Саморазряд — это процесс постепенной потери заряда аккумулятором при его бездействии, то есть при отсутствии подключенных потребителей. При данном процессе в любой момент времени характеристики аккумулятора могут быть почти или полностью восстановлены.
Старение АКБ, саморазряд, питание «незаметных» потребителей. В чем разница?
Саморазряд часто описывают вместе со старением аккумулятора. Но старение – процесс, в результате которого происходит разрушение компонентов аккумулятора, деструкция элементов конструкции, старение длится годами и носит необратимый характер. Также под саморазрядом часто понимают уменьшение заряда аккумулятора вследствие питания всевозможных слаботочных электронных систем при неработающем двигателе – сигнализации, ЭБУ двигателя и других «незаметных» потребителей. Но это не саморазряд, поскольку энергия аккумулятора убывает не сама по себе, а расходуется на питание подключенной электроники или убегает в виде «паразитных токов». Саморазряд и старение аккумулятора идут независимо от воли человека, просто с течением времени вследствие химических процессов внутри аккумулятора. И самое главное: саморазряд и старение идут при разомкнутой внешней цепи, то есть аккумулятор находится не под нагрузкой, в то время как при питании «незаметных» потребителей цепь, естественно, замкнута.
Все перечисленные отличия позволяют рассматривать саморазряд как отдельную проблему, однако, стоит оговориться, что все три процесса текут одновременно.
Во всем виновата химия
Итак, мы имеем свинцово-кислотную аккумуляторную батарею, которая, например, демонтирована с мотоцикла. Аккумулятор полностью заряжен, хранится в гараже. Или другой, более распространенный вариант – в воскресенье мотоцикл поставлен на стоянку до следующих выходных. И несмотря на то, что для аккумулятора работы нет, внутри него не останавливаются химические процессы.
Что же получит владелец спустя некоторое время?
Саморазряд свинцово-кислотного аккумулятора может приводить к ежесуточной потере до 2% емкости. Процесс саморазряда активно идет в полностью заряженном аккумуляторе, по мере снижения заряда скорость саморазряда падает. Чем больше срок службы батареи, тем быстрее в покое она теряет заряд. Скорость саморазряда также зависит от температуры, из школьного курса химии помним, что с понижением температуры течение химических реакций замедляется. При самом неблагоприятном стечении обстоятельств аккумулятор не сможет обеспечить гарантированный пуск двигателя уже через месяц – пару месяцев. Полный отказ аккумуляторной батареи может наступить уже через 6 месяцев хранения.
Несмотря на свою значимость, химические процессы в бездействующем аккумуляторе недостаточно изучены. По-видимому, в это время в недрах аккумулятора параллельно идут несколько следующих процессов.
На положительном электроде саморазряд обусловлен реакцией:
Как видим, реакция приводит к образованию сульфата свинца - вещества, образующегося при разряде аккумулятора. Только при разряде аккумулятора энергия химических веществ переходит в электрическую энергию, которая расходуется на питание потребителей. А при саморазряде электродвижущая сила на клеммах аккумулятора не возникает, сульфат свинца образуется впустую. Таким образом уменьшается химическая энергия активных веществ, и аккумулятор теряет заряд. Выделение газообразного кислорода способствует коррозии решетки электрода, усиливая процесс старения аккумулятора.
Для повышения механической прочности и коррозионной стойкости, а также улучшения литейных свойств, положительный электрод изготавливают не из чистого свинца, а сплавов свинца с различным металлами, чаще всего с сурьмой. Наличие сурьмы также вносит свой вклад в саморазряд аккумулятора:
На отрицательном электроде процесс саморазряда идет с большей скоростью, чем на положительном. Протекают следующие химические реакции реакции:
Скорость саморазряда отрицательного электрода значительно возрастает, если на поверхности электрода появляются металлические примеси. Откуда они берутся? Примеси появляются в процессе электрохимического переноса металлов при разрушении положительного электрода. И на первый план выходит опять же сурьма.
К ускоренному саморазряду аккумулятора приводит и возникновение коротких замыканий между положительными и отрицательными электродами. Замыкания возникают вследствие старения аккумулятора. С течением времени свинцовая решетка положительного электрода подвергается коррозии, деформации, происходит осыпание активной массы электрода. На дне аккумуляторного сосуда образуется шлам, некоторые частицы активной массы заполняют поры в сепараторах и восстанавливаются до металлического свинца. Токопроводящие мостики возникают и вокруг сепараторов, функционирование аккумулятора нарушается. Батарея перестает «держать заряд», ее саморазряд происходит очень быстро. Также такой аккумулятор невозможно полностью зарядить – часть зарядного тока расходуется не на проведение зарядного процесса, а на разогрев аккумулятора.
Избежать саморазряда нельзя. А как его уменьшить?
Способы уменьшения саморазряда свинцово-кислотного аккумулятора можно разделить на две группы: конструкционные и организационно-технические.
Конструкционные способы - поиск новых материалов и конструкторских решений при изготовлении свинцово-кислотных аккумуляторных батарей. Это удел ученых, конструкторов и производителей.
Популярное направление исследований – снижение количества сурьмы при изготовлении электродов, но с сохранением механических свойств сплава. Экспериментируют с легирующими добавками, например, добавление серебра к сплаву свинца и сурьмы при изготовлении положительного электрода не только позволяет уменьшить количество сурьмы, но и значительно повышает стойкость электрода к коррозии. При этом серебро практически не переносится на отрицательный электрод, что во много раз снижает его саморазряд. Часть сурьмы можно заменить на селен. Легирование кальцием также уменьшает склонность аккумулятора к саморазряду. Добавка кальция в состав сплава позволяет увеличить прочность электрода, сделать его более тонким, в пакете электродов можно разместить больше пластин, увеличив емкость и токоотдачу аккумулятора.
Внедряются в производство новые конструкции и материалы токоотводов, сепараторов, добавки к активной массе, меняют физические свойства электролита.
Организационно-технические способы – это те активные действия, которые может предпринять владелец для уменьшения саморазряда аккумулятора. К ним относится:
1. Хранение аккумулятора при невысокой температуре. Оптимально – от 0 до +10°С. Если это невозможно, например, летом не в холодильник же его класть, то храним АКБ не на солнце и не у стенки железного гаража. Ищем прохладное помещение или просто тень;
2. Аккумулятор должен быть полностью заряжен. В не полностью заряженном аккумуляторе интенсивнее идет процесс старения, что сокращает срок службы батареи.
Если отключить аккумулятор от всех потребителей, то при комнатной температуре напряжение на клеммах (НРЦ – напряжение разомкнутой цепи) у «здорового» аккумулятора должно быть 12,5В и выше. Если вы только что демонтировали аккумулятор с байка, а НРЦ меньше 12,5В – это признак либо «умирающего» аккумулятора, либо неисправности генератора или реле-регулятора на мотоцикле - аккумулятор хронически недозаряжается. С проблемой недостаточного заряда лучше обратиться к специалистам.
И в любом случае, если вы планируете сколь-нибудь продолжительное неиспользование аккумулятора, перед хранением его лучше всего полностью зарядить. Как? Например, совершить долгую поездку за городом, чтобы мотор поработал на высоких оборотах, и генератор выработал достаточное для заряда количество энергии. Или же демонтировать батарею с мотоцикла и воспользоваться зарядным устройством;
3. Регулярно эксплуатируйте вашего железного коня. В поездках аккумулятор заряжается, а во время не столь долгого простоя саморазряд не так выражен;
4. Если редко пользуетесь мотоциклом, периодически подзаряжайте аккумулятор внешним зарядным устройством. Несложная процедура продлит жизнь батарее, а для вас это – всегда гарантированный запуск двигателя!
Комментарии, лайки и репосты приветствуются!
