следить за зарядом.
При напряжении 16,0 вольт на электродах кальциевого аккумулятора начинается электролиз воды (разложение на водород и кислород). Проще говоря, АКБ начинает «кипеть». И чем ближе конец заряда, тем сильнее будет «кипение». Это нормальный процесс, способствующий перемешиванию электролита и обеспечивающий более полное «растворение» сульфата свинца, отложившегося на пластинах в результате предыдущего разряда.
Далее, когда ток перестанет снижаться, выдерживаем аккумулятор в режиме подзаряда еще 2 часа и отключаем зарядное устройство от сети 220 В. Все, зарядка кальциевого аккумулятора завершена. Данный метод заряда определенно наносит аккумулятору некоторый вред, но он наиболее щадящий и представляет собой некий компромисс, подразумевая выбор наименьшего из «двух зол».
Контрольные измерения
Окончив заряд, с помощью ареометра измеряем плотность электролита. Если плотность составляет 1,27-1,28 г/см3, то это соответствует 100% заряду. Если плотность электролита остается низкой (1,22-1,23 г/см3), то это говорит о глубокой сульфатации электродов, образовавшейся в результате хронического недозаряда АКБ или вследствие глубоких разрядов. Шансы восстановить емкость такого аккумулятора определенно есть, но речь о проведении таких мероприятий, например, восстановление емкости кальциевого аккумулятора путем проведения контрольно-тренировочных циклов (КТЦ), будет обсуждаться в отдельной статье. А сейчас …
Кратко о напряжении и плотности
Типичный представитель необслуживаемой кальциевой АКБ
Эти два параметра позволяют оценить степень заряженности АКБ с жидким электролитом. А в данном конкретном случае они нужны нам для того, чтобы понять — правильно ли мы зарядили кальциевый аккумулятор. Поэтому начнём с того, как по этим параметрам ориентироваться.
Напряжение
Здесь имеется в виду напряжение покоя. Корректно измерить его можно только после того, как батарея постоит без какой-либо работы хотя бы 8-10 часов (не заряжаясь и не разряжаясь). За это время все электрохимические процессы в ней постепенно затухнут. А напряжение — стабилизируется. Очень часто об этом нюансе забывают, и меряют когда попало. В итоге вольтметр показывает завышенные данные, вводя автолюбителя в заблуждение.
Если же измерить напряжение покоя правильно, то по полученным показателям можно сделать выводы о степени заряженности аккумулятора. То же самое касается и севшей батареи. В каком бы состоянии она не была, напряжение покоя «расскажет», на сколько процентов она заряжена. Определить это можно при помощи простой таблички.
| Напряжение покоя (В) | Заряд (%) |
| <11,90 | 0 |
| 11,95 | 10 |
| 12,00 | 20 |
| 12,05 | 30 |
| 12,15 | 40 |
| 12,20 | 50 |
| 12,30 | 60 |
| 12,40 | 70 |
| 12,50 | 80 |
| 12,60 | 90 |
| 12,70 | 100 |
| >12,71 | Некорректный замер |
Как показывает реальный опыт эксплуатации кальциевых аккумуляторов, переход в состояние покоя часто не происходит после 8-10 часов простоя. Иногда требуется подождать немного дольше. Например, автор этого материала регулярно заряжает кальциевый аккумулятор своего автомобиля небольшими токами в течение двух-трёх дней подряд. Когда заряд останавливается вечером, то на утро напряжение на клеммах обычно больше 13 вольт. Это означает, что состояние покоя ещё не наступило.
Скорее всего, оно не наступает так долго из-за того, что накануне был длительный заряд малым током. Ведь когда АКБ заряжается штатно от генератора, то утром напряжение всегда адекватное. То есть, в рамках того, что перечислено в табличке выше. Отсюда можно сделать вывод: чем дольше заряжался кальциевый аккумулятор, и чем меньшими токами, тем больше надо ждать наступления состояния покоя.
Плотность
Это ареометр — прибор для измерения плотности электролита в АКБ
Сразу же отметим, что для владельцев кальциевых аккумуляторов без пробок эта информация бесполезная. Если же у вас АКБ обслуживаемого типа, то вам обязательно надо знать о том, что такое плотность электролита, и как по ней определять степень заряженности батареи. Измеряется она ареометром. Определять процент заряженности можно также по таблице. Хоть и с некоторыми оговорками, связанными с главной особенностью кальциевых аккумуляторов. Но об этом немного позже. А пока что — вот табличка.
| Плотность (г/см3) | Заряд (%) |
| <1,12 | 0 |
| 1,14 | 10 |
| 1,15 | 20 |
| 1,16 | 30 |
| 1,18 | 40 |
| 1,19 | 50 |
| 1,20 | 60 |
| 1,22 | 70 |
| 1,23 | 80 |
| 1,25 | 90 |
| 1,26 | 100 |
| >1,26 | Плотность выше нормы |
Преимущество плотности по сравнению с напряжением покоя в том, что для её измерения не нужно ждать 8-10 часов. Корректные показатели можно снимать в любой момент. Даже во время зарядки кальциевого аккумулятора. Но повторим, что с некоторыми оговорками, к разбору которых сейчас и приступим.
Противникам «кипячения» кальциевого аккумулятора посвящается
В предвкушении шквала критики от «сторонников 14 вольт» хочется обратить внимание на некоторые научно доказанные факты. Для начала давайте рассмотрим, что лежит в основе доводов, которые приводят сторонники 14 вольт.
МИФ: «Кипячение» – это самое большое зло для АКБ
Нередко в пользу этой теории можно услышать примерно такие высказывания: «Зачем делать то, от чего производитель так старательно хочет уйти?». Некоторые сторонники 14 вольт наивно полагают, что производителю, путем неимоверных усилий, удалось таки избавиться от самого главного врага аккумулятора – «кипения», что именно «кипение» приводило к разрушению электродов в свинцово-кислотных аккумуляторах на протяжении всех 160 лет их существования. Наконец-то и сделали то, чего так ждали автовладельцы! Наконец-то аккумулятор стал «совершенным»! Как это ни грустно, но ситуация обратная….
ФАКТ: Использование в производстве «кальциевой» технологии, позволяющей уйти от «кипения» аккумулятора – не более, чем маркетинговый ход. Да, да, не более того! Это лишь реакция рынка на складывающиеся тенденции современного автомобильного общества. Автовладельцы ХОТЯТ аккумуляторы, которые «поставил и забыл». Не хотите возиться с аккумулятором? Не проблема – получите «кальциевое чудо»!
Более 70 лет «кальциевая» технология была никому не нужна, потому что она не «вписывалась» в рыночную экономику, но сегодня настал ее «звездный час». Единственное преимущество кальциевого аккумулятора перед сурьмянистым – это отсутствие необходимости пристально следить за уровнем электролита. Именно эта особенность «кальциевой» технологии легла в основу маркетинговых кампаний всех производителей. И делается это не потому, что «кипение» – зло, а потому, что люди просто-напросто этого ХОТЯТ. Второй по значимости плюс «кальция» – это низкий саморазряд, на этом, пожалуй, все его достоинства заканчиваются.
ДОКАЗАТЕЛЬСТВА: Электролиз воды или так называемое «кипение» является обычным рабочим процессом в эксплуатации свинцового аккумулятора – об этом твердят все учебники и научные труды, опубликованные за последние десятилетия. Да, в процессе электролиза или «кипения» происходит незначительное осыпание активной массы, но без «кипения» весь сульфат свинца на пластинах не растворится и заряд аккумулятора будет неполным. Каждый аккумулятор рассчитан на определенное количество циклов (разряд/заряд) и с каждым циклом происходит своего рода «износ» аккумуляторных пластин, характеризующийся осыпанием активной массы и безвозвратной потерей емкости. И что теперь? Не эксплуатировать аккумулятор? Проведем аналогию с тормозной системой автомобиля. Представьте, что вам говорят: «Когда вы едете на автомобиле, то не нажимайте на тормоза, а то тормозные колодки и тормозные диски изнашиваются в этот момент». Как вам такое заявление?
ВОЗРАЖЕНИЕ-1: Некоторые сторонники 14 вольт воскликнут: «Да как вы не понимаете, что кипение при 14,4 В (у сурьмянистых батарей) – это не тоже самое, что кипение при 16,0 В (у кальциевых). Кипение при 14,4 В – это хорошо, а вот кипение при 16,0 В – это уже зло! Именно при 16,0 В и происходит интенсивное оплывание активной массы!!!»
ОТВЕТ: Давайте узнаем мнения экспертов в этой области. Первый источник: «Эксплуатация, обслуживание и ремонт свинцовых аккумуляторов», авторы: В.И. Болотовский, З.И. Вайсгант, 1988 г., стр. 96. Ниже представлен скрин.
Обратили внимание, какое напряжение нужно подавать на один элемент батареи? На одну банку нужно подать 2,7 вольта, а на шесть банок (2,7 х 6 =16,2 вольта).
Если вы думаете, что эта книга сильно «лохматая» и данные не отвечают современным реалиям, то обратимся к более свежему источнику: «Свинцовые аккумуляторы», авторы: А.И. Русин, Л.Д. Хегай, 2009 г., стр. 162,163. Скрин ниже.
Как видно, сначала идет комментарий, что при достижении 2,4 вольта на одном элементе батареи, начинается электролиз. Если мы умножим 2,4 х 6 = 14,4 вольта, то начинаем понимать, что речь идет о сурьмянистых батареях, ведь именно у них электролиз начинается при напряжении 14,4 вольта. Но самое интересно ниже. В конце заряда напряжение возрастает до 16,2 вольта (2,7 х 6 = 16,2 В).
Что мы с этого имеем? А то, что как при 14,4 В, так и при 16,2 В свинцовые аккумуляторы прекрасно себя чувствуют.
ВОЗРАЖЕНИЕ-2: Кальциевый аккумулятор спокойно заряжается и при 14,8 В.
ОТВЕТ: Совершенно верно, хоть не спокойно, но заряжается. Только до 100% заряда вы будете его «гонять» неделю и то при условии, что АКБ не имеет глубокой сульфатации. В реальности ни один здравомыслящий водитель не будет заряжать свой аккумулятор 7 дней. Другое дело, когда выбора нет, аккумулятор «сдох», к примеру. Только в этом случае водителю придется выделить достаточно времени, чтобы попытаться «оживить» свой АКБ.
ВОЗРАЖЕНИЕ-3: Чтобы довести плотность кальциевого аккумулятора до «нормы» (1,27 г/см3), по окончании заряда при 14,8 В, достаточно взболтать электролит. Либо сразу после зарядки поставить АКБ в автомобиль и покататься на нем по кочкам. Тогда более концентрированный электролит, который в нижней части банок, перемешается с менее плотными верхними слоями и все будет ОК.
ОТВЕТ: Сама цель ЗАРЯДНОГО процесса заключается в том, чтобы ВЕСЬ сульфат свинца (PbSO4), образовавшийся во время РАЗРЯДА, «превратить» обратно в двуокись свинца (PbO2) на положительной пластине и в металлический губчатый свинец (Pb) – на отрицательной. В результате этих химических реакций, помимо описанных выше «превращений», расходуется вода и образуется серная кислота. На следующей иллюстрации схематически показано, что происходит с электролитом во время заряда, ограниченного 14,8 В.
Что мы здесь видим? Во время заряда, образовавшаяся на положительном электроде серная кислота, под действием гравитации стекает на дно аккумулятора, вытесняя воду на поверхность. Этот процесс называется стратификацией или расслоением электролита. В результате расслоения электролита на нижней части пластин аккумулятора остается «нерастворенным» сульфат свинца, потому что ему не хватает воды для химической реакции, так как почти вся вода находится в верхних слоях электролита. И что с того, спросите вы?
А то, что аккумулятор так и останется незаряженным на 100%, потому что часть серной кислоты остается «запакованной» в сульфат свинца на нижней части пластин.
Единственное решение данной проблемы – это постоянное перемешивание электролита на последней стадии заряда, чтобы поступающая в нижнюю часть вода вступала в реакцию и «растворяла» сульфат свинца до тех пор, пока весь он не преобразуется в серную кислоту. Только тогда аккумулятор можно считать заряженным на 100%. Как раз «кипение» во время зарядки аккумулятора и выполняет эту роль перемешивания, но… при 14,8 вольтах кальциевая батарея практически не кипит, только при 16,0 В.
Отсюда сделаем закономерный вывод: взболтать электролит по окончании заряда – недостаточно. Вы просто перемешаете электролит, выровняете плотность, но сульфат свинца так и останется на нижней части пластин! Заряд аккумулятора не будет доведен до 100%.
ВОЗРАЖЕНИЕ-4: Но ведь плотность электролита показывает 1,28 г/см3 – значит весь сульфат растворился!
ОТВЕТ: Чудес в наше время не бывает. Проверьте уровень электролита. Скорее всего он ниже нормы. Отсюда и высокая плотность. Приведу реальный пример: кальциевый аккумулятор за полтора года с момента покупки автомобиля ни разу не обслуживался, пробег авто на момент осмотра АКБ составил 30 000 км, эксплуатация – ежедневная. Состояние аккумулятора при температуре электролита 210С было следующим:
- Напряжение разомкнутой цепи (НРЦ) на клеммах: 12,84 В;
- Плотность электролита во всех банках: 1,28 ±0,01 г/см3;
Казалось бы все отлично, но когда заглянули в банки, то оказалось, что сульфатация пластин процветает во всех банках. Уровень электролита составлял 10-15 мм над пластинами, вместо 25-35 мм, рекомендованных заводом изготовителем (АО «АКОМ»), а это значит, что не хватает более 400 мл дистиллированной воды. Вот вам и отличная плотность! Доведите электролит до необходимого уровня и картина уже не будет такой радужной.
Как правильно заряжать аккумулятор Са/Са
- Если аккумулятор в вашем автомобиле не заряжается до конца (причины могут быть различными: низкие температуры на улице, короткие и нечастые поездки, проблемные генератор и т. д.), необходимо заряжать его с помощью обычного зарядного устройства
- Напряжение заряда должно быть в диапазоне 14,4-15В
- Ток заряда должен составлять не более 10 % от емкости вашего аккумулятора
- Алгори стандартный для свинцово кислотных аккумуляторов; заряд постоянным током до порогового напряжения, затем заряд постоянным напряжением с понижением тока заряда.
- Категорически противопоказано «кипячение» кальциевым АКБ. Так как в лучшем случае оно приводит к снижению технических характеристик прибора, а в худшем — к выходу устройства из строя.
- Чтобы добиться более «плотного» заряда, лучшего растворения сульфатов и увеличения ресурса, необходимо производить заряд аккумулятора с наименьшим значением тока.
Сейчас на рынке появилось множество подделок. Чтобы отличить качественную АКБ от подделки, а также понять оригинальное устройство перед нами или нет — нужно обратить внимание на маркировку. На корпусе аккумулятора должны быть указаны следующие характеристики:
- стартовый ток
- значение напряжения
- значение номинальной емкости
- дата выпуска данного устройства
- подробная информация о производителе
Каждый вправе сам выбирать напряжение и ток заряда. Но Вы заметили, что мы не говорим о заряде напряжением 16 и более вольт? Эти АКБ заряжаются точно так-же, как и свинцово-кислотные.
Подведение итогов
Какие выводы можно сделать по поводу правильной эксплуатации кальциевых аккумуляторов? Давайте подведем итог нашим рассуждениям.
- Не допускайте глубоких разрядов, потому что восстановление емкости кальциевого аккумулятора после таких разрядов – крайне проблематично. А потому, не крутите стартером до тех пор, пока он не перестанет проворачивать двигатель (особенно зимой) и не забывайте выключать габариты, которые за день могут запросто разрядить ваш АКБ;
- Обслуживайте аккумулятор хотя бы раз в полгода или на каждом ТО (корректировка уровня электролита и зарядка стационарным зарядным устройством).
- Обязательно производите дозаряд кальциевого аккумулятора при 16,0 В, чтобы преобразовать все остатки сульфата свинца в серную кислоту.
На этом, пожалуй, пора завершать статью. Спасибо, что выделили достаточно времени, чтобы прочитать столь объемный материал.
Если возникли вопросы, спрашивайте в комментариях, помогу чем смогу. Если считаете, что я в чем-то ошибаюсь, пожалуйста, подкрепляйте свои аргументы научно обоснованными фактами, а не голословными утверждениями и «богатым личным опытом».
Особенности эксплуатации
Характеристики кальциевых аккумуляторов, с одной стороны, являются их конкурентным преимуществом, а с другой – требуют особенной эксплуатации устройства. Ниже приведены основные рекомендации по использованию и обслуживанию аккумуляторных батарей такого типа (одни из них уже упоминались, но требуют разъяснения, а другие могут для кого-то стать новинкой):
- Если автомобиль с новым кальциевым аккумулятором используется для преодоления небольших дистанций, то хотя бы раз в месяц необходимо проводить его профилактическую зарядку. В остальных случаях подзарядка нужна вдвое реже. На рынке автомобильных запчастей представлен широчайший выбор зарядных устройств на любой кошелек. Некоторые модели просты в исполнении и требуют определенных знаний, но есть и такие, с которыми сможет совладать и совершенно неосведомленный водитель.
- Большинство производителей рекомендует проводить зарядку Ca/Ca аккумулятора до тех пор, пока его напряжение не составит 14,4 В. При этом желательно, чтобы сила тока была не выше, чем 10 % от заявленной емкости.
- Если вольтметр показывает 12 В, устройство нужно немедленно зарядить. В противном случае машина может просто не завестись в следующий раз.
- Многие автомобилисты, которые не узнали, как заряжать АКБ из свинцово-кальциевого сплава, по привычке проводят с ним контрольно-тренировочный цикл, то есть полностью разряжают и заряжают батарею. На батареи данного типа эта процедура действует губительно, так как при слабом заряде происходит сульфатирование пластин.
- Еще раз стоит напомнить, что «кипячение» категорически противопоказано кальциевым батареям.
- Даже если вы приобрели обслуживаемый кальциевый аккумулятор, точно измерить плотность его электролита с помощью ареометра не получится. Во-первых, как уже говорилось, в разных «банках» плотность может быть различной. Во-вторых, современные батареи устроены таким образом, что их электролит может расслаиваться на более плотную и водянистую фазы. Следовательно, в допустимой для замера зоне жидкость будет иметь малую плотность.
- На сегодняшний день на рынке автомобильных запчастей запросто можно столкнуться с подделками. Как проверить АКБ? Довольно просто: хороший аккумулятор должен иметь полноценную маркировку с такими данными, как тип, напряжение и номинальная емкость, стартовый ток, дата выпуска, подробная информация о производителе (желательно с адресом). Что касается инструкции, то ее наличие в комплекте батареи совсем не обязательно. Дело в том, что на Западе аккумуляторы в розницу практически не продают. При необходимости люди просто едут в сервисный центр, где им производят квалифицированное обслуживание или замену батареи.
Так как АКБ является одной из важнейших частей в конструкции автомобиля, к ее выбору стоит отнестись со всей серьезностью. Излишне экономить не стоит, особенно если речь идет о кальциевых аккумуляторах. Varta, Bosch, Delkor, Topla – фирмы, которые хорошо себя зарекомендовали на рынке и на продукцию которых рекомендуется обратить внимание в первую очередь.
Обслуживание гибридных аккумуляторов
Гибридные устройства относятся к малообслуживаемым, но всё же 1 раз в 3 месяца придется снимать крышку и проверить уровень электролита. В среднем за один раз потребуется долить воду объёмом 0,5 л.
Если регулярно делать проверку объема электролита и его плотности, то проблема у АКБ не будет. На большинстве моделей имеются отметки показывающие, какой должен быть уровень электролита. Некоторые производители оснащают свою продукцию индикатором.
Обслуживание включает в себя очистка белого налёта — сульфата свинца. Это нормальное явление, которое является следствием химической реакции, связанной со свинцом.
При неправильной кислотности состава разрушение пластин может быть ускорено, и никакой ремонт не поможет. Если периодически проводить десульфатацию, то этот процесс можно остановить.
Задействуемые технологии
Технология создания аккумуляторных батарей с введением кальция абсолютно непохожа на этапы разработки аккумуляторов с добавлением сурьмы.
При изготовлении пластин из свинца не применяется литье, так как при плавлении металла кальций начинает выгорать.
Пластины с добавлением Ca тщательно штампуются, поэтому можно не опасаться того, что металл начнет испаряться.
Работоспособность такого аккумулятора не ниже, чем у аккумулятора легированного сурьмой, однако для зарядки батареи следует использовать ЗУ с высоким показателем давления.
Что такое гибридный аккумулятор
Семантика слова «гибридный» уже предполагает, что речь идёт о соединении разных направлений. В данном случае это скрещивание технологических процессов производства АКБ, основанных на применении электролитных свойств двух химических элементов — кальция и сурьмы.
Примерно половина пластин в гибридном аккумуляторе свинцово-сурьмянистые, вторая половина — свинцово-кальциевые. Маркировка на автомобильных аккумуляторах Calcium Plus или Ca+ означает, что изделие выпущено по гибридной технологии. Иногда на корпусе так и написано: гибридный Calcium +.
Алгоритм зарядки аккумуляторного прибора C/A C/A
Если для зарядки используется устройство с регулировкой, то уровень напряжения должен составлять 16 Вольт, а показатель тока – равняться одной десятой объема батареи. В таких условиях зарядка будет длиться около 10 часов.
При подключении АКБ к автоматическому зарядному устройству важную роль играет соблюдение полярности.
Если при разряде запускаются процессы, которые приводят к покрытию батарейных пластин сернокислым свинцом, а ЗУ оснащено тренировочным режимом, то эту функцию следует активировать.
Как подобрать ЗУ
Для того, чтобы не было проблем с подзарядкой источника питания, следует отнестись ответственно к подбору зарядного устройства:
- ЗУ должно выдавать оптимальное напряжение для подзарядки — 13,8-14,2 V.
- Требования к выдаваемому максимальному току, от которого зависит время подзарядки, определяются указанной заводом-изготовителей ёмкостью батареи. Мощное ЗУ, зарядит более мощный аккумулятор.
- У ЗУ должна быть предусмотрена поэтапная регулировка выходного напряжения.
- Трансформаторное устройство должно быть оснащено ограничителем максимальной мощности тока.
- Лучше всего приобретать модель с автоматическим блоком управления, чтобы избежать ошибок настройки.
- Идеально, если ЗУ сможет блокировать процесс подзарядки при неверном подключении клемм и иметь защиту от перепадов напряжения в сети.
Подзарядные варианты ЗУ заряжают АКБ долго, но щадяще. Пуско-зарядные модели работают в ускоренном режиме и имеют функцию быстрого восстановления. Они проводят десульфатацию, восстанавливают заводскую ёмкость АКБ.
Срок годности
Согласно гарантии АКБ C/A C/A исправно служат в течение пяти лет, однако если избегать глубоких разрядов, то такие батареи могут работать и сохранять нужный уровень пускового давления даже по прошествии 8-10 лет.
Нарушение правил использования может привести к тому, что изделие не проработает и года. В случае если выяснится, что причиной поломки стала небрежность покупателя, компенсация выплачена не будет.
