Старение свинцовых аккумуляторов

Аккумулятор - история жизни

Новый (только что с завода) свинцовый аккумулятор имеет емкость чуть меньше номинальной емкости. После нескольких циклов разряд-заряд или нескольких недель пребывания под "плавающим" зарядом (в буфере) емкость аккумулятора увеличивается. При дальнейшей эксплуатации емкость аккумулятора, падает - аккумулятор изнашивается, стареет и в конце концов должен быть заменен новым аккумулятором.

Преобладание того или иного механизма старения аккумулятора зависит от истории эксплуатации аккумулятора, т.е. того, как часто он разряжался, на какую нагрузку и как глубоко, при какой температуре заряжался и других подобных мелочей, которые, в конечном счете, определяют срок службы аккумулятора. Рассмотрим основные механизмы старения свинцового аккумулятора

"Высыхание" электролита

На конечной стадии зарядки, кислотный электролит свинцового аккумулятора начинает разлагаться. На положительной пластине аккумулятора образуется кислород, который может рекомбинировать на отрицательной пластине аккумулятора. Но между положительной и отрицательной пластинами находится электролит, который затрудняет диффузию кислорода. Поэтому в старых свинцовых аккумуляторах газ выходил из аккумулятора, а электролит терял объем, "высыхал". Если в аккумулятор вовремя не доливали воду, он входил из строя из-за "высыхания" электролита.

При нормальной эксплуатации современных герметичных свинцовых кислотных аккумуляторов потеря объема электролита практически исключена и редко становится главным механизмом старения аккумулятора.

Cульфатация

При разряде свинцового аккумулятора на обеих пластинах образуется сернокислый свинец, который во время зарядки должен снова превратиться в активные вещества: свинец и окись свинца. Но при некоторых обстоятельствах часть сернокислого свинца остается не преобразованной. Это приводит к уменьшению емкости аккумулятора, причем по нескольким причинам:

• часть свинца остается связанной в сернокислом свинце и не участвует в формировании активных веществ, тем самым емкость аккумулятора уменьшается;
• сернокислый свинец имеет больший объем, чем активные вещества и большие кристаллы сернокислого свинца перекрывают поры в структуре активных веществ, препятствуя доступу к активным веществам свежего электролита и еще больше уменьшая емкость аккумулятора;

сульфатации способствует длительное хранение свинцового аккумулятора, хранение аккумулятора в разряженном состоянии, большие разрядные токи, повышенные температуры, пониженные зарядные напряжения.

Сульфатация аккумулятора приводит к уменьшению концентрации и плотности электролита. Поэтому основным методом обнаружения сульфатации традиционно считался контроль плотности электролита в аккумуляторе. Современные тестеры свинцовых аккумуляторов сразу показывают емкость аккумулятора с учетом возможной сульфатации и надобность в контроле плотности электролита отпала.

Коррозия решеток

Отрицательная и положительная пластины свинцового аккумулятора обычно представляют собой свинцовые решетки, на которые нанесена паста из активных веществ. Решетки служат для удержания активных веществ и подвода к ним электрического тока. С течением времени свинец решеток реагирует с водой, содержащейся в электролите, и окисляется, образуя окись свинца. Для уменьшения коррозии, вместо чистого свинца используют его сплавы с другими металлами. В современных аккумуляторах решетки могут содержать кальций, олово, серебро.

Коррозия особенно опасна для решетки положительной пластины. По сравнению со свинцом окись свинца хуже проводит электрический ток, занимает больший объем и имеет меньшую прочность. Поэтому коррозия приводит к повышению Внутреннего сопротивления аккумулятора, уменьшению его емкости (особенно при больших токах) и постепенному разрушению решетки.

Факторы, способствующие коррозии: повышенная температура, повышенное напряжение и ток зарядки. Использование специальных сплавов сделало коррозию менее важным механизмом старения свинцовых аккумуляторов.

Разрушение активного вещества положительной пластины

Окись свинца - активное вещество положительной пластины аккумулятора - имеет не слишком большую прочность. Поэтому отдельные кристаллы окиси свинца могут терять связь с другими кристаллами и решеткой. После этого они перестают участвовать в электрохимических реакциях заряда и разряда. Это приводит к уменьшению емкости аккумулятора.

В новом аккумуляторе окись свинца формирует группы плотно сросшихся мелких кристаллов. У старого аккумулятора кристаллы положительной активной массы имеют больший размер и плохо связаны друг с другом.

Разрушению активного вещества способствуют: вибрации, большое число разрядов, глубокие разряды. зарядка свинцовых аккумуляторов большими токами и при большой температуре препятствует разрушению положительной активной массы.

Какой параметр старения аккумулятора - главный?

В каждом аккумуляторе действуют все перечисленные выше механизмы старения. И совершенно не обязательно один из механизмов старения аккумулятора должен доминировать. Но в зависимости от условий, в которых происходила эксплуатация аккумулятора, тот или иной механизм может вносить больший или меньший вклад в уменьшение емкости аккумулятора. Для продления срока службы аккумулятора нужно следить за правильной и своевременной зарядкой аккумулятора,  не подвергать аккумулятор действию повышенных температур и периодически проверять емкость аккумулятора тестером свинцовых аккумуляторов. В общем все, как у людей: делайте зарядку, не одевайтесь слишком тепло и иногда проверяйте здоровье.