Здравствуйте, в этой статье мы постараемся ответить на вопрос: «Как заряжать кальциевый (Ca/Ca) аккумулятор?». Также Вы можете бесплатно проконсультироваться у юристов онлайн прямо на сайте.
Эта технология имеет очень много плюсов, таких как – большие токи запуска, большая емкость, малообслуживаемые (практически нет испарения электролита), малый саморазряд и т.д. Но минусами этой батареи можно назвать – неустойчивость к глубоким разрядам (буквально три – четыре раза и емкость падает в разы), умение их заряжать, они достаточно дорогие, если сравнить с конкурентами.
Миф 5: кальциевые аккумуляторы боятся глубоких разрядов, потому что при таких разрядах образуется нерастворимый и не проводящий ток сульфат кальция — гипс, необратимо «запечатывающий» активные массы, а стало быть, ёмкость и токоотдачу
Реальность: кальция в кальциевом аккумуляторе на самом деле мало. Это дорогой и агрессивно взаимодействующий с другими веществами, особенно кислотами, щёлочноземельный металл, и применяется он как легирующая присадка, причём в материале не активных масс, испытывающих химические превращения, а решёток, выполняющих несуще-токоведущую функцию. Никакой гипс на рабочей поверхности активных масс при разряде не образуется.
Но почему же тогда на практике глубокий разряд действительно сильно снижает эксплуатационные характеристики кальциевой АКБ, а то и вообще делает её применение невозможной: батарея отказывается заряжаться и от генератора автомобиля, и от зарядного устройства?!
Дело в том, что при глубоком разряде аккумулятора возникает сильное расслоение электролита, плотные сепараторы современных кальциевых аккумуляторов, особенно EFB и им подобных, мешают его перемешиванию и диффузии ионов, а кальций препятствует выделению водорода, особенно в нижней части пластин, где перемешивание особенно необходимо. В итоге, при недостаточном зарядном напряжении, подаваемом генератором автомобиля или ЗУ для классических сурьмянистых АКБ, значительная часть АМ не заряжается, т.к. не соблюдены условия реакции Гладстона-Трайба, и электролит не перемешивается. АКБ не функционирует должным образом, её деградация прогрессирует.
Заряд такого аккумулятора профилем, адекватным его материалу и конструкции, позволит вернуть его в строй, но после следующего глубокого разряда, или некоторого времени при частичном недозаряде, такое обслуживание потребуется снова, иначе АКБ опять перестанет выполнять штатные функции.
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.
Что такое кальциевый аккумулятор
Начинать стоит именно с этого, так многие автолюбители уже на этом этапе оказываются введенными в заблуждение. Некоторые даже думают, что у Ca/Ca аккумуляторов пластины изготовлены не из традиционного свинца, а из кальция. И это немудрено. Ведь до того, как на корпусах АКБ начали писать «Ca/Ca», были времена, когда писали Pb/Ca (да и сейчас такие тоже есть). Соответственно, на интуитивном уровне последнее воспринимается, как свинцово-кальциевый, а первое – как кальциево-кальциевый.
На самом же деле пластины у всех автомобильных аккумуляторов изготовлены из свинца. Более того, если их сделать из кальция, то никакой электрохимической реакции заряда-разряда мы бы от такой батареи не дождались бы. На самом деле этот металл присутствует в пластинах АКБ только в виде добавки. Причем, кальция в них всего каких-то 0,07%. То есть, если прикинуть, что вес пластин в средней АКБ около 12 кг, то Ca в них содержится всего-навсего 8 г. Вдумайтесь только – 8 грамм на 12 килограмм.
И то, столько «много» кальция содержится только в батареях, изготовленных по технологии Ca/Ca. В таких АКБ этот металл добавляется и в положительные пластины, и в отрицательные. В так называемых же гибридных аккумуляторах, которые именуются Pb/Ca, кальций имеется только в отрицательных пластинах.
В остальном – кальциевый аккумулятор абсолютно такой же, как и обычный традиционный свинцовый. Тот же электролит. Аналогичный принцип действия. Те же электрохимические реакции. Все, что «делает» в них нашумевший кальций – это защищает свинец от коррозии и немного «сдвигает» точку условного кипения. На этом и остановимся поподробнее.
Начнем с кипения, так как и тут много путаницы. Кипение АКБ не имеет ничего общего с кипением воды в электрочайнике, хотя визуально очень похоже. На самом деле пузырьки, которые поднимаются на поверхность электролита – это водород. Он начинает выделяться с тех участков пластин АКБ, которые «насытились». То есть – зарядились.
Поскольку в один момент времени вся площадь всех пластин прореагировать никак не может, то сначала этих пузырьков немного. Со временем, когда все большая и большая часть пластин «насыщается», пузырьков становится все больше и больше. При этом следует понимать, что, пока не насытившиеся участки заряжаются, зарядившиеся – деградируют. Безвозвратно.
Вернемся к кальцию. Именно эта добавка при нормальных условиях не позволяет аккумулятору кипеть. То есть, когда он заряжается, уже насытившиеся участки свинца не деградируют. Соответственно, нет и кипения. Добиться его можно как раз тогда, когда подать на клеммы АКБ те самые 16 В.
Под нормальными условиями, о которых сказано в предыдущем абзаце, следует понимать эксплуатацию АКБ по назначению – в автомобиле. Там он подзаряжается под напряжением около 14,4-14,8 В, соответственно, никогда не «закипает». А это уже большой плюс, поскольку кипение аккумуляторов под капотом ранее было огромной проблемой. Из-за этого и клеммы постоянно покрывались солевым налетом, и кузов растворялся в кислоте, и так далее.
Кипение, которое было устранено производителями АКБ с помощью кальция, это далеко не единственное назначение данной добавки. Поскольку нет кипения, то, само собой, никогда не будет и перезаряда. А это, к слову, не многим лучше, чем кипение. Все в купе это приводит к испарению воды из электролита, падению его уровня, и безвозвратной деградации пластин.
Деградация происходит потому, что оставшаяся без электролита часть пластин в процессе заряда не участвует. Это значит, что отложившийся на этих площадях сульфат свинца – не растворяется, а продолжает «крепчать». Твердеет в таких условиях он до такой степени, что даже после доведения уровня электролита до нормы – он так и останется на пластинах. Будет там закрывать собой свинец, и полезные электрохимические реакции проходить тут более не будут. То есть, грубо говоря – часть батареи превратится в мертвый груз, не более того.
На ряду с этими функциями кальциевая добавка делает свинцовые пластины более прочными. А в тех условиях, в которых эксплуатируются АКБ, это весьма существенно. Под воздействием вибраций пластины с кальцием не так легко осыпаются (теряя полезную для электролитической реакции площадь), а значит, теоретически способны служить дольше.
Еще технология Ca/Ca позволила производителю делать пластины более тонкими, чем в обычных свинцовых АКБ. Но не спешите думать, что это для экономии на производстве. Аккумуляторы то легче не стали. Соответственно, свинца в них столько же, сколько и раньше. А вот за счет того, что пластины стали тоньше, существенно увеличилась площадь их поверхности. В свою очередь, благодаря этому в современных батареях значительно выросли так называемые пусковые токи.
Максимальный ток, который (кратковременно) может отдавать аккумуляторная батарея, тем больше, чем большая площадь пластин. Именно по этой причине АКБ, у которых из-за неправильной эксплуатации пластины покрываются сульфатом, пусковые токи ослабляются, и запуск двигателя становится менее уверенным.
Еще принято считать, что у кальциевых аккумуляторов снижена склонность к саморазряду. Однако от наличия кальция в составе свинца это свойство мало зависит. Саморазряд больше проявляется по другим причинам. Например, когда батарея грязная (на корпусе есть пыль, пропитанная токопроводящим электролитом), то ее саморазряд будет повышенным независимо от технологии ее изготовления.
Вот и все, по сути, что нужно знать о кальциевых аккумуляторах. Разве что не лишним будет упомянуть еще об одной особенности современных АКБ. Речь идет о так называемых конвертах, в которых по отдельности расположены пластины. Поскольку пластин в кальциевых АКБ стало больше, расположены оны плотнее. Самое важное то, что во время разряда и заряда со свинцом реагирует преимущественно тот электролит, который в данный момент находится в этих конвертах. Позже станет понятно, почему это так важно.
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.
Основные состояния глубоко разряженной АКБ
1. АКБ находилась в разряженном состоянии не более 2-ух недель при комнатной температуре и не эксплуатировалась на автомобиле. Заряд такой батареи как правило рекомендуется производить током равным 0,1 от номинальной емкости (6А для АКБ 60Ач) до достижения ρ=1,27-1,28 г/см³. Процесс заряда может занять до 24 часов. Если нет возможности контролировать плотность электролита с помощью ареометра, то можно ориентироваться на индикатор степени заряженности, при его наличии в крышке аккумулятора. Зеленый цвет индикатор указывает на степень заряженности ≈ 50% (ρ=1,23 г/см и выше). Одними из признаков окончания зарядки аккумулятора является «кипение» электролита и достижение температуры корпуса аккумулятора ≈ 40 °С.
2. АКБ находилась длительное время в разряженном состоянии (произошла глубокая сульфатация пластин).
Кальциевые автомобильные батареи выделяются следующими характеристиками:
- В процессе производства достигается повышенная прочность, создающая защиту от вибрации.
- Порядка 90% не обслуживаемы. Кальций уменьшает электролиз воды, благодаря чему жидкость испаряется в малых количествах.
- Пластинам не страшен перезаряд, поскольку Ca помогает выдерживать до 15 В.
- Тонкие пластины позволяют увеличить их число в батарее, что существенно повышает мощность.
- Сплав считается противокоррозийным и защищенным от внешних воздействий.
- Обладает низким показателем саморазряда, примерно на 70% ниже, чем у сурьмянистых аналогов.
- Долговечны — при надлежащей эксплуатации срок службы — от 5 лет.
Ответы на часто задаваемые вопросы
Рассмотренные далее вопросы не взяты с потолка. Многими из них задавался в своё время автор этого материала, другими интересовались друзья и знакомые. Ответы на них найти не так-то просто. Ведь на «видных местах» в Интернете обычно встречается либо скудная информация, либо сильно разнящаяся по смыслу. То есть, одни «знатоки» вещают одно, другие, которые «эксперты», противоречат первым, и задвигают свои соображения. Автолюбителю же остаётся только гадать — кто говорит правильно, а кто ошибается.
Пару слов стоит сказать о том, откуда взяты ответы на вопросы, представленные далее. Во-первых, это личный опыт автора — просто эксплуатация Ca/Ca батарей, а также эксперименты с их зарядкой разными зарядными устройствами и в различных режимах. Во-вторых, некоторые знания были почерпнуты с профильных книг, коих было прочитано не менее десятка. В-третьих, это логика и здравый смысл. Как оказывается, это важно. Ведь некоторые «спецы» с You Tube такое показывают и рассказывают об аккумуляторах, что и без книг с опытом понятно — это не работает.
Особенности кальциевых аккумуляторов
Кальциевый автомобильный аккумулятор оснащен пластинами из химически чистого свинца с добавлением до 0,1% кальция. Применение сплава позволило сократить использование дистиллированной воды из раствора электролита, характерного для стандартных малосурьмянистых батарей.
Кальциевые источники питания обеспечивают повышенный ток холодного пуска при увеличении мощности.
Источники кальция не требуют периодического обслуживания, кроме удаления пыли с поверхности корпуса.
Использование кальциевого сплава повышает долговечность пластин и снижает вероятность выхода из строя компонентов из-за вибрации. Батарея рассчитана на напряжение более 14,8 В. Дополнительным преимуществом кальциевых источников является устойчивость материала к электрохимической коррозии. Свойства сплава позволили уменьшить толщину электродов и увеличить количество ячеек в банке.
К недостаткам кальциевых источников тока (Ca/Ca) относятся:
- деградация материала пластины и активной массы при глубоком разряде;
- повышенная стоимость;
- использование специального зарядного оборудования.
Кальциевая батарея не предназначена для установки на автомобили, оборудованные системой «стоп-старт». Использование батарей Ca/Ca не рекомендуется в автомобилях, которые часто ездят или имеют интенсивное движение (постоянный разряд).
Зарядка кальциевого аккумулятора автомобиля и ее особенности
Автомобильный генератор переменного тока, оснащенный регулятором, обеспечивает напряжение 14,5-14,8 В в бортовой сети. Рабочие параметры генератора переменного тока достаточны для поддержания уровня заряда источника питания. Однако для обеспечения полного восстановления емкости аккумулятора зимой или при городской езде с частыми запусками двигателя необходимо подзаряжать аккумулятор.
Чтобы восстановить емкость источника питания Ca/Ca, необходимо использовать специальное зарядное устройство, подающее в цепь более высокое напряжение.
Примером может служить небольшой Vimpel 55, который поддерживает программируемый алгоритм зарядки. Его настройка позволяет подавать на клеммы аккумулятора напряжение до 16,5 В, что приводит к восстановлению емкости на 100%.
При использовании стандартного устройства, выходное напряжение которого составляет 14,8 В, источник питания заряжается только на 40-50%. Если оборудование поддерживает напряжение отключения 15,5 В, емкость батареи восстанавливается до 75-80%. Эксплуатация источника питания с пониженной плотностью электролита в зимний период приводит к проблемам с запуском двигателя при низких температурах.
Особенности кальциевых аккумуляторов
Эти устройства обладают множеством преимуществ. Вот почему сегодня можно встретить эти аккумуляторы на многих иномарках. Однако нельзя игнорировать и минусы этих устройств. Для некоторых эти недостатки будут существенными, а для иных и вовсе сделают такие АКБ неприемлемыми.
Вот плюсы, характерные для кальциевых батарей:
- значительная емкость;
- меньшая коррозия за счет легирования свинцовых пластин;
- небольшой самозаряд;
- долговечность;
- неприхотливость в обслуживании;
- значительные токи запуска.
К минусам такого варианта относятся:
- дороговизна;
- относительная сложность зарядки;
- это плохой выбор для езды в пробках;
- это также плохой выбор для машин с системой «Старт-Стоп»;
- неустойчивость к глубоким разрядам.
Особенно стоит отметить последний пункт. Если глубокий разряд случится хотя бы три раза, то этого будет достаточно, чтобы емкость упала в разы. Нельзя закрывать глаза на такой недостаток, ведь это может быть критичным во многих ситуациях. Обычно, в городских условиях заряд кальциевых аккумуляторов нужно постоянно контролировать и поддерживать.
Впрочем, такие устройства отлично подойдут для условий использования, в которых нужна высокая виброустойчивость. Также эти батареи отлично подойдут людям, регулярно преодолевающим большие расстояния.
Особенности безопасной эксплуатации
В процессе эксплуатации аккумуляторной батареи необходимо соблюдать некоторые правила, которые помогут продлить срок службы батареи:
- Рекомендуется постоянно очищать корпус от грязи и мусора, а также удалять накопившуюся воду на крышке.
- Образовавшийся окисел удаляют с электродов, это снижает сопротивление при коммутации.
- При попадании мусора в отверстия для отвода излишних газов может произойти разрушение батареи, поэтому их регулярно очищают.
- По рекомендации производителей уровень электролита необходимо проверять 2 раза в месяц. Восстанавливать в домашних условиях следует только дистиллированной водой, кислоту доливают в специализированных мастерских.
- При помощи прибора регулярно проверяется значение напряжения и плотности.
- При длительной стоянке са/са аккумулятор необходимо постоянно поддерживать подзарядкой. Они бояться глубокого заряда, в результате чего могут выйти из строя.
- В зимний период источник питания такого типа следует хранить в помещении. Низкая температура пагубно влияет на состав электролита.
Преимущества кальциевых аккумуляторов
- Длительный срок эксплуатации. При правильной эксплуатации срок службы кальциевого аккумулятора, в среднем, составляет около пяти лет.
- Низкий уровень саморазряда. В сравнении с малосурьмянистыми разновидностями аккумуляторов, характеристика кальциевых аккумуляторов ниже почти на 70 процентов.
- Повышенная прочность пластин АКБ. Что позволяет пластинам быть устойчивым к вибрациям.
- Снижение интенсивности коррозионных процессов. Это увеличивает срок службы АКБ.
- Кальциевые аккумуляторы оснащены защитой от перезаряда. Характерно свойство выдерживать напряжение до 14,8 В.
- Большинство кальциевых аккумуляторов (около 90 процентов) — необслуживаемые.
- Возможно изготовление пластин меньшей толщины. У производителей есть возможность выпускать аккумуляторы с увеличенным количеством пластин, что влияет на мощность — она становится больше.
- Прекрасный вариант для начинающих автомобилистов. Как мы уже говорили, в большинстве случаев, автомобильный аккумулятор Са/Са является необслуживаемым. Что позволяет водителю не проводить дополнительные действия, такие как измерение уровня и плотности электролита.
Особенности процесса зарядки
Первое, что стоит отметить, говоря о зарядке кальциевого аккумулятора – его ни в коем случае нельзя «кипятить». Дело в том, что газы, выделяемые в процессе электролиза, могут разрушить смазку пластин. Еще один важный момент – измерять плотность электролита в кальциевом аккумуляторе с помощью стандартного ареометра бесполезно. Дело в том, что в разных частях («банках») батареи этот показатель может существенно отличаться, поэтому получить адекватные данные не выйдет. Однако, учитывая тот факт, что большинство кальциевых аккумуляторов являются необслуживаемыми, скорее всего, эта особенность замера вас не коснется.
Как говорилось выше, АКБ данного типа крайне нежелательно доводить до глубокого, и уж тем более полного разряда. И причина этого кроется не только в перспективе снижения емкости батареи. Дело в том, что сульфат кальция не растворяется в воде и крайне сложно растворяется в электролите. Поэтому при глубоком разряде происходит закупоривание пластин, которое значительно затрудняет перемещение заряда. И даже если заряжать аккумулятор при напряжении свыше 15 В, электролит может так и не достичь должной плотности. Таким образом, проводить зарядку-разрядку кальциевой АКБ без крайней необходимости не стоит.
Чтобы понять принципиальные отличия данного типа аккумуляторов, коротко познакомимся с методикой их производства, которую также называют «кальциевой технологией». В свинцового-сурьмянистых АКБ решетки изготавливаются методом литья. Когда этот способ был использован для свинцово-кальциевого сплава, кальций попросту выгорал. Поэтому решетки для Са/Са аккумуляторов решили производить с использованием штамповки. Она позволяет производить пластины более сложной формы, сохраняя при этом их внешнюю рамку.
На сегодняшний день кальциевые АКБ не могут вытеснить с рынка традиционные сурьмянистые, и главная причина этого состоит именно в сложности изготовления решеток. Поэтому производители делают необслуживаемые АКБ обоих типов и нечто среднее между ними – гибриды.
Разберем плюсы и минусы кальциевого аккумулятора.
Преимущества таких аккумуляторов следующие:
- Длительный срок службы. При грамотной эксплуатации средний срок службы кальциевого аккумулятора составляет пять лет.
- Низкий уровень саморазряда. По сравнению с малосурмянистыми моделями, у кальциевых АКБ этот параметр ниже почти на 70%.
- Повышенная прочность пластин. Благодаря тому, что пластины производятся путем штамповки, они имеют большую прочность и стойкость к вибрации, нежели классические литые.
- Снижение электролиза воды. Именно благодаря этой особенности 90% кальциевых аккумуляторов являются необслуживаемыми.
- Низкая интенсивность коррозийных процессов. Положительно сказывается на сроке службы батареи.
- Защита от перезаряда. Кальциевые АКБ могут выдерживать до 14,8 В напряжения. Защита от перезаряда была вынужденной мерой, которую производители предприняли, дабы уберечь батареи от «закипания», оказывающего на них крайне неблагоприятное воздействие.
- Пластины меньшей толщины. Благодаря тому, что пластины Ca/Ca аккумуляторов тоньше, их можно в большем количестве поместить в корпус, а значит, и мощность батареи будет больше.
- Отлично подходят для начинающих автомобилистов. Так как в своем большинстве кальциевые АКБ являются необслуживаемыми, владельцам не нужно проводить с ними дополнительные манипуляции, такие как замер плотности и уровня электролита. Единственное, что требуется от автомобилиста, – узнать, как заряжать Ca/Ca аккумулятор и периодически осуществлять эту процедуру.
Мы с вами рассмотрели, как заряжать кальциевый аккумулятор с нуля. Естественно, если данная процедура проводится в профилактических целях, то первые два или даже три этапа можно исключить. Частота подзарядки зависит от ряда факторов: времени года, срока службы батареи и режима использования.
В теплое время года с новым аккумулятором и периодическими поездками на дальние дистанции о подзарядке можно забыть на 1-2 месяца. И наоборот – зимой, если аккумулятор старый, а режим езды — преимущественно городской, подзарядка станет регулярной процедурой.
Чтобы определить частоту подзарядки лично для своего авто и аккумулятора, не стоит ждать, пока батарея разрядится. Это может произойти в самый неподходящий момент, когда у вас не будет возможности вернуть работоспособность авто, «прикурив» его от другой машины или поставив аккумулятор на зарядку. Как проверить АКБ?
Для замера заряда рекомендуется использовать такой незамысловатый прибор, как мультиметр. Он и стоит недорого, и в хозяйстве нужен повсеместно. Осуществляя периодические замеры при разных погодных условиях и режимах эксплуатации, вы сможете понять, с какой частотой ваш аккумулятор нужно подзаряжать, и обезопасить себя от неприятной ситуации.