Привет, Хабр! Представляю отчёт о первом этапе испытаний 6 российских стартерных аккумуляторных батарей (АКБ) из премиум-линеек в корпусе L2. Результаты тестов помогут определиться, какая модель аккумулятора оптимальна по цене и эксплуатационным характеристикам для определённого автомобиля в контексте особенностей его эксплуатации. Кому интересно, велком под кат.
Познакомимся с испытуемыми аккумуляторами:
❒ Тюмень Premium 6СТ-60LA Ca/Ca, номинальное напряжение 12 В, ёмкость 20-часового разряда по ГОСТ до 10.5 В 60 А*ч, ток холодной прокрутки (ТХП) 540 A в стандарте EN. Дата производства — май 2021. АКБ свежая, ей всего 2 месяца.
❒ Titan Arctic 62.1VL 12 В 62 А*ч 660 A (EN), Ca/Ca, производитель ООО Тубор (Tubor). На том же заводе в Нижегородской области производят Varta Стандарт, испытанную в предыдущей серии тестов. Дата производства — январь 2020 года.
❒ Space 6СТ-60VLA 12 В 60 А*ч 580 A (EN), Ca/Ca, производится на аккумуляторном заводе ЗАО МПКФ «Алькор» в Тюмени. Дата производства — октябрь 2020.
❒ АкТех Зверь ЗВ-60-3-L 6СТ-60L3У 12 В 60 А*ч 650 A (EN), гибрид Ca+, производится в городе Свирске Иркутской области. Дата производства — февраль 2021.
❒ Decus Hard 6СТ-60AH VL 12 В 60 А*ч 630 A (EN), Ca/Ca, производится Елабужским аккумуляторным заводом. Дата производства — март 2021.
❒ АКОМ Reactor 6СТ-62VL 12 В 62 А*ч 660 A (EN), Ca/Ca, производится аккумуляторным заводом имени Н.М. Игнатьева в городе Жигулёвске Самарской области. Дата производства — начало июля 2021.
Взвесим аккумуляторы и рассчитаем удельные паспортные характеристики на единицу массы. Как всегда, жёлтым маркером выделены низкие, индиго — высокие показатели среди шести испытуемых.
Сравнение удельных характеристик позволяет понять, какие технологии использованы в АКБ, каковы её особенности, и в каких условиях лучше применять данную модель.
По паспортным характеристикам, самая высокая удельная ёмкость и самый низкий удельный пусковой ток у аккумуляторов Тюмень Премиум и Space, они же самые лёгкие из шести представленных.
Произведём входной контроль аккумуляторным тестером Konnwei KW650.
Высокий саморазряд проявили Titan Arctic и АкТех Зверь. Titan Arctic — вследствие того, что хранилась с момента производства полтора года. АкТех Зверь — единственная гибридная Ca/Sb из шести рассматриваемых.
Гибридным аккумуляторам свойственен значительно более высокий саморазряд, чем кальциевым Ca/Ca.Кроме двух упомянутых, измеренный тестером ток холодной прокрутки ниже паспортного только у Space, которая занимает второе место по возрасту среди испытуемых. Из таблицы хорошо видна корреляция ТХП с саморазрядом при хранении. Разумеется, мы повторим тест после заряда.
Все участники теста имеют отворачиваемые пробки для доступа к электролиту. Измерим рефрактометром плотность электролита — меру концентрации серной кислоты, а стало быть, согласно уравнению реакции Гладстона-Трайба, степень заряженности свинцово-кислотной электрохимической ячейки.
- Тюмень Premium 6СТ-60LA — 1.27 г/см³
- Tubor Titan Arctic 62.1VL — 1.22 г/см³
- Space 6СТ-60VLA — 1.26 г/см³
- АкТех Зверь ЗВ-60-3-L 6СТ-60L3У — 1.22 г/см³
- Decus Hard 6СТ-60AH VL — 1.25 г/см³
- АКОМ Reactor 6СТ-62VL — 1.26 г/см³
Как видим и по плотности, и по показаниям тестера, все шесть АКБ недозаряжены, а две из них сильно разряжены. Причём гибрид АкТех Зверь за 5 месяцев успел саморазрядиться в той же степени, что Ca/Ca Titan Arctic за полтора года.
Сравним цвет перемычек сильно разряженного и сульфатированного Titan Arctic со свежим АКОМ Reactor. На свежей АКБ видно чередование серых положительных и белёсых отрицательных перемычек.
Все перемычки сульфатированной АКБ белёсые.
Не будет лишним напомнить, что перед установкой под капот автомобиля, новую аккумуляторную батарею необходимо полностью зарядить. И не только сильно разряженную, но и с плотностью электролита 1.27.
Потому что бортовая сеть автомобиля не заряжает аккумулятор на 100 процентов: для этого предназначен стационарный заряд. А неполная заряженность означает сульфатацию, расслоение электролита с риском его замерзания в зимнее время, всё более худшее восполнение заряда, затраченного на питание стартера при пуске двигателя, и постепенную деградацию АКБ. А затем гневные отзывы на форумах о её производителе.
Чтобы полностью зарядить (десульфатировать) свинцовый аккумулятор, необходимо преобразовать по всему объёму банок (ячеек) сульфаты свинца в заряженные активные массы — оксид свинца положительной и губчатый свинец отрицательной. Для этого процесса безоговорочно необходима вода из электролита, которая, «забирая у свинца сульфат-ион» (на самом деле, несколько сложнее, но суть такова), превращается в серную кислоту, чем и поднимается плотность.
Потому в участках активных масс, окружённых электролитом с недостатком воды, процесс заряда не идёт. Также для осуществления реакции Гладстона-Трайба в направлении заряда необходимо преодолеть термодинамическую ЭДС, которая тоже тем выше, чем выше концентрация кислоты.
При расслоении (стратификации) электролита, имеем избыток кислоты и недостаток воды внизу банок и в глубине активных масс. Чтобы устранить это расслоение, необходимо перемешивание уверенным газовыделением при стационарном заряде. Как показывает практика, перемешивание электролита в аккумуляторе при движении транспортного средства происходит, но недостаточно эффективно. И это перемешивание тряской не способствует полному заряду и десульфатации АКБ, так как происходит при напряжении бортовой сети, а не стационарного заряда.
Чтобы свести к минимуму необходимость следить за ходом заряда шести аккумуляторных батарей, воспользуемся зарядными устройствами Бережок-V1. Установим ограничение 18 вольт, и будем заряжать до тех пор, пока максимальное напряжение не перестанет расти в течение 10-15 часов.
Прошло 19 часов заряда. Максимальные напряжения, токи при них и количество электричества, сообщённые аккумуляторам, представлены в таблице. Напомним, что Бережок-V1 заряжает асимметричным током с паузами и автоматической регулировкой параметров в реальном времени. То есть, такой ток при таком напряжении подаётся не непрерывно, а в течение нескольких секунд, далее идут паузы, разрядные импульсы, подачи тока с другими параметрами.
По прошествии следующих 11 часов заряда наблюдаем такую картину.
У АКБ Тюмень Premium, Space и АкТех Зверь максимальное напряжение за 11 часов не выросло. Их заряд завершён, отключаем, переводя ЗУ в режим бездействия, а затем в буферное хранение в ручном режиме, чтобы скомпенсировать саморазряд. Низкое напряжение завершения заряда АкТех Зверь связано с тем, что он не кальциевый, а гибридный. Оставшиеся три аккумулятора продолжим заряжать.
При разных напряжениях и токах этапа перемешивания электролита, определённых адаптивным зарядным устройством, интенсивность газообразования в шести разных аккумуляторах одинаковая.
Прошли ещё сутки заряда, за первую половину которых максимальное напряжение у всех трёх заряжаемых АКБ росло. Зато за вторую половину оно не изменилось, а у Titan Arctic снизилось на 0.1 вольта. Это значит, все шесть аккумуляторных батарей полностью заряжены.
Итак, трём АКБ, а именно,Titan Arctic 62.1VL, Decus Hard 6СТ-60AH VL, АКОМ Reactor 6СТ-62VL, потребовалось на сутки, то есть, почти вдвое больше времени для полного заряда. Отметим, что все три с индексом VL в маркировке, что означает очень малый расход воды при эксплуатации.
Аккумулятор Space 6СТ-60VLA тоже с буквенным кодом VL, но зарядился быстрее, несмотря на почти годовалый возраст, так как произведён по технологии с менее плотной компоновкой пластин. Такие Ca/Ca аккумуляторы часто вызывают недоумение у специалистов, так как при заряде ведут себя подобно гибридным. Часть протокола исследования сплава решёток одной из таких спорных АКБ приведена ниже.
Из результатов следует, что АКБ действительно полностью кальциевая, причём сплав довольно модерновый, а «гибридные» параметры заряда обусловлены физической компоновкой пластин «классического», «малосурьмянистого» дизайна.
Пять Ca/Ca АКБ имели ток перемешивания электролита 1.5 — 2.0 ампера. Decus Hard дошёл до этого этапа лишь на вторые сутки заряда. Ток перемешивания гибридной АКБ АкТех Зверь составил 0.7 А.
Внимательный читатель заметит, что в предыдущем большом тесте 6 АКБ зарубежных брендов напряжения завершения заряда были выше, чем в данном тесте шести отечественных. Дело в том, что зарядные напряжения зависят не только от особенностей аккумулятора, но и от температуры.
Температура в лаборатории в ходе заряда иностранных АКБ составляла 22-27 градусов Цельсия, тогда как при описываемом заряде отечественных 30-34 градуса. Температура АКБ при заряде прибором Бережок V1 превышает окружающую всего лишь на 2.3 градуса Цельсия.
Критическая температура, при достижении которой необходимо прерывать процесс заряда свинцово-кислотного аккумулятора, равняется 45 градусам.Смущает малый электрический заряд в ампер*часах (1 А*ч = 3600 Кл), сообщённый полуторагодовалому аккумулятору Titan Arctic. Этот факт, вкупе с падением максимального напряжения в конце дозаряда, вызывает опасения в потере ёмкости вследствие сульфатации при долгом хранении. Дальнейшие тесты 20-часовой и резервной ёмкости покажут, подтвердятся эти подозрения или нет.
Отрицательная перемычка Titan Arctic как была серой, так и осталась, что и должно быть.
Зато положительная перемычка стала, как полагается, шоколадного цвета. Белёсый налёт — это остатки технологической бумаги, применяемой в производстве АКБ.
При перемешивании электролита газовыделением, хлопья этой бумаги поднимаются вызывают видимое помутнение электролита. Некоторые видеоблогеры выдают их за частички активных масс, будто бы, оторванные пузырями при «кипячении», и приводят в качестве доказательства мнимого вреда дозаряда с перенапряжением и перемешиванием электролита.
Данный бумажный налёт легко смывается струёй электролита из пипетки для отбора проб, так как не является ни сульфатом, ни активной массой.
Хронический перезаряд, например, под буферным напряжением в источнике бесперебойного питания, ведёт к наработке активных масс из материала решёток и тоководов. Положительные превращаются в «шоколадную крошку» оксида свинца, а отрицательные становятся губчатыми и покрываются наростами, приводящими к коротким замыканиям.
В частности, поэтому регуляторы бортовой сети транспортных средств настраивают на напряжения ниже необходимых для полного 100% заряда аккумуляторной батареи. Который должен производиться при её вводе в эксплуатацию, а также периодически, не реже, чем раз в несколько месяцев.
Вторая причина низкого напряжения бортовой сети — предотвращение потери воды, выделения пожаровзрывоопасного водорода и едкого аэрозоля серной кислоты в подкапотное пространство, а также прогрессирующего перегрева аккумулятора, в народе называемого «терморазгоном».
Итоги и выводы
После завершения заряда всех АКБ, двух суток под буферным напряжением и суток отстоя имеем следующие показания рефрактометра. Температура в Воронеже понизилась, в лаборатории на момент измерений 26.4 градуса.
- Тюмень Premium 6СТ-60LA — 1.30 г/см³ (перед зарядом было 1.27 г/см³).
- Tubor Titan Arctic 62.1VL — 1.30 г/см³ (было 1.22 г/см³).
- Space 6СТ-60VLA — 1.305 г/см³ (было 1.26 г/см³).
- АкТех Зверь ЗВ-60-3-L 6СТ-60L3У — 1.305 г/см³ (было 1.22 г/см³).
- Decus Hard 6СТ-60AH VL — 1.30 г/см³ (было 1.25 г/см³).
- АКОМ Reactor 6СТ-62VL — 1.30 г/см³ (было 1.26 г/см³).
Показания тестера Konnwei KW650 приведены в таблице. Все АКБ охарактеризованы прибором как хорошие.
Наименьший прирост пускового тока после зарядки проявили самые свежие АКБ Тюмень Premium и АКОМ Reactor. У них же самое высокое превышение фактических характеристик над паспортными и самый высокий удельный пусковой ток на единицу массы.
Наибольший прирост пускового тока после зарядки у самых саморазряженных в ходе хранения аккумуляторов — Tubor Titan Arctic, Space и АкТех Зверь. Однако все три не дотянули до паспортных значений ТХП: хранившийся более 8 месяцев Ca/Ca Space всего лишь на 0.7%, что можно списать на погрешность измерений, а полуторагодовалая Ca/Ca Titan Arctic более 11 процентов. Почти столько же потерял гибридный Зверь за полгода хранения.
Как видим из опыта, неспроста не рекомендуется приобретать аккумуляторные батареи, хранившиеся без подзаряда более полугода. Особенно гибридные и тем более устаревшие малосурьмянистые.
И просто необходим полный заряд аккумулятора при вводе в эксплуатацию, который даже в тяжёлых случаях смог восстановить почти половину потерянных характеристик. Урон, понесённый кальциевой АКБ Space за 8 месяцев хранения, восстановился благодаря стационарному выравнивающему заряду полностью.
Насколько характеристики восстановятся далее в ходе КТЦ, — контрольно-тренировочного цикла, увидим на следующем этапе испытаний.
Видео разбор:
Статья написана в сотрудничестве с автором экспериментов и видео — Аккумуляторщиком Виктором VECTOR.
