Саморазряд автомобильного аккумулятора это снижение емкости аккумулятора при разомкнутой внешней цепи. То есть при бездействии. Это явление вызвано окислительно-восстановительными процессами, самопроизвольно протекающими как на отрицательном, так и на положительном электродах.
Саморазряд автомобильного аккумулятора, основные причины, от чего зависит скорость саморазряда, изменение степени заряженности в процессе хранения.
Саморазряду особенно подвержен отрицательный электрод вследствие самопроизвольного растворения свинца (отрицательной активной массы) в растворе серной кислоты. Саморазряд отрицательного электрода сопровождается выделением газообразного водорода. Скорость самопроизвольного растворения свинца существенно возрастает с повышением концентрации электролита. Повышение плотности электролита с 1,27 до 1,32 г/см3 приводит к росту скорости саморазряда отрицательного электрода на 40 %.
Наличие примесей различных металлов на поверхности отрицательного электрода автомобильного аккумулятора оказывает весьма значительное влияние (каталитическое) на увеличение скорости саморастворения свинца. Вследствие снижения перенапряжения выделения водорода.
Практически все металлы, встречающиеся в виде примесей в аккумуляторном сырье, электролите и сепараторах, или вводимые в виде специальных добавок, повышают саморазряд автомобильного аккумулятора. Попадая на поверхность отрицательного электрода, они облегчают условия выделения водорода.
Часть примесей (соли металлов с переменной валентностью) действуют как переносчики зарядов с одного электрода на другой. В этом случае ионы металлов восстанавливаются на отрицательном электроде и окисляются на положительном. Такой механизм саморазряда приписывают ионам железа. Саморазряд положительного активного материала обусловлен протеканием реакции 2PbO2 + 2H2SO4 —> PbSO4 + 2H2O + О2. Скорость данной реакции также возрастает с ростом концентрации электролита.
Так как реакция протекает с выделением кислорода, то скорость ее в значительной степени определяется кислородным перенапряжением. Поэтому добавки, снижающие потенциал выделения кислорода (например, сурьма, кобальт, серебро), будут способствовать росту скорости реакции саморастворения двуокиси свинца. Скорость саморазряда положительного активного материала в несколько раз ниже скорости саморазряда отрицательного активного материала.
Среднесуточный саморазряд необслуживаемого автомобильного аккумулятора при бездействии в течение 90 суток. В зависимости от температуры и продолжительности предшествующей эксплуатации (малосурьмяный сплав 2,5 % Sb).
Другой причиной саморазряда положительного электрода является разность потенциалов материала токоотвода и активной массы этого электрода. Возникающий вследствие этой разности потенциалов гальванический микроэлемент превращает при протекании тока свинец токоотвода и двуокись свинца положительной активной массы в сульфат свинца.
Саморазряд автомобильного аккумулятора может возникать также, когда аккумулятор снаружи загрязнен. Или залит электролитом, водой и другими жидкостями. Они создают возможность разряда через электропроводную пленку. Находящуюся между полюсными выводами аккумулятора или его перемычками. Этот вид саморазряда не отличается от обычного разряда очень малыми токами при замкнутой внешней цепи и легко устраним. Для этого необходимо содержать поверхность автомобильных аккумуляторных батарей в чистоте.
Саморазряд автомобильного аккумулятора в значительной мере зависит от температуры электролита. Эта зависимость показана на графике выше. Где видно, что с понижением температуры саморазряд автомобильного аккумулятора уменьшается. При температуре ниже 0° С у новых автомобильных аккумуляторных батарей он практически прекращается. Поэтому хранение аккумуляторов рекомендуется в заряженном состоянии при низких температурах (до -30 °С).
Из графика также видно, что в процессе эксплуатации саморазряд автомобильного аккумулятора не остается постоянным. Он резко усиливается к концу срока службы. Снижение саморазряда аккумулятора возможно за счет повышения перенапряжения выделений кислорода и водорода на аккумуляторных электродах.
Для этого необходимо:
— Использовать возможно более чистые материалы для производства аккумуляторов.
— Уменьшать количественное содержание легирующих элементов в аккумуляторных сплавах.
— Использовать только чистую серную кислоту и дистиллированную (или близкую к ней по чистоте при других методах очистки) воду для приготовления всех электролитов. Как при производстве, так и при эксплуатации.
Например, благодаря снижению содержания сурьмы в сплаве токоотводов с 5 % до 2 % и использованию дистиллированной воды для всех технологических электролитов, среднесуточный саморазряд автомобильного аккумулятора снижается в 4 раза. Замена сурьмы на кальций позволяет еще больше снизить скорость саморазряда аккумулятора. Снижению саморазряда могут также способствовать добавки органических веществ — ингибиторов саморазряда.
Изменение степени заряженности свинцовых автомобильных аккумуляторов различного исполнения в процессе хранения в залитом состоянии.
Применение общей крышки и скрытых межэлементных соединений в значительной степени снижает скорость саморазряда от токов утечки. Так как значительно снижается вероятность гальванической связи между далеко отстоящими полюсными выводами.
Иногда саморазрядом аккумулятора называют быструю потерю емкости вследствие короткого замыкания внутри аккумулятора. Такое явление объясняется прямым разрядом через токопроводящие мостики, образовавшиеся между разноименными электродами.
Применение сепараторов-конвертов в необслуживаемых аккумуляторах исключает возможность образования коротких замыканий между разноименными электродами в процессе эксплуатации. Однако такая вероятность остается вследствие возможных сбоев в работе оборудования при массовом производстве. Обычно такой дефект выявляется в первые месяцы эксплуатации и автомобильный аккумулятор подлежит замене по гарантии.
Обычно степень саморазряда аккумулятора выражают в процентах потери емкости за установленный период времени.
х = [(С-Сn)/nС]100%
где:
— С и Сn — емкости аккумулятора соответственно до и после бездействия, приведенные к плюс 25 градусам.
— n — продолжительность бездействия, сутки.
Действующими в настоящее время стандартами cаморазряд автомобильного аккумулятора характеризуется также напряжением стартерного разряда при -18 °С после испытания: бездействия в течение 21 суток при температуре +40 °С.
По материалам справочника «Аккумуляторные батареи».
Курзуков Н. И., Ягнятинский В. М.