Привет, Хабр! Возьмём дорогую кальциевую AGM, и к ней за компанию обычную, но тоже кальциевую наливную батарею той же фирмы, в таком же корпусе L2, той же номинальной ёмкости, подключим к каждой по паре ламп головного света, оставим на неделю, а затем попытаемся восстановить!
Чем вообще примечательны аккумуляторы AGM — absorbent glass mat? — Тем, что жидкий электролит (раствор серной кислоты в дистиллированной воде) не плещется в их банках свободно, а пропитывает стекломаты, служащие сепараторами — разделительными перегородками между пластинами. Это значит, (особенно с учётом наличия у них клапанов в конструкции пробок), что такие аккумуляторы можно устанавливать не только вертикально, но и на боку или под углом.
На всякий случай, отметим, что AGM, как и другие VRLA / SLA (valve regulated / sealed lead acid, регулируемые клапанами / герметичные свинцово-кислотные аккумуляторы) запрещается заряжать вверх ногами, потому что в таком случае, выделяющиеся и расширяющиеся при нагреве газы могут выдавливать электролит через клапаны из банок.
И насчёт газов, пожалуй, самый интересный момент. В свободно плещущемся электролите, когда при заряде идёт электролиз воды, пузырьки кислорода просто поднимаются вверх, вытесняемые более тяжёлой, чем газ, жидкостью, и улетучиваются в атмосферу. А в стекломатах AGM имеется пустое пространство, через которое кислород может попадать на заряженную отрицательную активную массу (ОАМ).
И что с того, спросите Вы?
Дело всё в том, что заряженная ОАМ это губчатый свинец, и в присутствии серной кислоты он легко окисляется кислородом до оксида свинца, а это уже заряженная ПАМ — положительная активная масса.
Получающиеся короткозамкнутые островки ПАМ на ОАМ тут же разряжаются до сульфата свинца, согласно уравнению Гладстона-Трайба, описывающую главную токообразующую реакцию СА — свинцового аккумулятора.
В итоге, электроэнергия, затраченная на выделение кислорода, превращается из химической формы снова в электрическую, и сразу в тепло, не говоря о том, что и процесс окисления свинца кислородом тоже экзотермический.
Итак, AGM аккумуляторы «умеют» нагреваться при разложении воды. Какой в этом прок? — Он есть, и немалый. Вместо потери кислорода, он возвращается в круговорот полезной обратимой реакции Гладстона-Трайба. Это называется циклом рекуперации кислорода в AGM аккумуляторе.
Но водород, увы, всё же улетучивается из аккумулятора. (Мощные свинцовые ячейки промышленного формата нередко снабжают специальными пробками-рекомбинаторами, или рекуператорами водорода, на основе платинового катализатора, но речь сейчас не о таких АКБ, а про AGM). Потому AGM всё же теряет воду, хоть и гораздо меньше, чем даже самая лучшая наливная Ca/Ca EFB со сверхмалым её расходом.
Зарядить свинцово-кислотную электрохимическую ячейку, — значит, преобразовать сульфаты свинца разряженных отрицательных и положительных активных масс в заряженные ПАМ и ОАМ, т.е. губчатый свинец и его оксид. Кроме собственно сульфата, вторым и абсолютно необходимым ингредиентом этой химической реакции является вода. Она «забирает сульфат-ион и превращается в серную кислоту, а свинец и оксид остаются». (На самом деле, процесс несколько сложнее, но суть понятна).
Если в каком-либо месте активных масс недостаёт воды, их заряд становится невозможен от слова совсем. Если присутствует избыток кислоты, то для преодоления термодинамической ЭДС в данном участке может не хватить зарядного напряжения, тем более, когда речь идёт о застарелых сульфатах, трудно поддающихся диссоциации. Зато напряжения хватит на разложение воды, а водород улетучивается.
Потому, чем старше AGM, тем более она сульфатированная и сухая. И тем большая часть электроэнергии от зарядного устройства, (или генератора транспортного средства), затрачивается не на полезное накопление в химической форме, а на дальнейшую потерю водорода и выделение тепла, могущее принять катастрофические масштабы, вплоть до раздувания аккумулятора.
Именно по этой причине инструкции по эксплуатации AGM аккумуляторов строго предписывают не превышать зарядного напряжения. Но для полного, восстановительного, десульфатирующего стационарного заряда, а точнее, для одного или нескольких определённых этапов дозаряда, повышенное перенапряжение необходимо, и им можно и нужно пользоваться с умом.
Как это делается, мы сегодня разберёмся. Но сначала выясним опытым путём, какими ещё свойствами AGM аккумуляторы отличаются от традиционных «мокрых».
Начало издевательств над подопытными батарейками в предыдущей статье.
Как всегда, начнём с измерения параметров аккумуляторов. Плотность электролита в наливной Topla Energy E60X 1.28 грамм на кубический сантиметр.
! Перед проверкой аккумуляторной батареи нагрузочной вилкой после заряда нужно выждать не менее 30 минут, чтобы улетучился водород, который может воспламениться от искры. Пробки АКБ должны быть закручены. !
Оба аккумулятора прекрасно себя чувствуют.
Подключаем к каждой АКБ по паре автомобильных лампочек для фар. Следим, чтобы их нагрев ничему не навредил.
Прошла неделя. Отключаем лампы, подождём два часа, и измерим напряжение на клеммах.
Плюсовые пластины разряженной Topla Energy E60X стали более светлыми.
НРЦ - напряжение разомкнутой цепи - разряженной Topla AGM Stop&Go AG60 - 1.353 вольта
НРЦ разряженной Topla Energy E60X - 6.88 вольт.
Плотность электролита в ней 1.12.
Зарядили обе АКБ. Плотность в Topla Energy E60X чуть ниже 1.28.
Эксплуатационные характеристики обеих аккумуляторов, что неудивительно, после экстремального разряда немного упали. Ставим на разряд по ГОСТ током 5% ёмкости до касания под нагрузкой 10.5 вольт.
Разряд завершён, смотрим результаты.
Плотность электролита в Topla Energy E60X после разряда 1.17. Столь много кислоты осталось неиспользованной, так как ёмкость сократилась на 20,5% по сравнению с предыдущим разрядом, и более чем на четверть от номинальной.
Итоги теста двух АКБ Топла
Topla Energy E60X, если и порадовала, то только пусковыми характеристиками. Состояние здоровья (SoH, state of health) по току холодной прокрутки (ТХП) и внутреннему сопротивлению было и оставалось 100%, ТХП по показаниям тестеров превышал номинальные 600 ампер на всём протяжении испытаний.
Ёмкость 20-часового разряда по ГОСТ огорчила во всех отношениях: не достигла номинальных 60 А*ч ни в одном тесте. Потеря ёмкости за 5 контрольных разрядов по ГОСТ составила 4.3%, а после хардтеста недельным разрядом фарами упала сразу на 20.5%, и составила 73.5% от номинальной.
Для сравнения, отечественный АКОМ Стандарт перед аналогичным хардтестом имел 56.20 А*ч, после хардтеста 51.25 А*ч. Потеря ёмкости вследствие хардтеста составила всего 8,81%.
Topla AGM Stop&Go AG60 вышла на номинальные пусковые характеристики после первого КТЦ, и они оставались таковыми на протяжении всех тестов. Это прекрасный результат. Тем не менее, отметим, что без правильного ввода в эксплуатацию с очень высокой вероятностью ТХП такой АКБ будет ниже нормы и снижаться со временем, (как и у любой свинцово-кислотной батареи).
Ёмкость 20-часового разряда по ГОСТ превышала номинальную и росла на протяжении всех испытаний, кроме двух КТЦ с зарядом прибором BL1215 и хардтеста, на котором потеряла 4.66% от прежнего результата. Но и после хардтеста ёмкость стала ниже паспортной всего лишь менее чем на 0.5%, что находится в пределах погрешности измерений. Прекрасный результат. Стартерные AGM — не чемпионы по пусковому току, но ёмкость и её устойчивость к экстремальным разрядам — их сильная сторона.
AGM аккумуляторы можно рекомендовать жителям холодных регионов, где включать стартер приходится после работы предпускового подогревателя. Просадка напряжения обычной АКБ в таком случае может оказаться слишком высокой, и электронный блок управления не позволит запустить двигатель. AGM даст более высокую ЭДС под стартерной нагрузкой после разряда подогревателем, и запуск будет успешным.
Отечественный автомобильный AGM АКОМ ULTIMATUM, при на четверть более низкой цене, продемонстрировал более скромную токоотдачу, упавшую после хардтеста до SoH 81% и восстановившуюся после девятого КТЦ до 88%. Зато проявил абсолютное превосходство по ёмкости, потеря которой за хардтест составила менее 2%, и после которого АКБ отдала 67,8 А*ч из 60 номинальных.
В следующей статье расскажу про восстановление 4-летней автомобильной AGM — Volvo AGM V022A.
Статья написана в сотрудничестве с автором экспериментов и видео — Аккумуляторщиком Виктором VECTOR.
