Как заряжать гелевый аккумулятор?

Химические источники тока постоянно используются человеком в повседневной жизни. Достаточно вспомнить обычные батарейки, имеющиеся в любых портативных устройствах. Не говоря уже об автомобилях с обязательным присутствием на их борту АКБ. И такое широкое применение химических источников энергии подразумевает, что порой приходится заниматься восстановлением их работоспособности. А учитывая многообразие АКБ, особенности их конструкции и различные варианты использования, вполне резонным может оказаться вопрос, как заряжать гелевый аккумулятор или любой другой аналогичный.

• Немного истории и описание принципа работы АКБ
• Этапы совершенствования
• О способах и о самой зарядке
• О зарядке гелевых АКБ

Немного истории и описание принципа работы АКБ

Впервые химический источник тока был создан в 1800 году. С тех пор изобретатели и ученые разработали множество вариантов подобных устройств, в том числе и аккумуляторы. Отличительной их особенностью является обратимость, т. е. они способны как отдавать электроэнергию, так и накапливать. В этом как раз и заключается главное достоинство АКБ.

Самыми распространенными из них считаются свинцово-кислотные батареи. Такое название идет от применяемых материалов – электроды выполнены из свинца, а в качестве электролита выступает разбавленная серная кислота. Создавались АКБ и с использованием других металлов – цинка, никеля, марганца. Но благодаря способности отдавать большой ток и восстановлению в дальнейшем при зарядке своих характеристик, относительно невысокой цене и доступности свинцово-кислотные батареи стали широко применяться в автомобилестроении.

Принцип работы такого АКБ определяется термином «двойная сульфатация». Что это за процесс, позволяет понять приведенное уравнение.

Записанная здесь реакция означает, что при возникновении нагрузки и протекании тока свинец на катодных пластинах начинает превращаться в сульфат свинца, внешне представляющий собой белый налет. При этом концентрация серной кислоты уменьшается, а воды, наоборот, увеличивается, и появляются свободные электроны. В цепи нагрузки протекает электрический ток, плотность электролита снижается.

При зарядке АКБ реализуется обратный процесс – восстанавливается сульфат свинца, поглощается вода и повышается концентрация серной кислоты. Это и есть принцип двойной сульфатации.

Однако в действительности не все так просто. При зарядке АКБ сульфат свинца восстанавливается не полностью, связано это может быть со степенью разряженности батареи, режимом зарядки или техническим состоянием аккумулятора. Но в любом случае будет важен факт, что емкость батареи становится меньше. Из-за этого при частом разряде–заряде АКБ через определенное число циклов может оказаться неисправной.

Этапы совершенствования

Со временем аккумулятор претерпел множество изменений. В первую очередь они были связаны с низкой механической прочностью свинца. Поэтому в него стали добавлять сурьму. Однако, как оказалось, она выступает своеобразным катализатором гидролиза воды, из-за чего АКБ стали «кипеть», т. е. сильно терять воду при зарядке. Это требовало частого ее долива и вело к усложнению эксплуатации батареи.

Чтобы избежать подобных неприятностей, в свинец начали добавлять кальций вместо сурьмы. Кипение сильно уменьшилось, и пошли разговоры о необслуживаемых АКБ. Однако возник новый дефект – низкая стойкость к глубоким разрядам. И только совместное использование кальция (на катоде) и сурьмы (на аноде) позволило повысить механическую прочность и избежать кипения АКБ.

Дальнейшие работы проводились уже с электролитом, добавление в его состав загустителей привело к появлению гелевых аккумуляторов. Такое название происходит от слова «гель» (именно в него превращается электролит в результате введения добавок), а не от слова «гелий». С этого момента стало возможным говорить о возникновении необслуживаемого АКБ. Правда, пока не рассмотрен основной вопрос – как можно заряжать гелевый аккумулятор, который и относится к подобным источникам.

О способах и о самой зарядке

Теперь, после выяснения особенностей различных типов АКБ, изучим, как восстановить ее работоспособность. Для этого существуют следующие основные виды зарядки:

• при неизменном токе;
• при постоянном напряжении;
• импульсным током (пульсирующим или асимметричным).

Реальный режим восстановления емкости батареи может включать в себя применение различных методов, но в любом случае он будет базироваться на отмеченных вариантах.

1. Зарядка при постоянном токе. При таком способе используется его значение, равное 0,1 от емкости батареи. Так, для АКБ в 55 Ач величина тока при зарядке должна составлять 5,5 А. Необходимый режим должно поддерживать специальное устройство. Однако при превышении на клеммах АКБ напряжения 14,4 В в аккумуляторе начинается обильное газовыделение. С целью его уменьшения величину зарядного тока снижают в два раза (в нашем примере – до 2,75 А).

   Процедура считается законченной, когда контролируемые параметры батареи не меняются в течение 2 часов. Как правило, это происходит при достижения уровня 16,3-16,4 В на клеммах заряжаемого аккумулятора.

2. Зарядка при постоянном напряжении. В этом случае нужное его значение получается от внешнего источника. От величины используемого напряжения зависит и уровень зарядки АКБ после окончания процедуры. Так, при подаче на АКБ 14,4 В она зарядится на 74-85 %. В ходе всего процесса через батарею протекает меняющийся ток. Первоначально он может достигать значительной величины, но затем постепенно уменьшается с ростом напряжения на клеммах АКБ. Полностью в таком режиме аккумулятор заряжается до 24 часов. Только  при подаче на клеммы 16,3-16,4 В батарея зарядится полностью.
3. Зарядка импульсным током. В этом случае на аккумулятор подают импульсы, периодически изменяющиеся по величине. В некоторых случаях (асимметричный ток) он даже меняет и знак. Считается, что такой режим обеспечивает лучшую десульфатацию пластин.

Все отмеченные методы дают равноценную зарядку АКБ. Однако, рассматривая эти способы, нетрудно заметить противоречие с работой аккумулятора на автомобиле. Там для зарядки используется генератор, и напряжение на его выходе не превышает 14,4 В, тогда как изготовители АКБ рекомендуют для полной зарядки поднимать напряжение на батарее до 16,4 В. Таким образом, получается, что на машине аккумулятор постоянно недозаряжен, если следовать логике его производителей.

При автономной процедуре восстановления емкости АКБ может осуществляться сложный режим, реализуемый отдельным устройством под управлением контроллера. В этом случае используются различные комбинации отмеченных способов зарядки, применяются импульсы и токи специальной формы, что в итоге позволяет повысить эффективность процедуры.

О зарядке гелевых АКБ

Прежде чем касаться непосредственной процедуры зарядки гелевых аккумуляторов, стоит обратить внимание на то, что:

• они по своей природе являются свинцово-кислотными;
• на их работоспособности отрицательно сказывается перезарядка (превышение заданного напряжения).

Вот эти особенности и помогут лучше понять, как правильно заряжать гелевый аккумулятор. Необходимо учитывать, что на него распространяются все требования, отмеченные выше в отношении обычных свинцово-кислотных батарей. Для автономной зарядки батареи следует применять устройства, реализующие режим контроля над проведением процедуры. Используемый ток должен составлять 1/10 от емкости батареи, а напряжение на ее клеммах – не превышать 14,4 В. Изготовителем может быть рекомендовано и другое значение, но обычно указываются именно такие параметры.

Самое главное – избежать превышения напряжения. В противном случае начинается газовыделение, а это способно вызвать отслоение геля от пластин аккумулятора, что чревато его повреждением. Подобного позволяют избежать зарядные устройства, в то же время обеспечивая полное восстановление АКБ.

Гелевые аккумуляторы отличаются длительным сроком службы, но при этом необходимо их периодически автономно заряжать, соблюдая определенные правила. Они достаточно просты, а использование специальных зарядных устройств позволит автоматически обеспечить выполнение нужных режимов.