Здравствуйте, в этой статье мы постараемся ответить на вопрос: «Как правильно заряжать кальциевый аккумулятор автомобиля?». Если у Вас нет времени на чтение или статья не полностью решает Вашу проблему, можете получить онлайн консультацию квалифицированного юриста в форме ниже.
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.
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 разновидности аккумуляторов Ca/Ca
Кальциевые источники питания делятся на три большие группы.
| Старая разновидность | Металлические пластины таких АКБ содержат в составе около 0,1 процента кальция или олова. Это помогает ему восстановиться после двух глубочайших разрядок. |
| Передовая технология | Помимо металла кальция, в них есть доля серебра, которая составляет 0,3 процента. Их стоимость намного выше первых, но они могут удержать до десяти глубоких разрядок. |
| Промежуточный вид | В них помимо кальция, добавляются ещё некоторые компоненты. Медь, кадмий и другие. Выдерживают до пяти глубоких разрядок. |
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.
Что означает кальциевый аккумулятор, в чём отличие от сурьмянистого аналога
Длительные эксперименты с легирующей добавкой привели к появлению кальциевых батарей, в которых вместо сурьмы используется более лёгкий элемент. Впрочем, в количественном отношении доля кальция в свинцовой пластине ничтожна – 0,1%, однако именно этот металл достаточно сильно меняет физико-химические свойства свинцового электрода, коим является аккумуляторная пластина.
Название и обозначение материала (Ca/Ca) по наименованию основной добавки – старая традиция, хотя более правильным было бы название свинцово-кальциевая батарея. Кальциевый тип аккумулятора оказался более совершенным, нежели сурьмянистый, но и идеализировать его не стоит. Наряду со многими достоинствами, которые отсутствуют у его предшественника, среди особенностей кальциевых аккумуляторов имеется и ряд недостатков, над которыми ещё предстоит поработать инженерам-конструкторам. Впрочем, уже сегодня подобные разработки существуют – добавление в материал изготовления пластин серебра делает их ещё более совершенными. Но и цена таких АКБ, обозначаемых Ca/Ag, существенно выше.
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.
Зарядка кальциевого аккумулятора автомобиля и ее особенности
Сразу стоит заметить, что обычное зарядное устройство (ЗУ) тут ничего не даст. Нужен такой аппарат, который бы выдавал от 16,1 до 16,5 Вольт. Подойдет, в том числе, зарядное устройство Вымпел-55 от Орион. Именно пример зарядки таким аппаратом представлен ниже. Но это актуально и для ЗУ других производителей, которые обладают теми же режимами и показателями. Есть иные особенности зарядки кальциевых АКБ. Из-за них нельзя опираться на опыт с иными батареями.
Вот как правильно заряжать кальциевый аккумулятор:
- АКБ дают согреться до комнатной температуры (если нужно).
- Затем подключают крокодилы ЗУ к выводам батареи.
- Заряжают, пока ток зарядки не будет ниже половины Ампера.
- Меняют режим на волнообразный и ждут, пока АКБ не зарядится.
Но обо всем подробнее. Крокодилы подключают с учетом полярности. Сначала выставляют такие характеристики тока: 5,5 Ампер для 55 А-ч, 16,1 Вольт. Если применяется ЗУ Вымпел-55, такой режим носит название «алгоритм 1». Остается подождать несколько часов, пока ток зарядки не понизится до 0,5 Ампер.
Характерно незначительное закипание электролита. Однако недопустимо чтобы закипание было слишком большим. Дело в том, что при этом быстро убывает уровень электролита. Потому, если интенсивность закипания высока, ток уменьшают.
На втором этапе (на Вымпел 55 – «алгоритм 3») ток, равно как и напряжение, периодически меняются. На зарядном устройстве автомобильного аккумулятора выставляют такие характеристики: напряжение в диапазоне от 13,1 до 16,1 Вольт, ток зарядки делают равным 3 Ампер.
При покупке источников питания с применением кальция следует ориентироваться по некоторым основным факторам:
- Бренды. Современный рынок предусматривает наличие как отечественных, так и зарубежных моделей. Стоит упомянуть, что европейские аналоги оснащаются дополнительными сертификатами соответствия, для проверки иностранные производители применяют специальные современные агрегаты для этого.
- Рекомендуется обратить внимание на дату выпуска. Аккумуляторы для автомобилей с применением кальция следует приобретать при хранении не более 5 месяцев. В результате длительного хранения собственная емкость батареи понижается, последующее самостоятельное восстановление может стать проблематичным.
- Значение емкости. При выборе источника питания производители рекомендуют подбирать по номинальному показателю, указанному в документации к транспортному средству. Превышение емкости может привести к выходу из строя генератора и бортовой системы электроснабжения.
- Максимальный ток. Также, как и в показаниях емкости необходимо учитывать по документации автомобиля. Превышение допускается для техники, которая часто применяется в зимний период.
Устройство и принцип работы
В таких АКБ свинцовые пластинки легированы кальцием. Обычно на корпусе кальциевых аккумуляторов красуется надпись «Ca/Ca». Она говорит о том, что кальций добавлен и в плюсовую и в минусовую батареи. Минерал снижает саморазряд и уменьшает потерю жидкости из электролитического состава.
Когда простая батарея садится, на ее пластинках формируется сульфат свинца. Плотность электролита из-за этого снижается. Как только АКБ ставится на зарядку, сульфат свинца начинает распадаться, плотность увеличивается, а емкость возвращается в первоначальное состояние. Если аккумулятор разряжен до нуля, кристаллы сульфата свинца становятся очень большими. В таком случае при заряде они уже не будут разрушаться. Это явление называют сульфатацией.
В кальциевых АКБ при разряде помимо сульфата свинца формируется и сульфат кальция. Он не растворяется в воде или кислоте, а при повышении температурного режима увеличивает свою плотность. Кристаллы кальция не пропускают электрический ток, поэтому закупорив пластинку, деактивируют ее. Такой процесс может начаться даже при 10 В и значительно снижает емкость батареи.
Характеристики кальциевых аккумуляторов
Кальциевый агрегат – батарея, электроды которой обработаны кальцием, легированы. Изюминкой этой технологии считается то, что пластинки из свинца защищены от перенасыщения энергией, окисления и коррозийных явлений. За счет тонкости пластинок увеличивается их число в батарее. Также подобные АКБ выдерживают кратковременного типа повышение зарядного тока более 16 В.
Аккумуляторы кальциевого типа могут прослужить дольше других. Они виброустойчивы, стабильно переживают избыток зарядных нагрузок. Чтобы АКБ полностью раскрыла свой потенциал, нельзя допускать ее полного разряжения. Один спуск до нуля – это потеря 50 % емкости. Десять разрядов приводят к уничтожению батареи.
Гарантийный срок использования кальциевых аккумуляторов составляет пять лет. При правильном обращении, которое, в первую очередь заключено в отсутствие глубоких разрядов, возможна эксплуатация АКБ с сохранённым уровнем пускового тока в течение десяти лет. При неправильном использовании, срок службы с момента выпуска может не превысить и одного года, при этом если в магазине батарея была реализована в исправном состоянии, то потребителю может быть отказано в возмещении убытков, если будет доказано, что разрушение аккумулятора вызвано нарушением правил эксплуатации.
При всех своих преимуществах, кальциевый автомобильный аккумулятор имеет и ряд недостатков:
- Чувствительность к глубокому разряду. Это основной недостаток кальциевого аккумулятора и его главное эксплуатационное отличие от сурьмянистых и гибридных аналогов. Такие АКБ крайне не рекомендуется разряжать до напряжения менее 12 В. После одного глубокого разряда батарея теряет пятую часть своей емкости. Если разрядить ее полностью, то потери составят уже 50 %. Следовательно, после нескольких таких оплошностей рассчитывать на верную службу аккумулятора не приходится, особенно в холодное время года и при езде на малые дистанции.
- Высокая стоимость. Сложность и дороговизна технологического процесса накладывают свой отпечаток на стоимость.
- Непригодность для городской езды. При активном передвижении по городу, когда машина преодолевает небольшие расстояния, аккумулятор быстро разряжается. Причина в том, что во время непродолжительной поездки он не успевает восстановить ресурс, затраченный на пуск мотора. Длительные простои также губительны для кальциевого АКБ. Такие батареи отлично подходят для жителей пригорода, которым нужно преодолевать каждый день по 15-20 км в одну сторону и тех, кто по роду деятельности совершает подобные поездки.
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.