Плотность у автомобильного аккумулятора
В любой теме по аккумуляторам слово плотность самое популярное.
Чтобы не происходило с аккумулятором нужно мерить плотность.
Чтобы ты не делал с АКБ должна в итоге быть плотность.
Всё плохо — меряй плотность.
Всё хорошо — меряй плотность.
Нет плотности? Применяй 16 вольт или просто долей.
Что ж это за зверь такой плотность загадочного электролита в аккумуляторе?
1.1. ТЕОРИЯ
1.1.1. УСТРОЙСТВО
Типовой автомобильный стартерный аккумулятор это вторичный химический возобновляемый источник тока.
Вторичный потому, что требует сначала зарядки.
Химический потому, что в его основе лежит именно химия.
Возобновляемый потому, что можно заряжать после разрядки.
А стартерный потому, что основная задача аккумулятора в автомобиле это обеспечение работы стартера.
Типовая схема устройства обычного наливного кислотного автомобильного аккумулятора примерно выглядит так:
По схеме вроде всё понятно. Единственное, не указали куда они оксид свинца наносят.
И да стоит обратить внимание, что внизу у аккумулятора нет особо полостей. Полости есть только сверху.
Т.е. осыпать сульфат кипячением некуда, не предусмотрено конструкцией. На это же намекает и наличие конвертов сепараторов.
Очевидно, конструкции могут быть разные, но все они имеют:
— пластины т.е. свинец, правильнее губчатый свинец на отрицательной пластине,
— оксид свинца, правильнее двуокись свинца, на положительной пластине,
— и электролит.
Есть положительный электрод, он же анод, он же положительная пластина, на которой есть решетка, которая убрана в конверт (он же сепаратор), который пропускает электролит, но не дает замыкаться пластинам. И здесь же намазка оксида свинца на пластине. Она же активная масса.
Есть отрицательный электрод, он же катод, он же отрицательная пластина, которая так же имеет решетку. Оно же содержит губчатый свинец. И это тоже активная масса батареи.
Всё это собрано в пакеты, пакеты в блоки, которые залиты электролитом.
Электролита залито с запасом. Обычная норма 2 см над пластинами, но может быть и больше.
Таким образом у аккумулятора есть все базовые элементы для подачи тока на нагрузку при подключении.
Легирование батареи кальцием или сурьмой в данном случае не принципиально т.к. легирующие добавки не являются базовым элементом основного химического процесса.
Да и самих этих легирующих добавок очень мало.
1.1.2. ОСНОВНАЯ ХИМИЧЕСКАЯ ФОРМУЛА
Основная химическая формула реакция в аккумуляторе при заряде и при разряде выглядит так:
Т.е. при разряде аккумулятора:
— оксид свинца PbO на положительной свинцовой пластине превращается в сульфат свинца PbSO4.
— губчатый свинец Pb на отрицательной свинцовой пластине тоже превращается в сульфат свинца PbSO4.
— из электролита, состоящего из воды H20 и серной кислоты H2S04 уходит серная кислота.
— появляются электроны, которые как раз и создают электродвижущую силу батареи т.е. ток.
При заряде аккумулятора идёт обратная реакция:
— сульфат свинца PbSO4 на положительной пластине превращается в оксид свинца PbO.
— сульфат свинца PbSO4 на отрицательной пластине превращается в губчатый свинец Pb.
— в воду H20 возвращается сульфат SO4 и она снова становится водным раствором серной кислоты H2S04.
Концептуально всё просто.
Есть ещё конечно всякие примеси, легирующие добавки и т.д., что так же участвует или влияет на химические процессы.
Процесс образования бульков т.е. газообразование это уже другой химический процесс, у него другая химическая формула.
И очевидно это уже не заряд.
1.1.3. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА
Принципиальная схема протекающих процессов отлично нарисована на этом рисунке:
Весьма понятно и наглядно что где и что и куда переходит при разряде и при заряде.
1.1.4. ЭЛЕКТРОЛИТ
Электролит это водный раствор серной кислоты.
В нём примерно 30-35% серной H2SO4 кислоты и 65-70% воды H20.
Собственно от объема серной кислоты в воде и будет зависеть плотность электролита.
Вода используется дистиллированная.
Серная кислота используется концентрированная.
На них есть ГОСТы для кислоты ГОСТ Р МЭК 62877-1-2019 и воды ГОСТ Р МЭК 62877-2-2019. Наверняка есть и более свежие.
В электролите важен параметр плотности.
Если плотности недостаточно т.е. одна вода, то химической реакции, а значит и тока, не будет.
Если плотности слишком много, то раствор получится слишком агрессивным и аккумулятор начнет жрать сам себя. Ток будет, но не долго.
Условная норма плотности электролита 1,27-1.30 г/см3.
Если климат очень холодный, то плотность должна быть выше — 1.30-1,34.
Если климат жаркий, то плотность электролита должна быть ниже — 1,22 — 1,24.
Если не использовать воду, то плотность самой серной кислоты будет 1,82 г\см3.
Это всё при +20 — +25 градусах.
При изменении температуры будет меняться и плотность. Это нужно учитывать при замерах.
Плотность будет зависеть от степени заряженности батареи.
Уменьшение плотности на 0,01 ед. соответствует 6% потери ёмкости.
Полностью разряженный аккумулятор будет иметь плотность электролита 1,0 т.е. в электролите только вода.
График заряженности аккумулятора в зависимости от плотности (в общем случае):
От плотности электролита будет зависеть температура замерзания аккумулятора.
График замерзания электролита:
Если плотность не соответствует погоде — быть беде.
Электролит замерзнет. Батарею раздует. Лед подавит и поломает пластины. Может быть и корпус лопнет.
А ещё у электролита есть свойство лежать слоями. Т.е. электролит может расслаиваться и более плотный т.е. тяжелый будет внизу, а более легкий т.е. менее плотный сверху.
Таблица для анализа, если хочется погадать на плотности:
1.2. ИНСТРУМЕНТЫ
Что нужно чтобы оценить электролит по возможности всесторонне?
Всего 3 простых вещи. Каждая из них удобна в чём-то своём.
Очевидно, после применения инструментов их сразу лучше всего промыть водой и высушить, чтобы внутри не оставалась серная кислота.
И очевидно обращаться осторожно т.к. может капать кислота.
Сода хорошо деактивирует кислоту, но если на измерительных приборах она останется, то потом может попасть в аккумулятор.
Поэтому лучше мыть просто водой.
Очевидно, никакого железного инструмента внутрь аккумулятора пихать не нужно.
Железо очень вредно для внутренностей аккумулятора, будет усиливать саморазряд батареи.
Похожая ситуация и с другими металлами, поэтому только стекло, пластик или специальные составы резины.
1.2.1. СТЕКЛЯННАЯ ТРУБКА
Трубочка нужна чтобы можно было замерить уровень электролита над пластинами.
Уровень над пластинами зависит от конкретной модели аккумулятора.
В общем случае это 1-2 см. У АКОМ, например, 3,5 см.
В идеале трубочка это тонкая стеклянная трубка, у которой есть насечки в сантиметрах от 0 до 5, это с сильным запасом.
Тонкая чтобы, когда пальцем затыкаешь из неё ничего не выливалось.
Если трубочки нет, её легко сделать из обычной одноразовой прозрачной авторучки.
Выкидываем из неё все детали, кроме самого прозрачного корпуса.
Затем делаем на ней насечки, достаточно заметные, каждые 0,5 см, скажем от 0 до 4 см.
Высокая точность ни к чему, шага в 0,5 см вполне хватит.
И вот получаем простую трубочку для замера уровня электролита.
Ничего более трубка не покажет т.к. она очень маленькая.
Правда если электролит будет грязным, то трубочка тоже будет грязной.
Замер очень простой — засовываем в открытую банку до касания пластин, не путать с касанием краев конвертов.
Затыкаем пальцем верх.
Вынимаем и смотрим — в трубке останется электролит и высота его будет как раз уровнем над пластинами.
Потом выливаем кислоту обратно в банку.
Честно пытался найти нормальную трубку для замера уровня, но поисковик мне ничего путного так и не выдал, поэтому у меня корпус от ручки.
1.2.2. АРЕОМЕТР
Ареометр почему-то хочется его называть клизматроном, так смешнее.
Самый дешевый и популярный ареометр примерно такой:
Стоит не дорого. Продается практически в любом автомагазине.
Есть конечно и другие инженерные решения данного прибора.
Это толстая трубка, в которую вставлен резиновый носик с одной стороны, с другой стороны груша.
А внутри у него поплавок с размеченной шкалой.
Именно поплавок у меня чаще всего и бьется.
В основе лежит закон Архимеда. В жидкости разной плотности глубина погружения поплавка будет разной.
И как раз шкала на поплавке будет показывать какая плотность у жидкости, на границе сред жидкость\воздух.
Покупать лучше всего стеклянный. Да его проще расколоть, но зато он не трескается и не лопается как пластик.
Пластик трескается, стекло бьется, т.е. естественный расход ареометров будет и так и эдак.
А ещё пластик достаточно быстро мутнее от кислоты, со стеклом таких проблем нет.
Таким клизьматроном удобно смотреть состояние электролита на предмет чистоты.
Забираемый объем жидкости большой. Стенки трубки стеклянные. Всё отлично видно.
Но вот использовать его для замера плотности уже не очень удобно.
Шкала у поплавка будет плохо читаться, он может болтаться под углом, прилипать к стенкам, плюс край жидкости будет вносить дополнительные сложности. Плюс поплавок всё время повернут не туда.
Вот примерно так. Вот и разгляди что он показывает?!
Точность хоть и до тысячных, но легко читается только с точностью 0,025.
Плюс каждый замер будет расходовать больше кислоты, чем аналогичный замер рефрактометром, потому что внутри остается много капель и слить их не получится.
А, например, перемешивать электролит этим клизьматроном особо тоже не выйдет, хоть обкачайся, до нижних слоёв всё равно не достать.
Может быть получится намешать изменение на 0,01 плотности сливая и заливая жидкость ареометром раз так 100.
При работе с ареометром полезно иметь какую-нибудь чашку с водой для его размещения у места замера плотности.
Кислота из него может капать и прожгёт всё вокруг, тихо и не заметно. Поэтому сразу после замера его лучше разместить над чашей с водой.
Вода будет сильно снижать концентрацию серной кислоты и минимизировать её агрессивность.
1.2.3. РЕФРАКТОМЕТР
Рефрактометр это устройство для оценки только плотности жидкости т.е. электролита, аналогичное ареометру.
Но уже на других физических принципах. В основе лежит эффект преломления света в жидкости разной плотности.
Для оценки плотности достаточно всего одной капли. Таким образом расход электролита на замер — минимальный.
При желании эту же каплю почти всю можно вернуть обратно в банку аккумулятора.
Пригодится и салфетка чтобы вытирать кислоту после замера.
Использовать очень просто — пипеткой набрать электролит, аккуратно капнуть на зеркало прибора, аккуратно опустить прозрачную крышку, посмотреть внутрь и настроить резкость. Всё.
И да нужен какой-нибудь источник света.
Само собой, крышку нужно опускать аккуратно, чтобы не было брызг кислоты.
Замер плотности рефрактометром более длительный, чем ареометром.
Линия преломления света как раз будет на шкале показывать плотность.
Выглядит это примерно так:
После покупки устройства сначала нужно выставить ноль по воде при помощи капли воды и отвертки.
Это очень удобная штука для замера плотности. Замер проще и точнее, чем ареометром. Сама процедура чище и аккуратнее.
Очевидно, рефрактометром удобно мерить плотность, а вот чистоту электролита уже особо не оценить. Капля маленькая, а сам прибор совсем не микроскоп. Правда в случае грязного электролита, грязь будет оставаться на зеркале прибора, но масштаб бедствия оценить всё равно будет сложно. Поэтому клизьматрон тоже нужен.
Посуду с водой, как ареометр, рефрактометр не требует т.к. кислоты используется мало и убрать её легко салфеткой.
1.3. ПРАКТИКА
Конструкция АКБ примерно понятна.
С инструментарием вроде тоже.
Химические процессы примерно понятны.
Что же на практике?
На практике всё несколько сложнее и проще одновременно.
1.3.1. УРОВЕНЬ
Первое и самое важно — электролит должен закрывать пластины полностью.
Если это не так, то нужно сразу добавлять дистилированной воды, ровно столько чтобы чуть закрыть пластины.
Для этого аккумулятор должен быть с пробками, чтобы можно было заглянуть внутрь.
Сам уровень определяется с помощью трубки и выставлять его имеет смысл только у полностью заряженной батареи.
При разряде плотность падает, уровень падает.
При заряде наоборот плотность растёт, уровень растет.
И если выставить уровень по норме в разряженном аккумуляторе, то когда АКБ зарядится получится перелив.
Этот самый перелив и будет активно пытаться сбежать из батареи через пробки и вентиляционные отверстия.
Вокруг всё будет в кислоте.
Проверить легко — замеряем уровень у подсевшего АКБ, заряжаем, проверяем после зарядки. Уровень вырастет.
1.3.2. ЧИСТОТА
Второй важный момент в электролите это его чистота.
Он должен быть прозрачным и чистым как вода.
Если электролит грязный, значит начала отваливаться активная масса или это отгнившие части пластин.
Чем электролит грязнее, тем хуже. Насколько всё плохо покажет только замер ёмкости и тест тока.
Если электролит похож на кофе серого цвета значит совсем всё плохо почти всё отвалилось.
Такой аккумулятор лучше сдать в утиль.
Есть и тонкость, отстоявшись, весь этот свинцовый мусор может осесть внизу и сверху электролит будет снова кристально чистым.
Поболтать и размешать электролит задача не простая. Переворачивать батарею чревато. Внутрь пролезть сложно. Шатать и качать — не эффективно.
Клизьматрон — тоже особо не поможет.
Только на автомобиле электролит перемешивается нормальным здоровым естественным путем.
Поэтому если АКБ снят с машины и электролит чистый, то скорее всего всё хорошо.
А если АКБ долго стоял и сверху электролит чистый, это уже точно.
1.3.3. ПЛОТНОСТЬ
Основная мистика как раз с замером и оценкой плотности.
И с оценкой степени заряженности по плотности, которые столь популярны в интернете.
Какая задача заряда?
Ещё раз вспоминаем химическую формулу.
В аккумуляторе три ключевых части — губчатый свинец, оксид свинца, электролит.
Задача зарядки аккумулятора преобразовать всё обратно — сульфат свинца в оксид свинца и серную кислоту, а на отрицательной пластине вернуть губчатый свинец.
Т.е. вернуть три ключевые компоненты в начальное состояние заряженной батареи.
Именно все три, а не одну какую-то или только каких-то две компоненты.
Снова та же отличная схема:
Если задачу заряда батареи свести только к задаче возврата плотности, то такой аккумулятор работать не будет.
Потому что сульфат на положительной пластине не преобразован в оксид свинца.
А сульфат на отрицательной пластине не преобразован в губчатый свинец.
Сам по себе сульфат свинца ток не пропускает. Т.е. пластины заросшие сульфатом им же и экранированы, реакции не будет.
Таким образом, если поднимать только плотность за счёт удаления воды — результата не будет.
Если поднимать плотность за счёт добавления электролита — результата не будет.
Результат будет только когда работа ведется со всеми тремя составляющими.
Т.е. замер плотности будет характеризовать только состояние электролита, но ничего не расскажет о состоянии свинца и оксида свинца.
Ещё один простой вывод в аккумулятор добавляется только вода. Только вода покидает аккумулятор при заряде за счет электролиза. Она же ещё и испаряется.
Именно серная кислота особо никуда не улетучивается, так и остается на пластинах или в растворе. Лишь небольшая часть покрывает плёнкой аккумулятор или теряется в рамках оценки электролита. Это очень не существенное количество к общему объему батареи.
Поэтому, если кислоты стало мало, значит её нужно не доливать, а возвращать в раствор обратно.
Долив кислоты имеет смысл только если большой объем электролита был разлит.
Сложности отбора образца
Чисто физически образец электролита для замера плотности можно взять только сверху над пластинами.
Обычный ареометр или пипетка рефрактометра не могут пролезть в середину АКБ или в его вниз — помешают сами пластины.
Поэтому можно взять образец жидкости только сверху.
Можно конечно, прикрутить пластиковую тонкую трубочку к пипетке или ареометру, но далеко не все модели аккумуляторов даже трубочкой позволят добраться в нижнюю часть аккумулятора.
Пластины стоят плотно.
Зазоры между пластинами и корпусом явно присутствуют не всегда.
Пропихивать трубочку между пластин? При плотной компоновке пакетов пластин?
Мне вот поломанные пластины или поврежденные сепараторы ни к чему.
Вот, пример, банки АКБ АКОМ, вот куда здесь запихивать даже тонкую трубочку? Всё плотно.
Конструкционные и химические особенности батареи
Сверху у аккумулятора запас электролита в 2 см в общем случае, иногда больше.
Пластин в этих двух сантиметрах нет.
Значит и химическая реакция там не происходит.
Химическая реакция идёт там где есть все компоненты т.е. там где пластины.
Обновление электролита в верхнем слое над пластинами будет происходит только за счёт диффузии или тряски при эксплуатации авто.
Перемешать клизьматроном не получится.
Опыты с покачиванием АКБ тоже ни к чему особо не привели.
Переворачивать аккумулятор чтобы всё перемешать категорически нельзя, осыпавшийся мусор со дна может всё замкнуть.
Причем при разряде тяжелый электролит сверху будет относительно легко опускаться ниже.
А при заряде тяжелый электролит будет не охотно подниматься вверх.
Таким образом замер плотности будет отображать действительную плотность банки только в том случае, когда электролит полностью перемешан.
Перемешивание электролита происходит медленно. В процессе эксплуатации — быстрее.
Т.е. относительно точный замер плотности возможен на автомобиле до момента начала обслуживания батареи.
Но никак не после.
Замер плотности в процессе заряда или сразу после не имеет особого смысла, рефрактометр будет показывать какую-то плотность, которая будет не характерна для основного объёма аккумулятора.
Например, при импульсном заряде у заряженной батареи можно видеть плотность 1.22. По таблице это разряженный АКБ т.к. норматив 1.28. Но аккумулятор заряжен.
Перемешать 16 вольтами?
Есть популярный вариант с перемешиванием электролита путем подачи 16+ вольт на аккумулятор.
АКБ зарядился, прошла процедура дозаряда, затем поставили 16 вольт и по инструкции от производителя ждем плотности 1.28.
Производитель просто говорит делай так не вникая в детали и не давая пояснений.
В этом случае процесс заряда батареи превращается в электролиз воды, при котором основной объем переданного электричества уходит на разложение воды на водород и кислород.
Т.е. сульфат с пластин уже не преобразовывается, химическая реакция не та. Задача заряда это растворение сульфата и возврат его в кислоту, а не осыпание сульфата вниз АКБ. Пузырьки газа при высоком напряжении будут именно отрывать сульфат от пластин.
Особенно интересно выглядит задача осыпания сульфата на АКБ пластины которого выполнены тонкими и не предназначены для такого метода заряда, плюс они упакованы плотно в сепараторы, а в корпусе АКБ не предусмотрено свободное место, т.е. осыпаться сульфату особо не куда. Значит будут повреждения сепараторов, кз и т.д.
При электролизе на поверхности пластин начинают образовываться пузырьки водорода и кислорода, они поднимаются вверх и таким образом перемешивают электролит.
Кипятили кипятили и накипятили сверху нужную плотность.
Настоящая ли она?
Электролиз это разложение воды. Т.е. в процессе электролиза воды в растворе электролита этой самой воды становится меньше вот плотность и растёт. Т.е. плотность растёт за счёт потери воды, а не за счёт возврата сульфата в кислоту.
Когда в такой прокипяченный АКБ добавят воду до уровня, взамен потерянной в процессе кипячения, плотность опять откатится.
Зачем тогда кипятили?
Ещё одна проблема, такое перемешивание поднимает тяжелую кислоту вверх. Никто не запрещает этой кислоте через некоторое время вернуться обратно вглубь. Т.е. снова сверху плотность упадет.
Зачем тогда кипятили?
Сам метод перемешивания варварский. Идёт куча негативных процессов для ресурса батареи. Детализировать не будут.
Жахнуть кислоты?
Может быть поднять плотность за счёт добавлении кислоты? Плотность станет 1.28, уровень в норме. Ни каких 16 вольт. Всё отлично же.
Вот только опять же работа будет происходить только с электролитом. Да он снова станет как и положено 1.28. Вот только сульфат с пластин это не уберет. И две компоненты из трёх останутся разряженными.
Ещё одна сложность
У аккумуляторов легированных кальцием идёт замедленный рост плотности в процессе заряда.
Т.е. аккумулятор зарядился, а плотность ещё не дошла до нормы и нужно ждать.
Т.е. даже если решить все инженерные сложности с перемешиванием и получить равномерную плотность по АКБ, эта самая плотность всё равно не сможет стать признаком окончания полного заряда.
Современная теория свинцового аккумулятора
1.3.4. РАССЛОЕНИЕ ЭЛЕКТРОЛИТА
Стратификация электролита это расслоение электролита. Возникает при постоянном не глубоком разряде, при долгом хранении.
Может возникать после КТЦ с глубоким разрядом.
Считается, что если НРЦ АКБ после отстаивание 13, х вольт значит у аккумулятора точно расслоение и нужно бежать всё перемешивать.
Опыты показывают, что расслоение действительно может быть. Оно характерно для сильно просаженных батарей.
Устраняется легко — установкой на автомобиль, как простой и гуманный метод перемешивания электролита.
13.1-13,2 вольта совершенно не означает, что у аккумулятора действительно расслоение.
На подопытном образце расслоение составило всего 0,03-0,05 и до момента установки на автомобиль. Причём это расслоение между дном и верхним слоем где просто запас электролита. Т.е. в основном объеме электролита где есть пластины плотность скорее всего примерно одинаковая т.к. зарядка АКБ подразумевает химическую реакцию по всех поверхности пластин. Замерить это вне лаборатории будет проблематично.
www.drive2.ru/b/634884678108592953/
Определить что есть расслоение электролита и его замерить опять же технически возможно далеко не на всех батареях.
А сама проблема больше похожа на надуманную. Подвергать ради этого батарею кипячению точно не следует.
1.4. ИТОГО ПО ЭЛЕКТРОЛИТУ
Мне не известен безопасный и простой способ перемешивания электролита, кроме как эксплуатация на авто.
Или нужно длительно отстаивать батарею суток 5 не меньше.
Перемешивать электролит высоким напряжением вредно для батареи.
Технически замер плотности из середины АКБ не взять.
У батарей легированных кальцием идет задержка роста плотности.
Верхние 2 см не участвуют активно в заряде батареи без перемешивания.
Плотность характеризует только одну из трёх составляющих аккумулятора, две другие остаются не известными.
А показания плотности нужно корректировать на температуру электролита т.е. ещё как-то нужно оценить температуру электролита внутри батареи, ещё одна сложность.
Таким образом оценка плотности электролита при зарядке АКБ, как степени заряженности метод не верный и даже безполезный.
Встречаются аккумуляторы, у которых отличная плотность и совершенно нет ёмкости, например у них "удачно" осыпались пластины или поломка в районе баретки.
Если после заряда и дозаряда плотность не поднимается, это ничего не означает, паниковать не нужно. И если хочется увидеть заветные 1.28, а рефрактометр показывает только 1.24, то нужно просто поставить аккумулятор в автомобиль и через пару дней там появятся заветные 1.28. Разумеется если автомобиль исправен, а аккумулятор был полностью заряжен.
Из оценки электролита аккумулятора полезного можно почерпнуть только:
1. Есть ли электролит в батарее и достаточно ли его по объему.
2. Чистый ли он и не осыпается ли активная масса.
3. Примерная температура замерзания этой конкретной батареи.
И всё.
Увы показания плотности практически никак не раскроют фактическую ёмкость батареи и её способность давать ток. Т.е. плотность не достоверная оценка состояния батареи.
Если у батареи в норме ёмкость и пусковой ток, то и плотность в порядке, и свинец и оксид свинца рабочей.
А если у батарее проверяли только плотность, то ничего кроме примерной температуры замерзания не известно.
И для оценки окончания заряда плотность так же не поможет т.к. пока покажутся заветные 1.27 аккумулятор длительное время будет находится в перезаряде, что негативно отразится на его параметрах.
Доступ к сервису временно запрещён
С вашего IP-адреса одновременно поступает очень много запросов.
Такое поведение показалось подозрительным, поэтому мы временно закрыли доступ к сайту.
Возможно, на вашем устройстве есть программы, которые отправляют запросы без вашего ведома.
Что мне делать?
Напишите в службу поддержки через форму обратной связи.
Подробно опишите ситуацию — поможем разобраться, что случилось, и подскажем, как действовать дальше.
Плотность электролита в аккумуляторе
Плотность электролита в аккумуляторе — важная характеристика аккумулятора, оказывающая существенное влияние на его емкость и срок службы. Проверка плотности электролита в аккумуляторе является одним из пунктов процесса обслуживания аккумуляторной батареи, наравне с проверкой уровня электролита и замером напряжения на клеммах аккумулятора. Плотность электролита измеряется с помощью ареометра (денсиметра). Плотность электролита и измерение напряжения под нагрузкой с помощью нагрузочной вилки позволяют оценить состояние аккумуляторной батареи.
Что такое плотность электролита
В качестве электролита в аккумуляторной батарее используется водный раствор серной кислоты. Плотность электролита указывает на процент серной кислоты в растворе. Плотность электролита измеряют в граммах на кубический сантиметр (г/см3).
Плотность электролита автомобильных аккумуляторных батарей находится в диапазоне от 1,25 до 1,28 г/см3, что примерно соответствует 35% серной кислоты и 65% воды в растворе электролита. Чем больше концентрация серной кислоты в растворе, тем выше плотность электролита.
Плотность электролита также зависит от его температуры и степени заряженности аккумулятора. Чем ниже температура электролита, тем меньше его плотность. Плотность электролита измеряют при температуре 25 °C, при другой температуре электролита требуется вносить температурную поправку.
Плотность заряженного на 100% электролита обычно составляет около 1,28 г/см3, плотность электролита разряженного на 50% аккумулятора снижается до 1,20 г/см3, плотность электролита полностью разряженного аккумулятора падает до 1,10 г/см3.
Какая плотность электролита должна быть в аккумуляторе
Требуемая плотность электролита аккумулятора зависит от климатических условий региона, в котором эксплуатируется автомобиль.
Выделяют пять климатических зон в зависимости от средней температуры января: Крайний Север (от -50 до -30), Северная зона (от -30 до -15), Центральная зона (от -15 до -4), Южная зона (от -4 до +4) и Тропическая зона (от +4 до +6).
Чем суровее климатическая зона, тем большую плотность должен иметь электролит заливаемый в аккумулятор.
Таблица плотности электролита в АКБ
| Климатическая зона (со средней температурой в январе, °C) | Плотность электролита при 25 °C | |
|---|---|---|
| Заливаемого | В полностью заряженном аккумуляторе | |
| Крайний Север (от -50 до -30) | 1,27 | 1,29 |
| Северная зона (от -30 до -15) | 1,26 | 1,28 |
| Центральная зона (от -15 до -4) | 1,24 | 1,26 |
| Южная зона (от -4 до +4) | 1,22 | 1,24 |
| Тропическая зона (от +4 до +6) | 1,2 | 1,22 |
Средняя температура января для Москвы составляет −6,5 °C, таким образом Москва относится к Центральной зоне, плотность заливаемого электролита должна составлять 1,24 г/см3.
Средняя температура января для Санкт-Петербурге составляет −4,8 °C, таким образом Санкт-Петербург относится к Центральной зоне, плотность заливаемого электролита должна составлять 1,24 г/см3.
Средняя температура января для Краснодара составляет 1 °C, таким образом Краснодар относится к Южной зоне, плотность заливаемого электролита должна составлять 1,22 г/см3.
Информацию о средней температуре января для своего города вы можете найти в Интернете. Следует помнить, чем более низкая плотность электролита в заряженном аккумуляторе, тем дольше он проработает.
Плотность электролита в аккумуляторе зимой
Плотность электролита в аккумуляторе автомобиля особенно важна зимой. Зимой плотность электролита снижается под влиянием окружающей температуры. Снижение плотности электролита ведет к снижению емкости аккумулятора и снижению пускового тока, что ведет к трудностям в запуске двигателя.
Следует помнить, чем меньше плотность электролита аккумуляторной батарее, тем быстрее вода в аккумуляторе превращается в лед. При замерзании электролита происходит разрушение свинцовых пластин аккумулятора.
У заряженная на 100% аккумуляторной батареи с плотностью электролита 1,27 г/см3 появление льда происходит при температуре -74 °С, у аккумуляторной батареи заряженной на 50% с плотностью электролита 1,20 г/см3 образование льда происходит уже при температуре -28 °С, а у аккумуляторной батареи заряженной всего лишь на 10% плотность электролита составит лишь 1,12 г/см3 и лед начнет образовываться уже при температуре -10 °С.
Таблица зависимости температуры замерзания электролита от его плотности
| Плотность антифриза, г/см³ | Температура замерзания антифриза, °С |
|---|---|
| 1,115 | -12 |
| 1,113 | -15 |
| 1,112 | -17 |
| 1,111 | -20 |
| 1,110 | -22 |
| 1,109 | -27 |
| 1,106 | -29 |
| 1,099 | -48 |
| 1,093 | -58 |
| 1,086 | -75 |
| 1,079 | -55 |
| 1,073 | -42 |
| 1,068 | -34 |
| 1,057 | -24 |
| 1,043 | -15 |
Именно поэтому, зимой крайне важно поддерживать высокую плотность электролита, не давая аккумулятору сильно разряжаться и стараясь держать аккумулятор в высоко заряженном состоянии.
В регионах Крайнего Севера, где средняя температура января составляет от -50 до -30 °С зимой повышают плотность заливаемого электролита с 1,27 до 1,29 г/см3. В остальных регионах плотность заливаемого электролита оставляют на летнем уровне.
Уровень заряда аккумулятора можно проверить с помощью нагрузочной вилки. Нагрузочная вилка позволяет измерить напряжение аккумулятора без и под нагрузкой и сопоставив эти результаты оценить степень заряженности и общее состояние аккумуляторной батареи.
Разряженную аккумуляторную батарею требуется зарядить.
Плотность электролита аккумулятора летом
Летом, из-за жары вода из электролита начинает испаряться. Этот процесс называют обезвоживанием аккумулятора.
Обезвоживание аккумулятора приводит к росту концентрации серной кислоты в электролите, оголению верхней части свинцовых пластин из-за снижения уровня электролита, что неизбежно приводит к активной сульфатации и разрушению свинцовых пластин в аккумуляторе.
По этим причинам летом следует уделить особое внимание контролю за уровнем электролита в аккумуляторе. Проверку уровня электролита следует проводить не реже двух раз в месяц. Нормальным считается уровень электролита на 10-15 мм выше верхней кромки пластин аккумулятора. При снижении уровня электролита в аккумулятор доливают дистиллированную воду.
Кроме этого из-за высокой температуры воздуха усиливаются электрохимические процессы в аккумуляторной батарее, наблюдается высокая токоотдача. Увеличивается скорость коррозии, поражающей электроды аккумулятора.
В южных регионах рекомендуется на летний период снизить плотность электролита на 0,02 г/см3 разбавлением дистиллированной водой. Снижение плотности не окажет негативного влияния на запуск двигателя, но существенно продлит срок службы аккумулятора.
Как проверить плотность электролита аккумулятора
Плотность электролита аккумулятора следует проверять каждые 15000-20000 км пробега автомобиля.
Проверку плотности электролита у обслуживаемого аккумулятора производят с помощью ареометра (денсиметра). Ареометр (денсиметр) для измерения плотности электролита представляет собой трубку из стекла, внутри которой находится стеклянный поплавок со шкалой, в нижней части резиновый наконечник, в верхней части резиновая груша. Для измерения плотности электролита открывают пробку банки аккумулятора, погружают в банку резиновый наконечник ареометра, грушей втягивают небольшое количество электролита внутрь ареометра и считывают значение плотности электролита по шкале на поплавке ареометра. Во время замера ареометр должен находится в состоянии покоя, а стеклянный поплавок не должен касаться стенок. Замер производят в каждой банке аккумуляторной батареи, показания записывают.
Плотность электролита должна быть примерно одинаковой во всех банках аккумулятора. Разница в плотности электролита в разных банках аккумулятора не должна превышать 0,01–0,02 г/см³. Сильно пониженная плотность в одной из банок батареи (на 0.10-0.15 г/см3) говорит о коротком замыкании пластин в этой банке.
При замере плотности электролита в аккумуляторе следует быть очень осторожным и не забывать о том, что электролит содержит серную кислоту.
При проверке плотности электролита следует помнить о зависимости плотности от температуры и корректировать показатели ареометра в соответствии с таблицей.
Таблица температурных поправок
| Температура электролита, °С | Температурная поправка, г/см3 |
|---|---|
| от -40 до -26 | -0,04 |
| от -25 до -11 | -0,03 |
| от -10 до +4 | -0,02 |
| от +5 до +19 | -0,01 |
| от +20 до +30 | 0 |
| от +31 до +45 | +0,01 |
Проверка плотности электролита с целью ее корректировки проводится в следующем порядке: проверяем уровень электролита в аккумуляторе и при необходимости доливаем дистиллированную воду, заряжаем аккумулятор до полного заряда, спустя 2 часа после окончания зарядки замеряем плотность электролита.
Проверку плотности электролита необслуживаемого аккумулятора производят с помощью цветного индикатора встроенного в аккумулятор. Зеленый цвет индикатор свидетельствует о нормальном значении плотности электролита, соответствующего заряду аккумулятора от 65 до 100%. Черный цвет индикатора свидетельствует о необходимости зарядить аккумулятор. Белый или красный цвет индикатора свидетельствует о необходимости срочного долива дистиллированной воды. Подробная информация о значении цвета индикатора содержится на наклейке расположенной на аккумуляторе.
Плотность электролита аккумуляторной батареи с целью определения степени заряженности аккумулятора можно косвенно измерить с помощью нагрузочной вилки или цифрового мультиметра. Напряжение на клеммах аккумулятора сравнивают с нижеприведенной таблицей соотношения данных измерений.
| Уровень зарядки | Плотность электролита г/см3 | Напряжение АКБ, В |
|---|---|---|
| 100% | 1, 28 | 12,7 |
| 80% | 1,245 | 12,5 |
| 60% | 1,21 | 12,3 |
| 40% | 1,175 | 12,1 |
| 20% | 1,14 | 11,9 |
| 0% | 1,10 | 11,7 |
Как поднять плотность электролита в аккумуляторе
Поднимать плотность электролита в аккумуляторе приходится в нескольких случаях: после неоднократных корректировок уровня электролита дистиллированной водой, в случае если плотности электролита недостаточно для зимней эксплуатации аккумуляторной батареи, после неоднократных длительных перезарядок и сокращения интервала заряд/разряд.
Для повышения плотности электролита в аккумуляторе вам понадобятся: ареометр, резиновая груша, мерный стакан, дистиллированная воды, емкость для электролита, корректирующий электролит плотностью 1,4 г/см3.
Для того, чтобы повысить плотность электролита выполните следующие действия:
- Отберите с помощью резиновой груши определенный объем электролита из банки аккумулятора и слейте его в заранее приготовленную емкость для электролита
- Долейте банку аккумулятора необходимый объем дистиллированной воды для понижения плотности или корректирующего электролита для повышения плотности электролита
- Поставьте аккумуляторную батарею на подзарядку на 30 минут номинальным током
- Дайте аккумулятору постоять 1-2 часа, для выравнивания плотности электролита в банках, снижения температуры электролита и выхода образовавшихся пузырьков воздуха
- Проведите замер плотности электролита, при необходимости повторите процедуру отбора и долива дистиллированной воды или корректирующего электролита, уменьшив шаг разбавления
Для достижения необходимой плотности электролита в аккумуляторе используйте следующую таблицу:
| Плот- ность элек- тро- лита, г/см3 |
Необходимая плотность электролита, г/см3 | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1,24 | 1,25 | 1,26 | |||||||
| От- бор, мл |
Долив элек- тро- лита, 1,40 г/см3 |
Долив воды, мл | От- бор, мл |
Долив элек- тро- лита, 1,40 г/см3 |
Долив воды, мл | От- бор, мл |
Долив элек- тро- лита, 1,40 г/см3 |
Долив воды, мл | |
| 1,24 | — | — | — | 60 | 62 | — | 120 | 125 | — |
| 1,25 | 44 | — | 45 | — | — | — | 65 | 70 | — |
| 1,26 | 85 | — | 88 | 39 | — | 40 | — | — | — |
| 1,27 | 122 | — | 126 | 78 | — | 80 | 40 | — | 43 |
| 1,28 | 156 | — | 162 | 117 | — | 120 | 80 | — | 86 |
| 1,29 | 190 | — | 200 | 158 | — | 162 | 123 | — | 127 |
| 1,3 | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| Плот- ность элек- тро- лита, г/см3 |
Необходимая плотность электролита, г/см3 | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1,27 | 1,29 | 1,30 | |||||||
| От- бор, мл |
Долив элек- тро- лита, 1,40 г/см3 |
Долив воды, мл | От- бор, мл |
Долив элек- тро- лита, 1,40 г/см3 |
Долив воды, мл | От- бор, мл |
Долив элек- тро- лита, 1,40 г/см3 |
Долив воды, мл | |
| 1,24 | 173 | 175 | — | 252 | 256 | — | — | — | — |
| 1,25 | 118 | 120 | — | 215 | 220 | — | — | — | — |
| 1,26 | 165 | 66 | — | 177 | 180 | — | 290 | 294 | — |
| 1,27 | — | — | — | 122 | 126 | — | 246 | 250 | — |
| 1,28 | 40 | — | 43 | 63 | 65 | — | 198 | 202 | — |
| 1,29 | 75 | — | 78 | — | — | — | 143 | 146 | — |
| 1,3 | 109 | — | 113 | 36 | — | 38 | 79 | 81 | — |
Для корректировки плотности электролита в аккумуляторе лучше использовать именно корректирующий электролит с плотностью 1,4 г/см3, а не кислоту в чистом виде с плотностью 1,8 г/см3. В случае если у вас имеется кислота, лучше сначала приготовить из нее корректирующий электролит, который уже использовать для корректировки плотности.
При приготовлении растворов будьте предельно внимательны и осторожны. Избегайте попадания кислоты и ее растворов на кожу и в дыхательные пути. Работу с электролитом проводите исключительно в хорошо проветриваемом помещении. При приготовлении растворов электролита вливайте кислоту в воду, а не наоборот.
Как понизить плотность электролита в аккумуляторе
Понижать плотность электролита в аккумуляторе приходится в исключительно редких случаях. Порядок действия тот же самый как и при повышении плотности электролита. Для понижения плотности электролита с помощью резиновой груши отбирают определенное количество электролита из банки аккумуляторной батареи и доливают в банку дистиллированную воду. Объем отливаемого электролита и доливаемой дистиллированной воды следует взять из вышеприведенной таблицы.
Плотность электролита в аккумуляторе
Автомобильные аккумуляторы являются важнейшим компонентом электрической системы автомобиля. Они хранят и обеспечивают электрическую энергию для питания различных функций, включая систему зажигания, освещение, радио и другие аксессуары. Способность аккумулятора удерживать и отдавать электрическую энергию определяется целым рядом факторов, одним из которых является плотность электролита.
Электролит – это жидкий раствор внутри автомобильного аккумулятора, который проводит электричество между положительным и отрицательным полюсами. Он представляет собой смесь воды и серной кислоты, в результате химической реакции которой вырабатывается электрическая энергия. Концентрация серной кислоты в электролите имеет решающее значение для работы аккумулятора.
Что такое плотность электролита
Плотность электролита – это мера количества серной кислоты, присутствующей в растворе. Она выражается в единицах удельного веса, который представляет собой отношение плотности электролита к плотности воды. Плотность электролита при умеренном климате будет равна 1,25-1,27 г/см³ (±0,01 г/см³).
Когда батарея разряжается, концентрация серной кислоты в электролите уменьшается, и удельный вес электролита также уменьшается. В результате напряжение батареи также снижается, и способность батареи отдавать электрическую энергию уменьшается. И наоборот, когда аккумулятор полностью заряжен, удельный вес электролита увеличивается, что свидетельствует о повышении концентрации серной кислоты, и аккумулятор готов к выдаче максимального количества электрической энергии.
Поддержание надлежащей плотности электролита имеет решающее значение для работы и долговечности батареи. Низкая плотность электролита может привести к сульфатации пластин батареи, что снижает ее способность удерживать заряд и сокращает срок службы. Высокая плотность электролита может привести к перегреву батареи и выделению потенциально опасных газов, которые могут повредить батарею и создать угрозу безопасности.
Для проверки плотности электролита можно использовать ареометр – прибор, измеряющий удельный вес электролита. Просто вставьте ареометр в элементы батареи, и прибор покажет удельный вес электролита. Если удельный вес ниже рекомендуемого уровня, вы можете добавить в батарею дистиллированную воду, чтобы увеличить плотность электролита. Если удельный вес слишком высок, можно слить часть электролита и заменить его дистиллированной водой.
В заключение следует отметить, что плотность электролита является важным фактором, влияющим на производительность и долговечность автомобильного аккумулятора. Поддерживая надлежащую плотность электролита, вы можете гарантировать, что ваш аккумулятор обеспечивает максимальную электрическую энергию и прослужит как можно дольше. Если у вас возникли вопросы или сомнения по поводу плотности электролита автомобильного аккумулятора, обратитесь за советом к руководству по эксплуатации автомобиля или к квалифицированному механику.