Восстановление аккумулятора

Справочная информация > Свинцовые аккумуляторы, свинцовые аккумуляторные батареи >

Для восстановления засульфатированных свинцовых аккумуляторов очень важно убедиться в отсутствии внутренних коротких замыканий. Как известно, признаками коротких замыканий являются: повышенная температура при разряде, пониженное напряжение при разряде и заряде, пониженная плотность электролита. Однако необходимо помнить, что низкая плотность электролита может свидетельствовать не только о коротких замыканиях, но и о глубокой сульфатации электродов.

На участок восстановления поступают аккумуляторные батареи после предварительной и окончательной диагностики без признаков коротких замыканий.

Литературные данные по вопросам восстановления засульфатированных аккумуляторов, снижения саморазряда и газовыделения весьма ограничены. Наиболее полно рассматривается лишь механизм этих процессов. Это свидетельствует о принципиальных затруднениях в поиске наиболее эффективных путей борьбы с необратимой сульфатацией электродов. Рассматриваемые в литературе методы, как правило, основываются на повышении растворимости сульфата свинца за счет изменения состава электролита.

В литературе описано несколько путей восстановления засульфатированных аккумуляторов, а именно:
— многократная замена электролита на дистиллированную воду и проведение длительных зарядов малыми токами в слабой кислоте;
— проведение заряда малым током, а также заряда с перерывами;
— заряд толчковыми токами большой силы с перерывами;
— введение десульфатирующих добавок в электролит.

Один из наиболее старых методов сводится к замене электролита на новый. С этой целью из аккумуляторов со сниженной емкостью сливается электролит, загрязненный вредными примесями, и аккумуляторы заполняются чистым электролитом. Однако, учитывая, что основной объем электролита находится в порах активных масс и сепараторов, полной замены электролита не происходит, так как оставшийся электролит прочно удерживается в активной массе за счет капиллярных и адсорбционных сил. Поэтому полная замена старого электролита на новый может быть осуществлена лишь при многократном его удалении из блоков электродов и заполнении каждый раз новым.

Такой процесс следует считать весьма трудоемким и дорогостоящим. При этом следует учитывать следующее. Большинство металлических примесей при очередном заряде аккумулятора электролитически осаждаются в поверхностном слое отрицательной активной массы.

То обстоятельство, что положительные электроды значительно меньше подвержены сульфатации, объясняется, по мнению Б.Н. Кабанова, тем, что на них поверхностно-активные вещества окисляются при анодной поляризации (заряде) до воды и углекислого газа и поэтому не могут оказывать отравляющего действия. В соответствии с приведенными теоретическими соображениями Б.Н. Кабанов предложил метод восстановления засульфатированных аккумуляторов, заключающийся в удалении адсорбированных веществ с поверхности электродов весьма сильной катодной поляризацией (плотность тока порядка 100 мА/см поверхности электродов), что обычно ~ в 10 раз превышает обычные зарядные токи.

Этот метод вместе с тем эффективен только в том случае, когда отравляющее действие (сульфатация) отрицательных электродов произошло за счет адсорбции органических веществ. Металлические же примеси, увеличивающие скорость саморазряда и газовыделения, не могут быть удалены из поверхностного слоя электродов. Сурьма к тому же, частично реагируя с водородом, образует при высоких потенциалах поляризации токсичный газстибин, что весьма опасно для обслуживающего персонала, если заряд аккумуляторов происходит в плохо вентилируемых помещениях с ограниченным объемом. Наконец, высокие токи заряда не всегда допустимы из-за ограниченного сечения выводов аккумуляторов (возможно их оплавление) или из-за недостаточной мощности зарядных устройств.

Из практики эксплуатации аккумуляторных батарей большой емкости известно, что восстановление засульфатированных аккумуляторов принципиально возможно при высоких плотностях тока в конце заряда. В частности, этот способ был успешно применен одним из авторов для восстановления аккумуляторной батареи на Кубе. При этом способе проводится обычный двух- или четырехступенчатый заряд до достижения постоянства напряжения и плотности электролита в течение 2ч (что характеризует признак окончания заряда свинцовых аккумуляторов). По окончании заряда устанавливается ток первой ступени, или больший (если позволяют сечения подводящих кабелей). Заряд повышенным током продолжается 10÷15 минут, после чего ток снижается до величины тока последней ступени или вдвое меньшей. Через 1÷2ч заряда ток вновь увеличивается до значения тока первой ступени. Чередование больших и малых токов способствует окислению органических примесей и восстановлению кристаллов сульфата свинца до губчатого свинца на отрицательных электродах, то есть восстановлению емкости аккумуляторов. Заряд при высоких токах способствует также физическому разрушению крупных кристаллов PbS04

Этот метод требует особых мер предосторожности из-за возможного достижения взрывоопасной концентрации водорода в помещении. Поскольку в конце заряда практически весь ток расходуется на электролиз воды, концентрация водорода за несколько минут достигнет 2% и более, что без эффективного вентилирования приводит к образованию гремучей смеси.

В семидесятые годы прошлого столетия получили распространение ингибиторы саморазряда. Учитывая, что процесс самопроизвольного окисления губчатого свинца (саморазряда) является сопряженным процессу катодного восстановления ионов Н+ до молекулярного водорода, то, тормозя последний процесс ингибиторами, удается таким образом уменьшить и скорость саморазряда свинцового электрода. Из ингибиторов наибольшее практическое применение получил нафтол-альфа. Механизм его действия сводится к повышению перенапряжения выделения водорода на свинце и металлических примесях (сурьма, медь, серебро, мышьяк и др.), осаждающихся на отрицательных электродах в результате коррозии положительных токоотводов или загрязнения электролита.

Многолетняя практика эксплуатации свинцовых аккумуляторов с введенным в электролит нафтолом-альфа показала, что скорость выделения водорода при этом уменьшается ~ в 2 раза.

Вместе с тем нафтол-альфа, являясь весьма эффективным ингибитором, токсичен, имеет неприятный запах, раздражающе действует на слизистые оболочки носа и глаз. По этой причине он нашел практическое применение только для аккумуляторов специального назначения.

В последние десятилетия появился новый метод восстановления засульфатированных аккумуляторов путем введения десульфатирующих добавок в электролит аккумуляторов. Такие добавки опробованы в течение многих лет в аккумуляторах различного назначения, включая и аккумуляторы для специальных целей. Самое широкое распространение получили добавки на основе пространственно-затрудненных фенолов (ПЗФ), выпускавшиеся в России под торговыми марками «Русь», «Гомол», «Мечта», «Импульсин».

Перечисленные добавки разработаны на основе авторских свидетельств на изобретения №№ 1353241 и 1389620.

К этому классу соединений относятся 2,6-диалкилфенолы и их многочисленные производные, специфичность свойств которых позволила выделить их в самостоятельную группу оксиароматических соединений. По своим химическим свойствам они резко отличаются от фенолов других типов. Особенности строения пространственно-затрудненных фенолов обуславливают появление у них новых свойств. Так, они легко могут взаимодействовать с радикалами, образуя малоактивные феноксильные группы. ПЗФ способны тормозить окислительные процессы. Что касается десульфатирующего действия ПЗФ в свинцовых аккумуляторах, то, видимо, радикалы с ионами образуют комплексные соединения, тем самым разрушая кристаллы PbS04.

Добавки представляют собой белый с желтоватым оттенком кристаллический порошок. Добавки расфасовываются в полиэтиленовые пакеты или ампулы из расчета 1г на каждые 40÷45 Ач номинальной емкости аккумулятора. Добавки допускается вводить в мелкоразмолотом состоянии в электролит на любой стадии эксплуатации и состояния (степени заряженности) аккумуляторов.

Положительное действие добавок проявляется через 6÷10 суток после введения в зависимости от состояния аккумуляторов. Компоненты добавок могут длительное время находиться на поверхности электролита. При эксплуатации аккумуляторных батарей необходимо поддерживать обусловленный инструкцией уровень электролита. При повышенном уровне электролита возможен механический унос части добавки с электролитом.

Эти добавки обладают следующим комплексом положительных влияний на свинцовые аккумуляторы:
— устраняют глубокую сульфатацию электродов (через 6÷40 суток после введения);
— предотвращают сульфатацию электродов при заранее введенной добавке,
— даже при недостаточно квалифицированной эксплуатации аккумуляторных батарей;
— повышают разрядное напряжение до 0,5В на 12-вольтовой батарее при стартерных разрядах, что в конечном итоге повышает пусковую мощность батарей;
— улучшает работу аккумуляторов при отрицательных температурах;
— снижает скорость коррозионного разрушения положительных токоотводов;
— уменьшает скорость «выкипания» электролита из аккумуляторов, и, следовательно, уменьшает частоту доливки дистиллированной воды.
— снижают в 1,5÷2 раза саморазряд и газовыделение, что свидетельствует о высокой ингибирующей способности ПЗФ; ~ повышают сохранность емкости при длительном хранении аккумуляторов;
— соединения класса ПЗФ не затрудняют процесс заряда аккумуляторов по сравнению с известными поверхностно-активными добавками.

Для восстановления в горловину каждого аккумулятора вводится де-сульфатирующая добавка. Введение должно быть осторожным, чтобы исключить попадание порошка на крышку аккумулятора и горловину крышки.

С целью более быстрого проникновения добавки во внутреннюю часть блоков электродов батареи включаются на подзаряд на З÷4 ч. При начале «кипения» электролита ток подзаряда снижается.

Аккумуляторные батареи могут использоваться по прямому назначению сразу же после введения добавки и подзаряда, однако, эффективное действие добавки наступает через несколько суток, о чем свидетельствует повышение плотности электролита.

Эффективность десульфатирующих добавок проявляется и в их инги-бирующем действии.

Например, на рисунке 8.2 представлены данные по изменению э. д. с. в процессе длительного хранения аккумуляторов с электролитом. В опытные аккумуляторы была введена добавка «Русь». Для сравнения приведены аналогичные данные для серийных аккумуляторов, то есть без добавок.

Перечисленные десульфатирующие добавки рекомендуется вводить при плохой заряжаемости аккумуляторов, длительном хранении батарей с электролитом без подзарядов (например, в зимний период). Введение добавок в новые аккумуляторы предотвращает сульфатацию электродов, особенно при эксплуатации в условиях жаркого климата.

Длительность хранения, мес

Рисунок 8.2 Изменение э. д. с. в процессе хранения аккумуляторов

Работами ОКТБ «Орион» Новочеркасского политехнического института установлено, что оптимальной концентрацией ПЗФ является 1,5÷2,5г/л электролита. При содержании менее 1г/л ингибирующий эффект недостаточно высокий, а более Зг/л происходит экранирование поверхности электродов частицами ПЗФ, что может привести к снижению емкости отрицательных электродов.

В связи с изложенным, метод восстановления засульфатированных аккумуляторов путем введения десульфатирующих добавок в электролит следует считать наиболее эффективным, он также является минимально трудоемким.

В случае микрокоротких замыканий, например, через поры сепараторов, когда токи утечек невелики, обнаружение коротких замыканий весьма затруднено. Для обнаружения токов утечек и может быть использована зависимость э. д. с. от плотности электролита (рисунок 8.1).

Первоначально для испытываемой батареи измеряется плотность электролита в каждом аккумуляторе, а также температура и э. д. с. Полученные значения (плотность электролита приводится к стандартной температуре) наносятся на кривую рисунка 8.1.

Если для одного и того же значения плотности электролита измеренная величина э. д. с. совпадает с теоретически рассчитанной по уравнению Нернста, то это свидетельствует об отсутствии токов утечек, то есть внутренних коротких замыканий.

Если же измеренное значение э. д. с. ниже теоретического, то это говорит о том, что измерена не электродвижущая сила, а рабочее напряжение, то есть через аккумулятор протекает ток. Однако при внешней разомкнутой цепи это может быть только ток короткого замыкания.

Ниже приводится полный перечень услуг Центра:
— выявление внешних дефектов: наличие оторванных выводов, окисленность выводов, вспучивание и трещины в мастике, трещины в корпусе и течь электролита, загрязнение поверхности батарей, низкий уровень электролита;
— диагностика состояния аккумуляторов, в том числе выездная;
— выявление коротких замыканий внутри блоков, батарей;
— выявление и восстановление засульфатированных аккумуляторов;
— устранение нарушений, выявленных при внешнем осмотре;
— ремонт батарей с заменой блоков;
— проведение контрольных испытаний батарей и лечебных профилактических циклов;
— приведение в действие сухих аккумуляторов;
— замена электролита на новый;
— доливка дистиллированной воды;
-продажа десульфатирующих добавок, аэрозольных фильтр-пробок, выводных клемм, консервантной смазки, дистиллированной воды, электролита и других сопутствующих товаров;
— оказание консультационных услуг по обслуживанию батарей.

В состав приборов и оборудования центра входят:
— вольтметры высокоомные;
— зарядно-разрядные стенды;
— измерители плотности и температуры электролита;
— стеллажи.

07 Май 2013

Ваш отзыв