За исправность автомобильного аккумулятора в первую очередь отвечает электролит. Его плотность изменяется в широком диапазоне и зависит это от возможных неисправностей или климатической зоны эксплуатации. Для продолжительной работы АКБ необходимо контролировать плотность электролита в аккумуляторе. По полученным показаниям принимается решение о зарядке, корректировке плотности электролита.
Работа батареи
Автомобильный аккумулятор – это устройство для накопления электрической энергии, вырабатываемой генератором машины. Состоит он из:
- пластикой емкости;
- пластин из свинца или из свинца с кальциевыми добавками;
- электролита;
- контактов;
- крышки.
Основных типов автомобильных аккумуляторных батарей три. Давно зарекомендовавшая себя классика — малосурьмянистый. Ему присущи саморазряд и выкипание дистиллированной воды из электролита. Но среди положительных качеств выделяется отсутствие реакции к глубокому разряду. Работоспособность восстанавливается обычной зарядкой.
Кальциевый тип батарей устойчив к перепадам бортовой сети, вибрациям, коррозии. На их работоспособность не влияет снижение уровня и плотности электролита. Но при сильном разряде начинается необратимая реакция — сульфитация пластин. Падение напряжения на контактах до 10,8 В грозит снижением емкости в два раза.
Гибридный тип (сурьмяно-кальциевый) считается золотой серединой. Он вобрал в себя все положительные качества от предшественников.
Электролит и его плотность
Электролит — это слабый водный раствор серной кислоты. Когда происходит разряд, протекает химическая реакция, в результате чего образуются вода и сульфат свинца. Во время зарядки химическая реакция протекает в обратном направлении. Неполные процессы зарядки и разрядки приводят к изменению плотности кислотного раствора. Поэтому необходима проверка плотности электролита в аккумуляторе.
Концентрация раствора зависит от:
- региона, в котором эксплуатируется автомобиль;
- дефекта какой-либо ячейки (сульфитации);
- обрыва цепи;
- степени разряда АКБ.
Концентрация раствора наглядно отображается в таблице.
| Климатическая зона | Время года | Электролит, концентрация, г/см3 | |
| заливаемый | рабочий | ||
| Холодный I (-15°С…-30°С) | летом | 1,24 | 1,26 |
| зимой | 1,27 | 1,29 | |
| Холодный II (-30°С…-50°С) | Весь год | 1,28 | 1,30 |
| Умеренный (-8°С…-15°С) | « | 1,24 | 1,26 |
| Теплый (4°С…8°С) | « | 1,22 | 1,24 |
| Жаркий (4°С…15°С) | 1,20 | 1,22 | |
Есть методика того, как замерить плотность электролита в аккумуляторе. Основана она на принципе измерения напряжения прибором. Результаты измерения заносятся в таблицу, из которой видно, каково состояние электролита.
| Вольтаж на клеммах | Концентрация при комнатной температуре, г/см3 | Процент заряженности, % |
| 12,7 | 1,28 | 100 |
| 12,5 | 1,24 | 75 |
| 12,3 | 1,20 | 50 |
| 12,1 | 1,16 | 25 |
Проверка концентрации
Многие владельцев автомобилей интересует, как проверить плотность аккумулятора в домашних условиях. Особенно часто такой вопрос возникает перед зимним периодом. Для этого применяется специальный измеритель — ареометр. Состоит он из:
- стеклянной трубки;
- резинового наконечника;
- резиновой груши;
- измерителя со шкалой.
Инструкция описывает, как правильно пользоваться ареометром и как измерить плотность аккумулятора. Откручивается пробка над ячейкой. На стеклянную трубку с одной стороны одевается наконечник. Он нужен для забора электролита.
Затем в трубку помещается измеритель. Он выполнен в виде запаянной колбы с утяжелителем. В верхней части располагается шкала. На другой конец устанавливается груша.
Замер протекает в следующей последовательности:
- Рукой сжимается груша.
- Наконечник опускается в ячейку через окно пробки.
- Рука отпускается и в трубку под действием разряжения втягивается жидкость.
- После набора необходимого количества ареометр всплывает, а граница раствора указывает на концентрацию.
- Электролит сливается обратно.
- Переход к следующей банке.
Таким образом измеряются все ячейки. Работа не должна производиться без средств защиты: очки, резиновые перчатки.
Для стабильной работы пластины должны полностью скрываться под кислотным раствором. Как проверить уровень электролита в аккумуляторе — это следующая задача, встающая перед автолюбителем. Можно это проверить визуально: для этого откручивается пробка, а затем, подсвечивая себе фонариком, надо заглянуть вовнутрь. Уровень должен быть на 10-15 мм выше свинцовой пластины.
Или же можно воспользоваться стеклянной трубкой. Ее диаметр должен быть таким, чтобы с одной стороны ее можно зажать своим большим пальцем. Трубка помещается в банку до тех пор, пока не упрется в пластины. Сверху глушится пальцем и извлекается. Жидкость не вытечет, пока есть разряжение. Уровень проверять можно при помощи линейки.
Повышение плотности
Если в батарее плотность электролита не соответствует заводским параметрам, то его следует повысить. Достигается это несколькими способами.
Если плотность не упала до критических значений, то можно воспользоваться зарядным устройством. Зарядка проводится током, значение которого устанавливается равным 0,1 от емкости батареи. Продолжительность — 8 часов. Затем на два часа ток снижается на 50%.
Если зарядным устройством невозможно поднять концентрацию, в электролит добавляется его концентрированный раствор. Здесь придется высчитывать необходимое количество на объем. В качестве радикального метода используется полная замена раствора, но с обязательной промывкой внутренностей, чтобы не осталось никакого осадка.
18.10.2018 
76
Аккумуляторные батареи (АКБ) нового образца практически не требуют какого-либо ухода или контроля, большинство из них необслуживаемые и одноразовые. Однако есть все же среди автолюбителей те, кто все же использует обслуживаемые аккумуляторы, которые имеют ряд преимуществ, однако требуют при этом больше внимания со стороны автомобилиста.
В этой статье хочу рассказать вам о том, как проверить уровень электролита в АКБ в домашних условиях, не прибегая к какой-либо помощи со стороны.
Как я уже говорил, существуют обслуживаемые и необслуживаемые аккумуляторные батареи. С необслуживаемыми, думаю, все понятно, они не требуют контроля со стороны водителя, все что нужно это следить, чтобы АКБ был всегда заряжен и при необходимости заряжать его.
Что до обслуживаемых батарей, то им как раз следует уделять побольше внимания, например, необходимо следить за плотностью электролита, а также его уровнем в банках АКБ.
Как проверить уровень электролита?
Существует два метода проверки: по контрольным меткам и по индикаторам.
Первый метод предусматривает наличие на корпусе батареи специальных меток типа "min" и "max", которые расположены на контрольном окошке. Правильный уровень — это когда электролит находится посредине этих меток. Если жидкость ниже уровня, необходимо долить в банки дистиллированной воды. Утечка электролита происходит во время испарения, а также посредством вытекания через предохранительные клапаны. Такое чаще всего можно наблюдать при неправильной зарядке или в результате неисправности батареи.
Если АКБ не имеет "смотрового окошка", ориентироваться следует по шкале на корпусе или по самому корпусу, для удобства он, как правило, изготавливается из прозрачного пластика.
Второй способ проверки уровня электролита — по индикаторам. Нередко производители оснащают батареи специальными индикаторами, которые меняют свой цвет в зависимости от степени заряда и плотности электролита. Проверка уровня электролита по индикатору производится следующим образом. На корпусе находим индикатор, после чего, используя тряпку, производим очистку индикатора от пыли и грязи, после чего оцениваем цвет индикатора и производим оценку его состояния согласно шкале соответствия. Как правило зеленый цвет индикатора говорит о том, что с аккумулятором все в порядке, уровень электролита и заряд в норме. Белый цвет индикатора АКБ сообщает о слабом заряде и необходимости подключить зарядное устройство. Если же индикатор красного цвета, то это значит, что кислотность электролита повысилась, а уровень воды понизился.
Отмечу, что такой способ проверки, пожалуй, не отличается особой точностью, поэтому доверять ему следует лишь в том случае, когда аккумуляторная батарея необслуживаемая и проверить АКБ другими способами невозможно.
Как проверить уровень электролита на обслуживаемом аккумуляторе?
Проверка наличия и уровня жидкости в батарее производится двумя способами.
Первый способ — используя мерную трубку
При помощи такого нехитрого приспособления как мерная трубка можно проверить уровень электролита в обслуживаемом аккумуляторе. Трубка представляет собой простую полую трубку с прозрачными стенками, которые позволяют увидеть уровень жидкости. Замер выполняется следующим образом: устанавливаем батарею на ровной поверхности, затем удаляем всю пыль и грязь вокруг пробок, далее необходимо опустить в отверстие "банки" батареи трубку. Когда трубка упрется в свинцовые пластины, зажимаем пальцем верх трубки и достаем ее из "банки", не отпуская при этом палец. Если мерной трубки нет, можно использовать другую подходящую прозрачную трубку, пластиковую или стеклянную не имеет значения. Также, на мой взгляд, измерить уровень электролита позволит и обычная полоска бумаги, свернутая в несколько раз. Делаем из нее плотную полоску и устанавливаем в банку как мерный щуп.
Используя линейку, производим измерение. Нормальным считается уровень электролита, который на 1-1,5 см выше свинцовых пластин. Если жидкости меньше, ее необходимо восполнить, если же больше — наоборот, откачать излишек.
Способ второй — визуальное определение ("на глаз")
Данный способ удобен тем, что не требует вообще никаких приспособлений для проверки. Однако иногда форма горловин "банок" не позволит увидеть уровень электролита в аккумуляторе. Для удобства можно использовать фонарик или другой подходящий источник освещения. Ваша задача убедиться в том, что все пластины одинаково покрыты жидкостью и в случае если это не так — исправить это.
Наверняка значительная часть автомобилистов обладают только поверхностными знаниями об устройстве своего аккумулятора, но иногда так хочется покопаться и узнать, что же там внутри, как в детстве разломать, посмотреть. Ломать не нужно, мы постараемся Вам рассказать.
В пред идущих статьях мы разбирали из чего же состоит АКБ. Если в кратце, то из положительных и отрицательных электродов которые чередуются, а между ними пластмассовые сепараторы. Все остальное пространство заполнено электролитом.
Так что же представляет из себя электролит? Ничего сложного, состав электролита для аккумулятора — это раствор серной кислоты и дистиллированной воды. Итак, по порядку.
Аккумуляторная серная кислота
Серная кислота это тяжелая прозрачная маслянистая жидкость. Она хорошо растворима в воде и не имеет запаха. Процесс растворения кислоты в воде при приготовлении электролита для свинцовых АКБ, сопровождается выделением тепла.
Используется серная кислота согласно ГОСТ 667-83 марки А или серная кислота особой чистоты согласно ГОСТ 142б2-78. Содержание моногидрата серной кислоты нормируется в пределах 92-94 %. Плотность по ГОСТ – 1,830 г/см3. Суммарное содержание примесей — не более 0,03665 %, в их числе марганца — не выше 0,0О01 %, железа — 0,012 %, мышьяка – 0,0001%, хлора — 0,0005 %, окислов азота – 0,0001%.
Дистиллированная вода
Процесс приготовления электролита для свинцовых аккумуляторов невозможен без дистиллированной воды. Не допускается применение технической, питьевой и речной воды. Допускается применение конденсата воды паротурбинных установок с обязательным проведением химического анализа на содержание железа, которое не должно превышать величины 0,0004 %, и меди, с максимально допустимым её содержанием 0,005 %.
Для приготовления дистиллированной воды в лабораториях, на аккумуляторных станциях, в аптеках и лечебных учреждениях обычно применяются электрические дистилляторы.
Дистиллятор модели Д-1 мощностью 4 кВт имеет производительность 5 л/час, модели АД-10 — 10 л/час. Могут применяться и дистилляторы других моделей. При работе с конкретными моделями дистилляторов необходимо руководствоваться их инструкциями по эксплуатации.
Целесообразно не реже 1 раза в полгода проводить анализ воды, получаемой в дистилляторах. Содержание сухих веществ не должно превышать 5 мг/л, аммиака и солей аммония — не более 0,05 мг/л, сульфатов — не более 0,5 «г/л, хлоридов — не более 0,02 мг/л, кальция — не более 1,0 мг/.
Кроме того, полученная вода должна проверяться на содержание железа, тяжелых металлов и нитратов. Результаты сводятся в карту химанализа, на основании которой делается вывод о возможности использования дистиллята для приготовления электролита.
Вода должна соответствовать ГОСТ 6709-72.
Стоимость дистиллированной воды в аптеках и магазинах варьируется от 10 до 20 рублей за 1,5 литра.
Электролит
Электролит для свинцовых батарей представляет собой водный раствор серной кислоты. Серную кислоту и дистиллированную воду применяют с вышеуказанными характеристиками. Для заливки новых стационарных АКБ и вышедших из ремонта, а также для доливки применяется электролит с плотностью 1,18-1,24 г/см3.
Если для приготовления электролита применяется серная кислота с плотностью 1,83 г/см3 — целесообразно работы вести в два этапа. На первом этапе готовится электролит с плотность. 1,4 г/см3. Необходимо обеспечить его остывание до температуры 20С. На втором этапе из электролита с плотностью 1,4 г/см3 готовят электролит необходимой плотности. При двухэтапном процессе степень нагрева раствора серной кислоты будет значительно ниже.
Готовить электролит нужно в чистой эбонитовой, фаянсовой или специальной пластмассовой посуде. Из металлических сосудов можно применять только свинцовые. Применение стеклянной посуды категорически запрещено ввиду возможности разрушения при тепловом ударе.
Вначале в ёмкость вливается мерное количество дистиллированной воды, а потом тонкой струёй, при помешивании стеклянной или эбонитовой палочкой, вливается расчетный объем серной кислоты. Кислоту лучше доливать отдельными порциями.
Необходимо неукоснительно соблюдать следующее правило: лить кислоту в воду, а не наоборот. Оно обусловлено тем, что если вливать воду в кислоту, то вода мгновенно разогревается, вскипает и разбрызгивается, увлекая за собой капли горячей кислоты, падание которых на кожные покровы вызывает ожоги. Именно поэтому все работы необходимо производить в резиновых сапогах, суконном комбинезоне и резиновых перчатках. Так же можно одеть резиновый передник и обязательно защитные очки.
Чтобы приготовить электролит плотностью 1,4 г/см3 из расчета на 1 литр раствора ниже мы приводим таблицу какие пропорции серной кислоты и дистиллированной воды необходимо выдерживать.
Таблицы соотношения серной кислоты и дистиллированной воды
Таблица 1
Для электролита плотностью 1,4 г/см3 нужно выдерживать пропоции из второй таблицы.
Таблица 2
Для приготовлении электролита из плотностью 1,83 г/см3 воспользуйтесь третей таблицей.
Таблица 3
При измерении плотности используют ареометры с пределами измерения 1,1-1,4 г/см3 и ценой деления не грубее 0,005 г/см3 и, поскольку плотность зависит от температуры, термометры на пределы измерения 0÷50С и ценой деления 1С. Термометры не должны иметь деревянных или металлических оправ. Ареометры с указанными пределами измерения и точностью отсутствуют, поэтому применяют набор с более узкими диапазонами измерений.
Как уже упоминалось выше, в процессе приготовления электролита выделяется тепло. В таком случае измерение плотности нагретого электролита будет не корректным, соответственно при измерении необходимо вносить поправку, ну а лучше подождать пока температура станет 20С.
Температурный градиент плотности равен 0,0007 г/см3 на 1С. При температуре электролита выше приведенной, в данном случае 20С, расчетная поправка прибавляется к измеренному значению плотности. Например: температура фактическая равна 30С, разница с приведенной 20С составляет 10С. Градиент 0,0007 х 10 = 0,07 г/см3. К измеренному значению плотности прибавляем поправку, равную 0.007 г/см3.
При фактической температуре 10С разница с приведенной температурой также 10С. Градиент, равный 0,0007 г/см3 умножаем на 10, получаем поправку 0,007 г/см3, но в данном случае поправка вычитается из измеренного значения плотности при температуре 10С.
Необходимо помнить, что заливать электролит температурой выше 25С в аккумуляторы недопустимо.
Физические свойства сернокислотного электролита
Есть еще один физический фактор, который необходимо учитывать, особенно когда приготавливаются большие объемы раствора серной кислоты и дистиллированной воды. Это то обстоятельство, что при смешивании равных объемов серной кислоты и воды, после охлаждении такого раствора его объем будет меньше, чем сумма первоначальных объёмов. Что бы учесть этот фактор нужно обратится к четвертой таблице, в которой указаны величины уменьшения объёмов для растворов серной кислоты различной плотности.
Таблица 4 Сокращение объема раствора
Вязкость
Вязкость это свойство электролита, наиболее существенно влияющее на работоспособность свинцового аккумулятора. Электрохимические процессы, протекающие при работе аккумулятора, носят диффузионный характер. Скорость диффузии, в основном, зависит от вязкости электролита. Именно скоростью диффузии определяется поступление электролита к поверхности и в поры электродов при разряде, особенно при установке жестких (минутных, часовых) режимов разряда.
Чем вязкость выше, тем диффузия медленнее. При понижении температуры на 25С вязкость электролита возрастает в 2 раза, а при температуре в -50С она возрастает почти в 30 раз по сравнению с вязкостью при нормальной температуре. С увеличением вязкости падает ёмкость. Именно поэтому ра6отоспособность свинцовых аккумуляторов при низких температурах ухудшается. Это обстоятельство необходимо учитывать при установке герметичных аккумуляторов с гелевым (загущённым) электролитом.
Удельное сопротивление электролита
Сопротивление электролита, занимающего объем, ограниченный длиной 1 см и сечением в 1 см3, рассчитывается по формуле:
где r – удельное сопротивление Ом см;
S — поперечное сечение см2.
Сопротивление изменяется с изменением концентрации и температуры электролита.
Чтобы иметь минимальное внутреннее сопротивление АКБ, желательно применять электролит с наименьшим удельным сопротивлением.
Величины удельных сопротивлений приведены в таблице 5.
Таблица 5. Удельные сопротивления электролита
Удельное сопротивление электролита возрастает при снижении температуры, наиболее значительно при температуре 0С.
Температура замерзания электролита важна, постольку по мере разряда аккумулятора снижается его плотность и, соответственно, температура его замерзания. При замерзании объем электролита увеличивается, что приводит к разрушению сосуда и электродов аккумулятора. Наиболее низкую температуру замерзания имеет электролит плотностью 1,29 г/см3. Стартерные аккумуляторные батареи, эксплуатируемые в суровых условиях, имеют электролит плотностью 1,26-1,30 г/см3, который не замеряет при самых низких возможных температурах.
Для определения температур замерзания электролитов различной плотности следует пользоваться таблицей 6.
Таблица 6. Температура замерзания электролитов
Щелочные электролиты
Обычно для приготовления электролита щелочных аккумуляторов используют едкий калий и едкий литий.
Едкий калий (КОН) — твердое белое кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде. При растворении едкого калия в воде происходит выделение тепла. Согласно ГОСТ 9285-59 калий едкий технический изготовляется трех сортов: высший, А и Б. Содержание едкого калия в высшем сорте не менее 96%, в сорте А — 92% и в сорте Б — 88%. Кроме того, выпускается реактивный едкий калий (ГОСТ 4203-435), содержащий меньше примесей, чем технический едкий калий.
Если электролит приготовляют из едкого калия и едкого лития, то сначала растворяют едкий калий, а затем добавляют едкий литий из расчета 10-20 г на 1 л электролита. Чтобы он остыл после разведения, а также для осаждения примесей необходимо оставить его на 15-20 часов в емкости, закрыв плотно крышкой.
По истечении этого времени очистившийся раствор осторожно сливают в чистую посуду, затем ареометром проверяют плотность, и, если нужно, доводят до нормы, добавляя воду, щелочь или готовый концентрированный электролит.
Рекомендуемую плотность электролита устанавливает завод-изготовитель кадмий-никелевых и железо-никелевых батарей. Если в документации нет жестких рекомендаций, то применяется электролит с плотностью 1,19-1,21 г/см3 при 15С и содержанием 10-20 г/л едкого лития. Раствор с такими параметрами применяется при эксплуатации аккумулятора при температурах не ниже —20С. Если температура ниже, то необходим электролит с плотностью 1,25—1,27 г /см3 без едкого лития.
Для восстановления старых щелочных кадмий-никелевых и железо-никелевых аккумуляторов применяют калиево-литиевый электролит плотностью 1,255—1,279 г/см3 с добавкой 69 г едкого лития на 1 л электролита. Для приготовления электролитов требуемой плотности необходимо руководствоваться таблицей 7.
Таблица 7. Плотность щелочных электролитов
Приготовление щелочных электролитов для железо-никелевых и кадмий-никелевых аккумуляторов
В заключение можно констатировать, что век самостоятельного приготовления электролита в гаражах уже подошёл к концу. В любом автомобильном магазине можно купить готовый и не подвергать себя риску при работе с химическими веществами, например, серной кислотой.
