Почему батарея работает 2-5 часов, а заряжается намного дольше?
В процессе эксплуатации свинцово-кислотной аккумуляторной батареи у пользователя может возникнуть вопрос: «Почему батарея разряжается в процессе работы быстро, а заряжается дольше, и есть ли способ ускорить процесс заряда?».
Почему батарея работает 2-5 часов, а заряжается намного дольше?
В процессе эксплуатации свинцово-кислотной аккумуляторной батареи у пользователя может возникнуть вопрос: «Почему батарея разряжается в процессе работы быстро, а заряжается дольше, и есть ли способ ускорить процесс заряда?». Важно понимать, что для свинцово-кислотной батареи такой процесс является нормальным. Она обладает хорошими разрядными характеристиками. Если её использовать с повышенной нагрузкой, то она разряжается быстро. Процесс заряда батареи занимает больше времени, чем её разряд. В статье рассмотрим причины, по которым так происходит, а также поговорим о существующих системах и методах ускорения процесса заряда.
Заряд большим током
Батарею можно заряжать максимальным током до достижения перехода на начало газовыделения на уровне 2,4 в на 1 аккумулятор. До этого напряжения мы можем использовать большой ток и первый период проходит относительно быстро, но, когда напряжение повышается до 2,4В на один аккумулятор на электродах начинается газовыделение. Сначала на плюсе выделяется кислород, затем на минусе начинает выделяться кислород. Этот процесс снижает КПД заряда, увеличивает газовыделение, электролиз воды. Поэтому с момента достижения 2,4 В на один аккумулятор приходится ограничивать силу тока.
Ступенчатый заряд
После достижения напряжения 2,4 В, переходим на заряд второй ступенью уменьшенным в два раза током. При дальнейшем увеличении напряжения переходим на заряд с понижающимся током. То есть чем ближе к концу заряда, тем меньше ток мы можем допустить с точки зрения ограничения газовыделения, потому что, если сохранить большой ток на всё время заряда это приведёт к обильному газовыделению, разложению электролита, разрыхлению пластин и выпадению активной массы. Это значительно сократит срок службы аккумулятора. Чтобы этого не допустить приходится ограничивать силу тока при заряде. Поэтому время заряда значительно растягивается. Это естественный процесс для свинцового аккумулятора.
Система перемешивания электролита может ускорить процесс заряда?
Система перемешивания электролита ускоряет заряд. Когда заряжается пластина, на ней повышается напряжение и повышается плотность прилегающего слоя электролита. Этот процесс начинается от пластины, а остальная часть электролита остаётся при пониженной плотности. Чтобы избежать ошибочного определения зарядным устройством конечного напряжения заряда мы применяем перемешивание электролита. Для этого устанавливается специальная система, которая называется Airmix. От компрессора, который находится в зарядном устройстве, откачивается воздух через специальную трубочку, опущенную на дно аккумулятора. Пузырьки воздуха, которые компрессор прокачивает на зарядном устройстве поднимают электролит и перемешивают его, делая плотность электролита равномерной по всему объёму аккумулятора. Зарядное устройство видит реальное напряжение, до которого поднялся потенциал на этом аккумуляторе. Это соответствует той средней плотности электролита, которая находится в этом аккумуляторе на данный момент уровня заряда. Процесс ускоряется, потому что может быть применён больший зарядный ток, в связи с этим перемешиванием.
Минусы системы Airmix
Подводный камень в том, что трубочка опущена на самое дно аккумулятора, а на дне скапливается весь осевший с пластин активный материал, соответственно по мере эксплуатации аккумулятора, количество этого материала увеличивается. Пузырьки могут спровоцировать подъём выпавших на дно микрочастиц в верхние слои электролита. Это приводит к тому, что они могут частично оседать на сепараторах и провоцировать прорастание сепараторов и замыкание равноимённых пластин, способствуя сокращению срока службы аккумулятора.
Альтернативные системы заряда батареи
В качестве альтернативы можно применить ионное перемешивание. Первый заряд при ионном перемешивании идёт повышенным током до достижения 2,4В, а когда аккумулятор достигнет этого напряжения, периодически применяются кратковременные импульсы повышенным током с плавным переходом на заряд пониженным током.
То есть пузырьки в момент кратковременного импульса вызывают кратковременное газовыделение на самих пластинах. Они перемешивают электролит по всей площади пластины равномернее, чем Airmix. Пузырьки работают по всему объёму, а не с одной точки через трубку. Перемешивание происходит без подъёма осевшей активной массы с дна аккумулятора, поскольку в том месте отсутствую пузырьки и принудительно ничего не прокачивается. Перемешивание происходит за счёт ионного выделения кислорода и водорода на самих пластинах. Этот процесс хорошо перемешивает электролит, а кратковременный характер его течения не причиняет вреда пластинам. За счёт этого время можно сократить при заряде более высоким током.
Можно ускорить процесс заряда аккумулятора, увеличивая подаваемые на него ток или напряжение?
Ускорить процесс заряда аккумулятора, увеличивая подаваемые на него ток или напряжение не следует, потому что это сократит срок службы аккумулятора. Применение данного метода вызовет обильное газовыделение, особенно на стадии, когда напряжение превысило уже 2,4В. Если на этом этапе не ограничивать ток, то это будет сокращать срок службы аккумулятора. При применении повышенного тока при заряде, происходит поверхностная поляризация электролита и пластин внешнего слоя. Активная масса внутри самой пластины ещё не успела проработаться и плотность электролита повысилась только в прилегающей плоскости к этой пластине, а зарядное устройство считывает повышение напряжения, как конец заряда. То есть остальная часть плотности электролита низкая, соответствующая разряженному аккумулятору, а прилегающая часть электролита повышенной плотности, например, 1,28.
Таким образом внешняя часть пластины уже полностью зарядилась, а внутренняя часть ещё находится в разряженном состоянии, но зарядное устройство отключается, думая, что потенциал нормальный. В итоге мы имеем разряженный аккумулятор с не проработанной активной массой и разряженным электролитом низкой плотности.
- Комментарии