Зарядка и КТЦ кальциевого аккумулятора

Технологии автономных источников питания постоянно развиваются. На смену АКБ со свинцово-сурьмяными пластинами пришли батареи с обкладками из свинца с добавлением кальция. Эти АКБ имеют улучшенные потребительские свойства, но для достижения наилучшего результата их надо заряжать и эксплуатировать правильно.

Особенности кальциевых аккумуляторов

Пластины свинцово-кислотного аккумулятора делают из свинца (что логично). Этот металл в чистом виде мягкий и непрочный, электроды батареи из него получаются недолговечными. Но заменить его в качестве реагента нечем без резкого изменения технических параметров аккумулятора. Поэтому его свойства улучшают вводом присадок, придающих свинцу твердость и прочность. Долгое время основной присадкой считалась сурьма.

Современные технологии позволяют вместо сурьмы применять кальций. Это оптимизирует свойства свинца для применения в АКБ. На самом деле кальция в кальциевой батарее совсем немного – несколько десятых процента. В остальном это обычный свинцово-кислотный аккумулятор, и химические процессы в нем идут абсолютно те же самые, что и в АКБ обычной конструкции.

Но замена сурьмы кальцием позволила увеличить прочность пластин, поэтому стало возможным сделать их тоньше и легче. Это положительно отразилось на массогабаритных показателях всей батареи. Вибрационная и коррозионная устойчивости при этом не снизились. Легироваться кальцием могут положительные электроды, а могут и положительные, и отрицательные. Тогда технология называется Ca/Ca.

Можно пойти обратным путем. Спроектировав аккумулятор в тех же габаритах, но с увеличенным количеством пластин, получить батарею с повышенной токоотдачей. Все зависит от задач, поставленных перед разработчиками.

Главное же преимущество батарей Ca и Ca/Ca в том, что они имеют пониженную склонность к газообразованию. Если во время зарядки к пластинам прикладывается излишек напряжения, то вода, входящая в состав электролита, начинает разлагаться на водород и кислород. Это ведет к увеличению плотности электролита, снижению его уровня и требует постоянного контроля состояния жидкого реагента. Кроме того, это пожароопасно.

Кальциевым батареям излишек напряжения не страшен (в разумных пределах), газов практически не образуется, что дает возможность выпускать аккумуляторы Ca и Ca/Ca в необслуживаемом исполнении.

Надо упомянуть и экологическую составляющую. Кальций, в отличие от сурьмы, не ядовит и не наносит ущерба окружающей среде. Это упрощает и удешевляет утилизацию отработанных батарей. Так заявляют производители, хотя неизвестно, что опаснее – немного сурьмы или килограммы свинца.

Из других особенностей кальциевого аккумулятора надо отметить его нетолерантность к глубокому разряду. Любая кислотно-свинцовая батарея не любит разряда ниже 10,5 В. Но для АКБ, произведенных по технологии Ca, приводятся сведения, что при однократном разряде ниже этого лимита батарея теряет до 50% своей емкости.

В каком случае нужно подзаряжать аккумулятор

Необслуживаемость кальциевых аккумуляторов не абсолютна. Исключение из сервисных операций контроль состояние электролита не отменяет необходимости отслеживать уровень заряда АКБ и не допускать ухода в глубокий разряд.

Величина напряжения может на клеммах может уменьшиться ниже номинального уровня 12,6 (вплоть до минимума в 10,5 вольт или даже меньше) по разным причинам:

• тяжелый, затяжной пуск мотора с последующей непродолжительной поездкой (АКБ не успеет зарядиться от генератора);
• частые пуски двигателя, езда в режиме старт-стоп;
• работа мощных бортовых потребителей автомобиля (музыка, светосигнальное оборудование и т.д.) долгое время при заглушенном двигателе;
• другие ситуации.

Еще одним достоинством кальциевой технологии является немного более низкий уровень саморазряда, но он далеко не нулевой. При длительном хранении даже полностью заряженной батареи есть риск уйти ниже допустимого предела по напряжению. Поэтому, если аккумулятор не используется, напряжение на его клеммах надо периодически контролировать, и, при необходимости, пополнять запас энергии.

Рекомендуем: Стоит ли приобретать гелевый аккумулятор — плюсы и минусы

Как правильно зарядить АКБ Са/Са

Уже упоминалось, что химические процессы в батарее Ca/Ca не отличаются от реакций в традиционном аккумуляторе. Поэтому заряжать такую АКБ можно обычным зарядным устройством, в том числе, автоматическим. Напряжение заряда в нем не превысит 14,5 вольт, при снижении тока заряда ниже установленного уровня произойдет отключение.

Но если изучить техническую документацию к аккумулятору, то некоторые производители указывают, что напряжение заряда кальциевого аккумулятора составляет 15,5..16 вольт. Эта информация обычно невнятна, она никогда не обоснована, иногда чувствуется неточность перевода. Также интернет-«эксперты», считающие, что Ca/Ca аккумулятор надо заряжать таким напряжением всегда, в качестве аргумента приводят в лучшем случае мнение гаражного автоэлектрика.

К тому же генератор автомобиля «не знает», какой тип аккумулятора установлен под капотом, и выдает напряжение для поддержания заряда батареи, заданное производителем. Истина, скорее всего, в том, что кальциевые источники тока допускают такой режим, не переходя в режим электролиза (не начиная «кипеть»). Поэтому зарядка повышенным напряжением ускоряет процесс пополнения энергии, но не является жизненно необходимой.

Чтобы полностью использовать возможности кальциевой батареи, можно приобрести источник, позволяющий производить зарядку повышенным напряжением. Например, популярный среди автовладельцев Вымпел-55, у которого есть возможность осуществить данный режим.

Во время зарядки надо контролировать ток батареи, чтобы в начале процесса он был примерно на уровне 0,1 емкости – такой режим оптимален для АКБ с точки зрения баланса скорости заряда и сохранения ресурса.

Также можно приобрести «интеллектуальное» ЗУ, которое позволяет производить зарядку в несколько этапов (сначала в режиме стабилизации напряжения, потом в режиме стабилизации тока), а также выполнять сервисные операции. К ним относятся восстановление глубоко разряженного аккумулятора, контрольно-тренировочный цикл и т.п. Это позволит несколько продлить срок службы АКБ, но стоит такой прибор достаточно дорого.

Если в инструкции изготовителя к данной конкретной батарее нет упоминаний о возможности зарядки повышенным напряжением, АКБ следует заряжать в стандартном режиме при выходном уровне ЗУ не более 14,5 вольт.

Когда нужно применять контрольно-тренировочный цикл

При заметном уменьшении емкости батареи рекомендуется провести для нее контрольно-тренировочный цикл (КТЦ). Этим достигается две цели:

• замеряется фактическая емкость батареи и принимается решение о ее дальнейшей эксплуатации;
• производится частичная десульфатация пластин, при этом утерянная емкость несколько восстанавливается.

В домашних условиях КТЦ легко провести с помощью зарядных устройств, обладающих такой функцией. Но простые ЗУ по окончании процесса не выдают значение емкости. К тому же в некоторых зарядниках (например, популярный недорогой «Кедр-4 Авто») режим «Цикл» подразумевает не замер остаточного ресурса, а чередование заряда с коротким разрядом. Это дает эффективную десульфатацию, но не позволяет определить фактическое значение емкости.

Поэтому, чтобы провести полноценный КТЦ, сначала надо выдержать АКБ несколько часов в помещении, где будет проводиться тренировка (идеально, если температура будет около 25 градусов). Потом надо полностью зарядить батарею. Для разряда необходимо собрать следующую схему.

Нагрузку надо подобрать так, чтобы ток был равен примерно 0,1 от емкости батареи. Приблизительно, потому что реальное значение емкости неизвестно. В качестве нагрузки удобно использовать автомобильные лампы накаливания:

• они доступны и недороги;
• выпускаются на разные мощности, поэтому включая их параллельно, можно подобрать любой ток;
• при разрядке напряжение меняется, а лампы служат своеобразным стабилизатором тока (их нити при снижении напряжения остывают, сопротивление снижается, ток поддерживается примерно на том же уровне).

Так, для АКБ с предполагаемой емкостью 55 А*ч, ток разряда должен быть в окрестностях 5,5 ампер. Общая мощность ламп должна быть P=U*I=12*5,5=66 ватт. Можно взять одну лампу на 65 W, или 50 W+2..3 пятиваттные лампы и т.д. При таких условиях разряд будет длиться около 10 часов (по факту – меньше). Надо засечь время, когда напряжение упадет до 10,5 вольт. Время в часах, умноженное на разрядный ток в амперах, даст реальную емкость в ампер-часах.

Если нет стационарных вольтметра или амперметра, можно воспользоваться мультиметром, периодически замеряя напряжение. При приближении к нижней границе разряда, замеры надо делать чаще, чтобы не допустить ухода в глубокий разряд. Измерение тока, в принципе, достаточно сделать один раз. Но также можно проводить периодический контроль.

По окончании процесса батарею надо зарядить до номинала. При желании КТЦ можно повторить, чтобы определить эффективность процедуры – емкость должна возрасти.

Существуют рекомендации проводить цикл периодически, не дожидаясь заметной потери емкости. Это хорошая мера профилактики, которая позволит продлить жизнь недешевой аккумуляторной батареи. Но новый аккумулятор из «убитого» КТЦ не сделает.