Узнайте в этой заметке, какие действия нужны для правильной зарядки аккумуляторов свинцово-кислотного типа.
Мы используем научные доказательства и проверенные источники (такие, как Battery University) для исключения ошибок и разночтений. Эта статья посвящена свинцово-кислотному типу батарей любого назначения (не только для автомобилей).
👉 FAQ по зарядке свинцово-кислотных аккумуляторов в конце статьи.
🔋 Neovolt.ru ➡ Блог ➡ База знаний ➡ Правила
Особенности зарядки свинцово-кислотной батареи
Свинцово-кислотные аккумуляторы — проверенный за целый век перезаряжаемый источник энергии, который используется чаще других в автомобилях, источниках бесперебойного питания и других устройствах. Чтобы аккумулятор служил долго и безотказно, его зарядка должна учитывать некоторые особенности электрохимической системы.
Основные принципы зарядки свинцово-кислотной батареи
Аккумулятор начинает заряжаться, когда к нему приложено напряжение, превышающее его собственное напряжение. Правильная зарядка включает несколько этапов и требует соблюдения определённых параметров.
1. Абсорбционная зарядка (заряд при постоянном напряжении).
Заряжается до 2,40 Вольт на элемент — зарядное устройство должно обеспечивать постоянное напряжение, постепенно снижая ток заряда (контроль за током заряда, чтобы избежать перезаряда).
2. Плавающий заряд (поддержание заряда).
Плавающий* заряд ~2,25 Вольт на элемент — то есть после достижения напряжения 2.40 В/элемент и снижения тока, аккумулятор переходит в режим, когда поддерживается напряжение около 2.25-2.30 В на элемент. Это напряжение компенсирует саморазряд и поддерживает аккумулятор в полностью заряженном состоянии без риска перезаряда и нежелательных химических процессов (склоняющих материал к коррозии).
3. Контроль тока и напряжения.
Зарядное устройство (если оно автоматическое) или инженер-аккумуляторщик (если заряд в ручном режиме) выполняет точный контроль напряжения и тока заряда. Перезаряд крайне вреден для свинцово-кислотных аккумуляторов. Он приводит к электролизу воды, газовыделению (выделению водорода и кислорода), коррозии электродов и значительно сокращает срок службы аккумулятора. Современные зарядные устройства автоматически регулируют ток и напряжение, обеспечивая оптимальный режим зарядки.
4. Температурные особенности.
Диапазон рабочих температур свинцово-кислотных аккумуляторов обычно составляет от -20°C до +50°C. Однако длительная работа при экстремальных температурах сокращает срок службы.
Температурный режим при зарядке, который требует особых указаний:
- Если ниже 0°C — ограничение тока (не более 0.3C, где C — ёмкость аккумулятора в ампер-часах). При очень низких температурах (например, ниже -20°C), ток заряда следует ограничить до 0.1C.
- Если выше +40°C — например, автомобильные системы зарядки обычно имеют температурную компенсацию** напряжения заряда (снижать примерно на 3-5 мВ на элемент на каждый градус Цельсия выше +25°C). Оптимальный ток заряда в целом рекомендуется не превышать 0.1C, участить контроль электролита, обеспечить хорошую вентиляцию в области установки батареи, не допускать разряда ниже 2В, идеально перейти на AGM (Absorbent Glass Mat), как более устойчивой электрохимической системе в жарком климате.
* - Плавающий заряд — принцип поддержания батареи в полностью заряженном состоянии подачей установленного постоянного напряжения с целью компенсации электрохимических потерь [«Батарейки и аккумуляторы», НИЦ «Наука и Техника» Выпуск 1, В.С. Лаврус ].
** - Температурная компенсация — допустим, номинальное напряжение заряда аккумулятора при 25°C составляет 14.4 В (2.4 В/элемент x 6 элементов). Если температура аккумулятора поднялась до 60°C, то необходимо снизить напряжение заряда на:
(60°C - 25°C) x 0.004 В/°C/элемент x 6 элементов = 0.84 В
Таким образом, напряжение заряда следует снизить до 14.4 В - 0.84 В = 13.56 В.
🔎 Есть и ещё одна особенность, которую следует знать.
При перенапряжениях свинцово-кислотные аккумуляторы выделяют водород. При напряжениях близко к полному заряду выделяют кислород.
Задача зарядного устройства подать фиксированное и высокое напряжение на элемент, чтобы создать условия для зарядки электродов. Но оно должно быть не слишком высоким, чтобы избежать выделения газа.
Если всё выполняется правильно, то напряжение элемента будет возрастать, пока не станет равным напряжению заряжающего источника.
© «Химические источники тока». М.: Энергоиздат, 1981. 360 с.
Как правильно и по науке зарядить свинцово-кислотную батарею
Есть три ключевых этапа, которые объясняют как зарядить кислотно-свинцовый аккумулятор правильно и без неприятных последствий. На схеме указаны значения для одного элемента.
Пример АКБ 12В 60 Ач
Мы рассчитали время на примере свинцово-кислотного кальциевого аккумулятора 12В (6 элементов) ёмкостью 60 Ач:
1. Определение степени разряда
Напряжение 12В для автомобильного свинцово-кислотного аккумулятора (состоящего из 6 элементов) соответствует примерно 2.0 В на элемент. Это указывает на значительную степень разряда, но не на полный разряд. Для кальциевых аккумуляторов, в отличие от гибридных или сурьмянистых, глубокий разряд особенно вреден.
2. Этап зарядки постоянным напряжением (абсорбция)
- Напряжение: 14,4 В (2.4 В/элемент).
- Ток: обычно 0.1C - 0.2C (где C - емкость аккумулятора).
В нашем случае это 6-12 А. Начнем с 6А, чтобы не перегреть аккумулятор, учитывая, что он кальциевый (менее устойчив к глубоким разрядам, чем гибридный или малосурьмянистый). - Приблизительное время: для восстановления 60 Ач при токе 6 А потребовалось бы 60 Ач / 6 А = 10 часов.
На самом деле расчёт времени зарядки на этом этапе сложен, так как ток будет уменьшаться постепенно. Однако, можно оценить минимальное время.
Поскольку аккумулятор разряжен не полностью, а до 12В, предположим, что нужно восстановить примерно 70% емкости, то есть 42 Ач. Тогда время зарядки на этом этапе составит около 42 Ач / 6 А = 7 часов. Но это грубый расчёт.
3. Этап насыщения (дозарядка)
- Напряжение: 14.4 В (удерживается).
- Ток: Ток продолжает снижаться на этом этапе до очень низких значений (менее 1А).
- Приблизительное время: Обычно 2-4 часа.
Чем ниже ток в конце этапа, тем лучше заряжен аккумулятор. Этот этап важен для полного восстановления ёмкости.
4. Этап плавающего заряда
- Напряжение: Снижается до 13.5 В (2.25 В/элемент).
- Ток: Минимальный, только для компенсации саморазряда.
- Приблизительное время: Теоретически, аккумулятор может оставаться в этом режиме неограниченно долго.
Итоговое время:
- Зарядка (абсорбция): ~7 часов
- Насыщение (дозарядка): ~2-4 часа
Общее время зарядки ~9-11 часов.
Важные замечания
- Это очень приблизительные расчеты. Потому что реальное время зарядки зависит от характеристик зарядного устройства, температуры окружающей среды и состояния аккумулятора.
- Кальциевые аккумуляторы чувствительны к глубокому разряду. Лучше не разряжать их ниже 12 В. Если аккумулятор был разряжен глубже, рекомендуется заряжать его меньшим током и более длительное время.
- Во время зарядки следите за температурой аккумулятора. Если он сильно нагревается, уменьшите ток зарядки.
- Используйте качественное зарядное устройство. Их сертифицируют для безопасной зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов.
- После зарядки дайте аккумулятору «отдохнуть». Рекомендуется несколько часов «простоя» перед использованием.
Обратите внимание при зарядке АКБ
- Перед зарядкой проверьте плотность электролита (если аккумулятор обслуживаемый) и проверьте после зарядки.
- Зарядное устройство с автоматическим режимом предпочтительнее ручных, так как оно самостоятельно переключается между этапами зарядки — вам не нужно отслеживать это, исключены риски в связи с этим.
- Если аккумулятор не используется, то храните его в прохладном, сухом месте и периодически подзаряжайте, чтобы держать напряжение всегда выше 12В.
✅ Читайте также: Как правильно заряжать смартфоны?
Самые частые вопросы по зарядке свинцово-кислотных аккумуляторов
- Вопрос: что больше всего портит аккумулятор в эксплуатации?
Ответ: неправильное хранение с частичным зарядом или полностью разряженным — заряжайте полностью. - Вопрос: частичный заряд действительно вреден для свинцово-кислотных батарей?
Ответ: да, старайтесь поддерживать полностью заряженными. - Вопрос: должен ли я полностью разряжать батарею перед зарядкой?
Ответ: нет, глубокий разряд вреден данному типу. - Вопрос: аккумулятор слегка нагревается — это нормально?
Ответ: свинцово-кислотные батареи склонны немного повышать свою температуру, это нормально. - Вопрос: можно ли заряжать такие аккумуляторы в мороз?
Ответ: да, но во избежание преждевременного износа выполняйте заряд медленной зарядкой при токе 0.1C (максимум 0.3C) и при температуре не холоднее -20°C (на самом деле номинально -26°C для большинства свинцово-кислотных батарей, но лучше перестраховаться). - Вопрос: когда едешь в мороз на авто, то аккумулятор не заряжается потому что это для него вредно?
Ответ: если автомобильный генератор и электрическая цепь исправны, то аккумулятор будет заряжаться и при более низкой температуре:
- в момент запуска при сильном морозе с генератора поступает max 2,45 В на элемент;
- работа двигателя приведёт к повышению температуры в подкапотном пространстве;
- аккумулятор вскоре нагреется до штатной температуры (в хороших утеплённых машинах примерно +25°C);
- с генератора напряжение снизится до рекомендуемых 2,25 В - 2,27 В на элемент. - Вопрос: можно ли заряжать в сильную жару?
Ответ: не рекомендуется превышать 2,25 В на элемент при температуре выше +29°C (если производителем на корпусе батареи не указано иное). - Вопрос: как мне подготовить аккумулятор к долгому хранению?
Ответ: храните в полностью заряженном состоянии с периодической дозарядкой каждые 6 месяцев или при падении напряжения до 2,05 В на ячейку (иначе пластинам грозит сульфатация). - Вопрос: как мне продлить срок службы свинцово-кислотного аккумулятора?
Ответ: помимо указанных выше правил периодически раз в 6 месяцев выполняйте 14-часовую зарядку для профилактики сульфатации на пластинах; всегда заряжайте после использования и не оставляйте разряженными. - Вопрос: что за "сульфатация" такая, про которую все говорят и которую все так боятся?
Ответ: поры пластин закупориваются сульфатом, что приводит к истощению активного материала (его выдавливает из решёток). Пластины при этом искривляются.
📃 Как продлить срок службы АКБ с научным подходом?
***
Теперь вы знаете обо всех базовых особенностях и правилах, как заряжать свинцово-кислотный аккумулятор правильно и без неприятных последствий, как продлить срок службы, хранить и эксплуатировать.
Мы рекомендуем также присмотреться к новому типу аккумуляторов особой надёжности (10 лет службы) — литий-железо-фосфатным (LiFePO4). Это лучшая на рынке замена свинцово-кислотным батареям, так как служат дольше и предлагают массу преимуществ, о которых можно узнать в нашей отдельной заметке.
⭐Почему батареи LiFePO4 для ИБП лучше свинцово-кислотных аккумуляторов
Мы читаем все комментарии. Укажите ваши вопросы, предложения или замечания.
