Сульфатация свинцовых аккумуляторов

Как работает свинцовый аккумулятор

Как и в любом другом электрическом аккумуляторе, в свинцовом кислотном аккумуляторе во время зарядки и разрядки происходят обратимые химические реакции. Во время зарядки на пластинах свинцового аккумулятора накапливаются активные вещества: свинец (на отрицательной пластине аккумулятора) и окись свинца (на положительной пластине).

Во время разрядки свинцового аккумулятора, происходит обратная реакция и активные вещества аккумулятора «расходуются» образуя сернокислый свинец (сульфат свинца). Сульфат свинца остается на пластинах аккумулятора, образуя грозди мелких кристаллов. Пористая структура этих кристаллических сгустков сульфата обеспечивает свободный доступ электролита ко всем кристаллам во время зарядки аккумулятора. Поэтому восстановление исходных активных веществ на пластинах свинцового аккумулятора не вызывает трудностей.

Но в некоторых условиях, может происходить перекристаллизация — сульфат свинца образует большие труднорастворимые кристаллы, и восстановление активных веществ аккумулятора затрудняется. Этот процесс называется сульфатацией свинцового аккумулятора. Сульфатация — один из главных механизмов старения свинцового аккумулятора. Сульфатация аккумулятора приводит сразу к нескольким негативным последствиям.

Сульфатация приводит уменьшению емкости аккумулятора

Можно приближенно считать, что емкость аккумулятора прямо пропорциональна площади поверхности пластин, покрытой активными веществами. У засульфатированного аккумулятора, часть активных веществ связана в сульфате свинца, а часть поверхности пластин покрыта не активными веществами, а сульфатом. Поэтому при разряде засульфатированный аккумулятор отдает меньшую емкость, чем аккумулятор в нормальном состоянии.

Кроме того, большие кристаллы сульфата свинца могут полностью перекрывать поры, и доступ электролита вглубь активной массы затрудняется. Это также способствует уменьшению емкости аккумулятора.

Сульфатация увеличивает внутреннее сопротивление аккумулятора

Сульфат свинца имеет большое электрическое сопротивление. Поэтому замещение активных веществ (свинца и окиси свинца) сульфатом свинца на поверхности пластин в результате сульфатации аккумулятора приводит к значительному росту внутреннего сопротивления аккумулятора. Увеличение внутреннего сопротивления аккумулятора при сульфатации приводит к увеличенному падению напряжения на аккумуляторе при разряде и зарядке, а также к перегреву аккумулятора, который приводит к ускорению сульфатации.

Сульфатация аккумулятора увеличивает объем пластин

Плотность сульфата свинца меньше, чем плотность активных веществ, поэтому пластина аккумулятора в разряженном состоянии занимает больший объем, чем в заряженном состоянии. Это приводит к уменьшению пористости пластин аккумулятора. Но в случае глубокой сульфатации аккумулятора, когда образуются большие нерастворимые кристаллы сульфата свинца, пластины могут деформироваться и разрушаться. Толщина пластин увеличивается. В некоторых случаях, может сильно деформироваться корпус аккумулятора.

Условия, способствующие сульфатации свинцового аккумулятора

В любом свинцовом аккумуляторе, оставленном в разряженном состоянии начинается сульфатация. Она может быть более или менее интенсивной, в зависимости от нескольких факторов. Сульфатации способствуют:

  • повышенная температура;
  • длительное хранение в разряженном состоянии;
  • большие разрядные токи;
  • пониженное разрядное напряжение;

Поэтому, для того, чтобы избежать сульфатации свинцового аккумулятора, следует хранить и эксплуатировать аккумуляторы при невысоких температурах, соблюдать рекомендуемые токи и напряжения при зарядке и разряде аккумулятора и не хранить свинцовый аккумулятор в разряженном состоянии.

Как обнаружить сульфатацию свинцового аккумулятора

Раньше, в эпоху открытых свинцовых аккумуляторов, начало сульфатации определяли по понижению плотности электролита. Сегодня наступило время герметичных свинцовых кислотных аккумуляторов, а значит у аккумуляторов больше нет отверстия для забора электролита. Поэтому сегодня начало сульфатации определяют по падению емкости аккумулятора, а для определения емкости используют современные тестеры аккумуляторов.