Co je sulfatace olověných baterií a jak s ní bojovat? • Váš solární domov

K sulfataci dochází, když olověná baterie není pravidelně plně nabitá. Tento režim je typický jak pro startovací baterie v automobilech, tak pro autonomní napájecí systémy, kde se baterie nemusí po delší dobu plně nabít.

Olověné baterie se musí pravidelně nabíjet po dobu 14–16 hodin, aby bylo dosaženo plného nabití. Naše webové stránky mají velmi užitečnou tabulku pro pochopení procesu a rychlosti nabíjení, která ukazuje minimální dobu nabíjení potřebnou k dosažení určitého stavu nabití.

Sulfatace je jednou z příčin předčasného selhání baterií. Marketingové materiály a specifikace uvádějí životnost baterie v letech nebo cyklech. Tyto podmínky jsou však dosažitelné pouze v případě, že jsou splněny provozní podmínky baterií, jsou pravidelně plně nabity a procházejí periodickými kontrolními a tréninkovými cykly. Životnost v letech se obvykle udává pro vyrovnávací režimy, kdy se baterie vybíjí obvykle mělce (o 10-15 %) a zřídka o 50 % a více. Po zbytek času se baterie dobíjí.

V cyklech se životnost počítá s cyklickým nabíjením a vybíjením do hloubky 30 % nebo více. Právě v cyklických režimech je sulfatace nejpravděpodobnější. (Viz 403: Nabíjecí olověná kyselina.)

V solárních a větrných energetických systémech se olověné baterie ne vždy plně nabijí. Je proto důležité udržovat rovnováhu mezi vyrobenou a spotřebovanou energií a pravidelně dobíjet baterie po dlouhou dobu. Takové režimy je v autonomním systému poměrně obtížné udržovat, proto se v takových systémech doporučuje používat speciální baterie – buď lithium-železo-fosfátové nebo olověné, odolné proti hlubokému vybití. Chronické podbíjení je hlavním důvodem předčasného selhání olověných akumulátorů v autonomních napájecích systémech s obnovitelnými zdroji energie.

Lithiové baterie jsou obecně dražší, vyžadují systém vyrovnávající napětí mezi články baterie a jsou citlivější na provozní teploty. Rozdíly jsou například při nabíjení olověných a lithiových baterií při teplotách pod nulou. Olověné baterie hůře přijímají nabíjení při nízkých teplotách, snižuje se účinnost nabíjení, ale takové nabíjení baterie nepoškozuje. Když se baterie zahřeje (často k tomu může stačit samotný nabíjecí proud), zvýší se účinnost nabíjení. Lithiové baterie nelze nabíjet při teplotách pod nulou, jinak se nenávratně poškozují (výjimkou jsou lithium-titanátové baterie, ale ty jsou 2-3x dražší než doživotní). Lithiové baterie se proto musí před nabíjením zahřát na kladné teploty a teprve poté by na ně měl být aplikován nabíjecí proud.

Co je sulfatace?

Při vybíjení olověných baterií se tvoří malé krystalky síranu, což je normální a pro baterii to není nebezpečné. Problém nastává, když je baterie delší dobu ponechána ve vybitém stavu. V tomto případě jsou amorfní sulfáty přeměněny na stabilní krystaly a ukládány na záporné desky baterie. Takové usazeniny snižují aktivní povrch elektrod, hustotu elektrolytu (roztok kyseliny sírové) a vedou ke snížení účinnosti baterie.

Jak víte, baterie obsahuje elektrolyt, což je směs kyseliny sírové a destilované vody. Při nabíjení baterie se na deskách hromadí aktivní látky: olovo na záporné desce a oxid olova na kladné desce. Během tohoto procesu se absorbuje destilovaná voda a zároveň se zvyšuje hustota kyseliny baterie. Důležité: Za ideální hustotu akumulátorové kyseliny se považuje 1,27 g/cm3. Při procesu vybíjení autobaterie se nahromaděné účinné látky spotřebovávají a vzniká síran olovnatý, který se usazuje v malých částicích na deskách baterie a „utěsňuje“.

Existují 2 typy sulfatace – reverzibilní (neboli „měkká“ sulfatace) a nevratná („tvrdá“ sulfatace). Při včasné údržbě baterie lze reverzibilní sulfataci odstranit úplným nabitím a následným nabíjením malým proudem (cca 200 mA) po dlouhou dobu. Existují také speciální režimy pulzního nabíjení, které zlepšují desulfataci. Téměř všechny solární regulátory mají v konečné fázi nabíjení režim pulzního nabíjení, protože omezují nabíjecí napětí dodáváním proudu ze solárního panelu do baterie v pulzech. To je podrobně popsáno na našem webu v článku o vlivu PWM modulace nabíjecího proudu na životnost a „zdraví“ olověných akumulátorů.

Každý článek olověného akumulátoru musí být udržován na napětí 2,5 až 2,66 V/článek po dobu 24 hodin kvůli desulfataci. Pro 12V baterii to odpovídá napětí 15 až 16V. Zvýšení teploty elektrolytu během takového nabíjení na 50–60 °C (122–140 °F) pomáhá účinněji rozpouštět krystaly síranu.

K nevratné sulfataci dochází, pokud je baterie ponechána ve vybitém stavu několik dní nebo týdnů. Takovou sulfataci je téměř nemožné rozpustit. K procesu nevratné sulfatace nedochází vždy, když je baterie delší dobu ve vybitém stavu – často lze nové baterie obnovit i po měsících vybitého stavu. Proto existují další faktory, které ovlivňují proces obnovy.

Důležitým ukazatelem, zda lze baterii obnovit, je její křivka napětí při vybíjení. Pokud je plně nabitá baterie schopna udržet stabilní napětí při vybití, pak je šance na její obnovu větší než u baterie, která při vybití okamžitě a rychle sníží své napětí.

Sulfatace desek baterie – příčiny

Hlavním důvodem sulfatace je hluboké vybití baterie, ale není to jediné. Podívejme se podrobně na všechny existující důvody:

Hluboké vybití baterie. Pokud analyzujeme výše popsaný proces ulpívání „krystalů“ na deskách baterie, můžeme dojít k závěru, že při hlubokém vybití baterie nevyhnutelně dochází k sulfataci. Úplné nabití baterie pomůže situaci napravit, ale i tak baterie ztratí určitou kapacitu. Je důležité vědět, že pokud necháte baterii 1-3krát úplně vybít, můžete okamžitě hledat náhradu, protože již nebude schopna získat požadovanou kapacitu.

Nízké teploty a krátké poplatky. Nízká teplota jako taková neovlivňuje proces sulfatace desek, ale ovlivňuje je nepřímo. V chladném počasí se baterie hůře nabíjí. Tento problém je aktuální zejména u krátkých nabíjení při nízkých teplotách, ke kterým dochází hlavně v zimě při nabíjení ze solárních panelů. První zimu proto nepřežily téměř všechny solární svítilny a silniční značky na solární pohon, které byly vybaveny olověnými bateriemi. Baterie se nestihne dostatečně zahřát a nabít

Vysoká teplota. Nejen nízké okolní teploty mají negativní dopad na baterii, ale také vysoké. Během horkého počasí musí baterie fungovat při teplotách nad 40 stupňů Celsia. Díky takto vysokým teplotám v něm rychleji probíhají všechny chemické procesy, včetně sulfatace. Proto se během horkého počasí doporučuje udržovat baterii plně nabitou, aby se na destičkách netvořil plak.

Použití koncentrovaného elektrolytu nebo kyseliny sírové. Někteří majitelé se snaží odstranit plak nahromaděný na deskách pomocí koncentrované kyseliny sírové nebo elektrolytu. To by se nikdy nemělo dělat. To nedovolí, aby se vzniklé „krystaly“ „roztavily“, ale pouze zhorší proces jejich tvorby;

Uložení vybité baterie. Chemické procesy v baterii se nezastaví ani po odpojení od spotřebiče. Pokud tedy baterii skladujete několik měsíců vybitou, během této doby ztratí určitou kapacitu. Jak jsme zjistili výše, při ztrátě kapacity se síran olovnatý přilepí na desky, tedy proces sulfatace. A protože nedochází k nabíjení baterie, „krystaly“ se „neroztaví“ a existuje vysoké riziko kritické sulfatace, v takovém případě již nebude možné obnovit kapacitu baterie.

Jak můžete vidět z výše uvedeného, ​​většina důvodů jsou jednoduše sulfatační katalyzátory. Ve skutečnosti se vyskytuje v baterii neustále, ale pouze s kritickou sulfatací se situace pro baterii stává téměř nevratnou.

Známky sulfatace baterie

Majitelé baterií často nepřemýšlejí o chemických procesech, které probíhají uvnitř jejich baterie. Kromě toho jsou „nádoby“ s elektrolytem skryté a není možné si všimnout tvorby síranových usazenin na deskách. Existuje však několik příznaků, které naznačují, že sulfatace začala.

1. Pokud je baterie provozuschopná, to znamená, že můžete odšroubovat zátky, můžete se podívat na desky. Pokud vidíte, že se na nich usadil bílý nebo bílohnědý povlak, znamená to, že probíhá proces sulfatace.
2. Během nabíjení se baterie plně nabije rychleji, než se očekávalo. Pokud například dojde k vážným problémům s baterií, bude plně „nabitá“ (to znamená, že dosáhne plného nabíjecího napětí) již po 30 minutách nabíjení;
3. Tvorba bílých usazenin na povrchu baterie. Tuto situaci lze považovat za normální, pokud k ní nedochází často. Baterie se stále čas od času vaří, dokonce i během provozu, ale pokud se tento problém vyskytuje pravidelně, jasně to ukazuje na vadnou baterii;
4. Rychlé vybití a pokles napětí na baterii po jejím úplném nabití.
5. Kapacita baterie je výrazně snížena.

Obnova baterie sulfatací

Někteří výrobci nabízejí speciální odsiřovací zařízení. I taková zařízení máme v sortimentu. Tato zařízení zabraňují sulfataci a mají šanci na úplnou desulfataci. Taková zařízení jsou rozhodně užitečná pro udržení zdraví nových baterií, ale nemohou eliminovat nevratnou desulfataci. Nevěřte reklamním slibům výrobců, pokud říkají, že dokážou obnovit jakoukoli olověnou baterii – neexistují žádné vědecké důkazy a důkazy o takových schopnostech.

K procesu desulfatace je třeba přistupovat opatrně. Aplikací náhodných pulzů nebo prostým přebitím baterie vysokým napětím je možné způsobit korozi elektrodových desek namísto jejich desulfatace. Neexistuje jednoduchý způsob, jak určit stupeň sulfatace, ani neexistují žádná komerční desulfatační zařízení, která by dokázala přesně vypočítat potřebná dobíjecí napětí pro rozpuštění krystalů síranu. Stejně jako u lidské léčby závisí její účinnost na přesné dávce léků podaných jedinci a na závažnosti jeho onemocnění.

Přestože desulfatační zařízení mohou rozpouštět krystaly a zlepšovat stav baterie, někteří výrobci baterií jejich použití nedoporučují, protože takové režimy mohou vést k vytvoření „měkkých“ zkratů v baterii, které zvyšují stupeň samovybíjení baterie. Kromě toho mohou nekontrolované napěťové impulsy zvýšit teplotu baterie. Výrobci baterií obvykle uvádějí přípustnou úroveň pulzů při nabíjení olověných baterií.

Velmi často jsou desulfátory zapojeny nesprávně. Video níže ukazuje „test“ desulfátoru, který byl připojen 20 dní současně s nabíječkou. S tímto spojením nemůže dojít k žádnému zpětnému vybíjecímu impulsu z desulfátoru. Existuje také video, kde uživatel připojil desulfátor k baterii a nechal ji tak několik dní. Přirozeně, desulfátor jednoduše vybil baterii a ve vybitém stavu se baterie stala ještě více sulfatovanou. Poté uživatel, který vypadal chytře, provedl testy se „spektrometrem“ a osciloskopem, které samozřejmě neukázaly nic dobrého.

Pro proces desulfatace musí být po nabíjecím impulsu proveden vybíjecí impuls. Tento princip fungování je implementován v našich nabíječkách Ultipower s funkcí desulfatace. V nich je baterie nejprve plně nabita, poté je po dobu jedné hodiny udržováno vyrovnávací nabíjecí napětí s periodickými pulzy zpětného proudu.

Doma, abyste odstranili sulfataci baterie, můžete použít dlouhodobé vystavení baterie proudu 2-3 A, aniž byste nechali plechovky vařit. Postup se provádí po dobu 24 hodin a poté, dokud hustota elektrolytu není stabilní po dobu 5-6 hodin. Provedení 2-3 tréninkových cyklů může obnovit až 80 % kapacity baterie, která není zcela nabitá.

Ale zopakujme ještě jednou – tento způsob desulfatace pomůže, pokud nedojde k nevratné sulfataci a proces nezašel příliš daleko. Také pravidelné dobíjení nových baterií u takových zařízení může výrazně prodloužit životnost baterie.

Baterie s tekutým elektrolytem lze obnovit chemicky. Sraženina síranu železnatého se dobře rozpouští v roztoku kyseliny ethylendiamintetraoctové (Trilon B). Olovo v soli je nahrazeno sodným iontem a stává se rozpustným. Roztok se připravuje v poměru 60 g prášku Trilon B + 662 ml NH4OH 25% + 2340 ml destilované vody.

Pro odstranění sulfatace nalijte roztok do baterie po dobu 60 minut, ihned po odstranění elektrolytu. Reakce ve sklenicích je prudká, při zahřívání a varu. Poté roztok slijte, propláchněte dutiny 3x destilovanou vodou a naplňte čerstvým elektrolytem. Pokud se olověné destičky nerozbijí, budou destičky kompletně vyčištěny.

Lehký plak lze odstranit destilovanou vodou. Obsah sklenic je nutné zcela odstranit nalitím do smaltované misky. Pokud obsah plechovky obsahuje uhelnou drť, nebude obnovena, desky jsou zničeny. Sklenice naplňte elektrolytem, ​​nechte otevřená víčka, připojte nabíječku, nastavte napětí na 14 V. Zajistěte mírný var ve sklenicích a nechte týden až dva v zátěži. Rozpuštěný sediment mění vodu na slabý elektrolyt. Chcete-li se zbavit sulfatace, opakujte postup několikrát. Čištění ukončete, jakmile se veškerý sediment na deskách baterie rozpustí.

Závěry

1. Sulfatace může být reverzibilní a nevratná. Pouze reverzibilní sulfataci lze odstranit bez demontáže baterie.
2. Abyste zabránili nevratné sulfataci, nenechávejte baterie ve vybitém stavu déle než 24 hodin. Po vybití je vhodné případné olověné akumulátory co nejrychleji nabít.
3. Baterie je nutné plně nabít (až na 100 %) alespoň jednou za 3-4 týdny. Baterie s kapalným elektrolytem se musí nabíjet vyrovnávacím nábojem při zvýšeném napětí s řízenou tvorbou plynu. Uzavřené baterie v tomto režimu nemohou fungovat, takže je lze nabíjet pouze na maximální povolené napětí (obvykle u 12V baterie je to 14,5V) a podstupovat desulfatační seance pomocí pulzů – na to existují speciální nabíječky a pulzní desulfátory.
4. Baterie s pokročilou sulfatací nelze obnovit. Pulzní desulfatace je spíše preventivním opatřením než léčbou.

Použité materiály:

• Aplikace metod k minimalizaci sulfatace.
• https://okeydrive.ru/sulfataciya-akkumulyatora-prichiny-i-priznaki/
• https://batts.pro/sulfatatsiya-akkumulyatora/

Tento článek byl přečten 8969 krát!

Zveřejnil to Maddy Phillips, hlavní specialista NOCO

Co je sulfatace baterie?

Sulfatace baterií je proces tvorby krystalů síranu olovnatého na bateriových článcích. K malé sulfataci dochází po celou dobu životnosti baterie. K rychlé sulfataci může dojít při delším skladování, přebití nebo nedobití baterie. Čím více síranu se hromadí na článku baterie, tím méně je baterie účinná. Sulfatace je hlavní příčinou selhání olověných akumulátorů v rané životnosti a může mít za následek jeden z následujících problémů: ztráta startovacího výkonu, delší doba nabíjení, přehřívání elektrického systému vozidla, zkrácení doby provozu mezi nabíjeními a nakonec zkrácení životnosti baterie .

Jak zabránit sulfataci baterie?

Pokud chcete ušetřit čas a peníze a zároveň maximalizovat očekávanou životnost baterie, zabraňte nadměrné sulfataci. Aby toho bylo dosaženo, musí být olověná baterie nabíjena pravidelně, pokud možno do úplného nabití, a nesmí být ponechána nenabitá nebo nepoužívaná po delší dobu. Obrázek vlevo ukazuje chytrou nabíječku NOCO Genius G7200 7,2A, ideální nástroj pro údržbu vaší baterie. Čím méně budete baterii udržovat, tím rychleji se krystaly síranu olovnatého tvoří a hromadí na deskách baterie. Sulfátovanou baterii lze opravit, pokud je problém rychle identifikován a opraven.

Jak zjistit, zda je baterie sulfatovaná?

Pokud je vaše baterie sulfatovaná, začnete si všímat, že její účinnost klesá. Nejčastějším znakem sulfatované baterie je, že se nabíjí špatně nebo se nenabíjí vůbec. Pokud se vám zdá, že elektrospotřebiče nemají dostatečný proud (slabá klimatizace, slabé světlomety), pak je to vážný znak sulfatace baterie. Pokud se vaše baterie vybije mnohem dříve, než očekáváte, je velká šance, že je to kvůli sulfataci. Napětí baterie můžete zkontrolovat pomocí multimetru. Pokud je napětí nižší než 12,6 V, je baterie nedobitá, pravděpodobně kvůli sulfataci. Můžete také zkontrolovat články baterie na sulfataci. Chcete-li to provést, musíte otevřít baterii (doporučujeme to provést na chráněném povrchu v dobře větraném prostoru). Pomocí plochého šroubováku opatrně odstraňte zátky z horního povrchu baterie. Měli byste být schopni podívat se dovnitř každého otvoru a vidět články baterie, separátory a hladinu elektrolytu. Články a separátory sulfatované baterie jsou obvykle šedé a špinavé a je těžké je rozeznat. Pokud je baterie v dobrém stavu, jsou stříbrné olověné články čisté a jasně rozeznatelné od černých separátorů. Obrázek níže ukazuje, jak vypadá sulfatace baterie.

Jak odstranit sulfataci baterie?

Existují dva typy sulfatace: reverzibilní (měkká) a nevratná (tvrdá). Pokud je mírně sulfatovaná baterie detekována dostatečně včas, lze ji snadno opravit. S chytrými nabíječkami NOCO G3500, G7200, G15000 a G26000 je odstranění sulfatace baterie velmi snadné. Níže jsou uvedeny podrobné pokyny pro desulfataci baterie pomocí chytrých nabíječek NOCO.