Как восстановить щелочной аккумулятор в домашних условиях

8

Способ восстановления щелочного аккумулятора

Использование: для восстановления аккумуляторов с щелочным электролитом. Сущность изобретения: восстановление щелочных аккумуляторов осуществляют путем нейтрализации пластин разобранного аккумулятора в водном растворе соляной кислоты 45 50% в который опускают пластины на 50 60 с, а затем собранные в батарею пластины заряжают током, равным 1/2 1/6 емкостного заряда в течение 15 20 мин.

Изобретение относится к преобразованию химической энергии в электрическую, в частности к способам восстановления аккумуляторов с щелочным электролитом.

Известен способ восстановления слабосульфатированной аккумуляторной батареи [1] в котором заряд батареи осуществляют до заданного максимального напряжения.

Известное техническое решение позволяет сократить время восстановления, однако при таком способе восстановления аккумуляторы не восстанавливаются до первоначальной работоспособности.

Также известен способ восстановления щелочных аккумуляторов, включающий разборку аккумулятора, очистку и нейтрализацию пластин батареи в водном растворе кислоты, сборку аккумулятора, заряд батареи током с последующим измерением напряжения.

Недостатками известного технического решения являются: 1. Большой расход электроэнергии за счет дополнительного цикла заряд-разряд для удаления нерастворимых солей, которые образуются при очистке с помощью водного раствора серной кислоты.

2. После очистки заряд осуществляют определенной величиной тока 150 А, это приводит к тому, что обработке подлежат определенные размеры пластины, т. е. пластины маленького размера при таком токе слипнутся, а большого размера, очистка будет не качественной.

3. Большой расход электролита, так как после заряда и разряда необходимо сливать электролит.

Техническим решением задачи является снижение трудоемкости, экономия электроэнергии и электролита, повышение эффективности восстановления и расширение эксплуатационных возможностей.

Техническое решение достигается тем, что в способе восстановления щелочных аккумуляторов, включающем разборку аккумулятора, очистку и нейтрализацию пластин батареи в водном растворе кислоты, сборку аккумулятора, заряд батареи током с последующим измерением напряжения, в качестве кислоты используется соляная кислота в водном растворе 45-50% и опускают в него пластины на 50-60 с, а заряд батареи осуществляют током, равным 1/2-1/6 емкостного заряда в течение 15-20 мин.

Новизна предлагаемого технического решения обусловлена тем, что обработка пластин аккумуляторной батареи водным раствором соляной кислоты наиболее эффективна, чем водным раствором серной кислоты, так как соляная кислота, взаимодействуя с отложениями (это в основном барий или кадмий) образует соли, легко растворимые в воде, которые вымываются проточной водой, в то время как при взаимодействии серной кислоты с отложениями образуются труднорастворимые соли, которые удаляются с помощью дополнительного цикла заряд-разряд, что влечет за собой большой расход электроэнергии.

Кроме того, расширяются эксплуатационные возможности за счет заряда током, равным 1/4 емкостного заряда, т.е. возможно восстановление аккумуляторов разных размеров.

По данным патентной и научно-технической литературы не обнаружено аналогичное техническое решение, что позволяет судить об изобретательском уровне.

Промышленная применимость изобретения заключается в том, что оно может быть использовано в промышленности для восстановления щелочных аккумуляторов на более длительный срок службы при использовании соответствующего оборудования.

Способ восстановления щелочных аккумуляторов осуществляется следующим образом.

После разборки аккумуляторной батареи пластины помещают в водный раствор соляной кислоты 45-50% и выдерживают 50-60 с, затем собирают пластины в батареи, устанавливают в емкости и заряжают током, равным 1/4 емкостного заряда, такой подбор тока позволяет восстанавливать батареи разных размеров. Затем проводят измерение напряжения, и если величина напряжения соответствует требованиям ГОСТа, то батареи выдерживают в щелочном электролите в течение 2ч, а если величина напряжения меньше требуемой, то цикл восстановления осуществляют повторно.

П р и м е р. При восстановлении аккумуляторов вскрывают аккумуляторные банки путем удаления сварного шва по периметру верхней крышки или фрезой на фрезерном станке, извлекают пластины и ополаскивают водой. Поверхность каждой пластины очищают металлической щеткой, одновременно смывая водой. Затем после очистки пластины опускают в водный раствор соляной кислоты 45-50% на 50-60 с. Раствор готовят заранее в виналитовой или нержавеющей посуде, емкостью 60-100 л; 30 л дистиллированной воды и 32 л соляной кислоты. Далее пластины промывают проточной водой и опускают в ванну со щелочью на 5-10 мин.

Перед сборкой пластины выравнивают, собирают в блоки, устанавливают эти блоки в емкости и заливают щелочным электролитом Р 1,83 на 40 мм выше пластин, т.е. набирается таким образом батарея, которая подключается к зарядному устройству после 2-х часовой выдержки. Заряд батареи осуществляют током, равным 1/2-1/4 емкостного заряда. Например, при заряде аккумулятора типа ТНЖ-300 емкостной заряд Е_п 300 А/ч, то ток для заряда 75 А. Заряд проводят в течение 15-20 мин. Затем замеряют ЭДС каждой банки, которая должна составлять 1,2-1,5 В. В случае низкого напряжения необходимо вскрыть емкость и произвести весь цикл восстановления повторно.

Произвести заряд до полной емкости батареи. Затем осуществить разряд до напряжения в одной емкости до 1 В, предварительно засекая время разряда, которое должно быть 4-6 ч при номинальном токе каждой батареи. После разряда слить электролит, залить водой и произвести сварку крышек емкостей.

СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЩЕЛОЧНОГО АККУМУЛЯТОРА, включающий разборку аккумулятора, очистку и нейтрализацию пластин в водном растворе кислоты, сборку аккумулятора, его заряд током с последующим измерением напряжения, отличающийся тем, что в качестве кислоты используют 45 50%-ный водный раствор соляной кислоты и опускают в него на 50 60 с, а заряд батареи осуществляют током, равным 1/2 1/6 емкостного заряда, в течение 15 20 мин.

ВОССТАНОВЛЕНИЕ ЩЁЛОЧНЫХ АККУМУЛЯТОРОВ

С вами мы уже ранее обсудили, как можно восстановить кислотные аккумуляторы, а сегодня мы рассмотрим один вариант восстановления на примере щелочных аккумуляторов. Недавно мне попался щелочный аккумулятор производства советского союза, напряжение 9 вольт, ток 200 миллиампер, по типу аналога кроны, только его можно заряжать.

Данный аккумулятор был произведен 30 лет тому назад и когда проверил мультиметром – напряжение было нулевым, хотя другого и не ждал. Открыл колпачок и там обнаружил батарейки типа д-0,55, такие часто применялись в автономной технике гражданского пользования во времена СССР. Для восстановления заряда такого аккумулятора воспользовался старым дедовским методом, о котором мы сегодня поговорим.

Для начала аккумуляторные батарейки были сняты из корпуса и прочищены влажной салфеткой. Легче, когда у щелочного аккумулятора есть колпачок для сливания щелочи, тогда можно слить её, промыть аккумулятор горячей водой, затем слить воду и залить аккумулятор 50% раствором серной кислоты, держать 5 минут (не более), потом слить кислоту, несколько раз промыть аккумулятор горячей водой, налить щелочь и зарядить. Но в моем случае все не так просто, поскольку батарейки герметичные.

Итак, после очищения батарейки не разделил друг от друга, поместил в целофановый пакет и поставил в морозилку. В морозилке аккумуляторы должны пробыть 2 дня. Потом их нужно достать из морозилки и поставить в алюминиевый или жестяной сосуд с водой, далее воду надо поставить на слабый огонь (удобно использовать газовую плиту). Ждем пока вода не будет кипеть. Кипятим аккумуляторы в течении 15 минут (не бойтесь – они не взорвутся). Теперь отключаем газовую плиту, но аккумуляторные батарейки не вынимаем, ждем 30 минут пока вода не остынет и только тогда вынимаем их и промываем холодной водой. После промывания засушиваем воду салфеткой (старайтесь полностью высушить), после чего прогреваем аккумуляторы на печке. Для этой процедуры берем металлическую пластинку, ставим аккумуляторы на пластину и прогреваем ее на температуре 60-70 градусов. Греть аккумуляторы нужно приблизительно 5-10 минут. Далее ждем пока аккумуляторы не остынут, помещаем их обратно туда, откуда достали и заряжаем. Зарядка не простая! 30 минут аккумуляторы заряжаем переменным током (смотрите схему).

Переменной ток должен составлять 1/5 от общей емкости аккумулятора. Затем отключаем переменной источник напряжения и оставляем аккумуляторную батарею в покое на 2 часа. Спустя 2 часа берем обыкновенный стабилизированный источник постоянного напряжения и заряжаем нашу батарейку как положено. Вот и все – регенерация старого аккумулятора завершена, автор – Артур Касьян (АКА).

Какие существуют способы восстановить щелочные аккумуляторы различных типов

Аккумуляторы любого типа, в том числе и щелочные, представляют собой устройства, в которых протекает большое количество химических реакций. В результате вместе с основными электрохимическими процессами в АКБ протекает множество побочных реакций. Часто это приводит к потере аккумулятором своих свойств и выходу из строя. Поэтому для аккумуляторных батарей важно проводить профилактические мероприятия. Но мы часто об этом забываем, из-за чего аккумулятор выходит из строя, не отработав своего ресурса. К счастью, в некоторых случаях есть возможность восстановить АКБ. Сегодня мы поговорим про восстановление щелочных аккумуляторов.

В чём заключаются проблемы при эксплуатации щелочных аккумуляторов?

Ощутимой проблемой при эксплуатации щелочных аккумуляторов является «эффект памяти». Он выражается в снижении ёмкости батареи в результате многократных неполных циклов разряд-заряд. На электродах щелочного аккумулятора образуются крупные кристаллы, и значительная часть активной массы перестаёт использоваться в работе. Чтобы избавиться от «эффекта памяти», часто рекомендуют провести полную разрядку до напряжения 0,8─1 вольта и затем зарядку. Проводится несколько таких циклов. Если у вас есть инструкция по обслуживанию щелочных аккумуляторов какого-то определенного типа, то действовать нужно в соответствии с ней.

Если батарея уже отработала несколько лет, то к образованию кристаллов на электродах добавляется ещё ряд проблем. В частности, изменение состава и объёма электролита, образование кристаллов на сепараторах, короткие замыкания и т. п.

И для восстановления щелочного аккумулятора проведения цикла разряда-заряда будет недостаточно.

Но в целях профилактики полный разряд и последующий заряд рекомендуют делать раз в месяц. При этом желательно, чтобы зарядное устройство имело функцию разрядки аккумулятора с контролем по нижнему порогу напряжения. Это позволит отключить разряд вовремя и не допустить глубокого разряда. Этот режим полезен и при разряде батареи из аккумуляторных элементов, которые имеют разную степень заряженности. Если вы будете выполнять циклы разряд-заряд восстановление сразу для нескольких аккумуляторных элементов, то перед этим нужно выровнять их степень заряда. Это делается полной зарядкой. Но в идеале такую «тренировку» лучше выполнять для каждой батарейки в отдельности.

Способы восстановления щелочных аккумуляторов

Ранее мы уже рассказывали о восстановлении Ni─Cd аккумуляторов и, как ремонтируют Ni─Cd аккумуляторы для шуруповёрта. Также публиковался материал о восстановлении Ni─MH аккумуляторов. По указанным ссылкам вы можете понять суть методики восстановления батарей с электродами рулонного типа. Здесь же мы рассмотрим примеры восстановления щелочных аккумуляторов дисковой и ламельной конструкции.
Вернуться к содержанию

Восстановление дисковых щелочных аккумуляторов

Для начала рассмотрим восстановление старых дисковых щелочных аккумуляторов Д-0,55 ещё советского производства. Этот способ мне встречался на различных форумах и судя по отзывам владельцев таких батареек, он весьма результативный.

• если батарейки находятся в наборе какого-то аккумулятора, то их нужно разделить. Оборачиваете в полиэтиленовый пакет и кладёте в морозилку на пару суток;
• после того как батарейки отлежались, кладёте их в посуду с водой и ставите на огонь. Нужно дождаться пока вода закипит и кипятить их около 15 минут;
• затем даёте остыть батарейкам полчаса, не вынимая из воды. После этого вынимаете их и промываете холодной водой;
• далее укладываете аккумуляторы на металлическую пластину и прогреваете в печке 5─10 минут при температуре 60─70 градусов. Даём батарейкам остыть;
• заключительный этап – это зарядка переменным током. Для этого помещаем батарейки обратно в набор или заряжаем по отдельности. Схема зарядного устройства приводится ниже. Время зарядки 30 минут, а ток – 0,2*С.

После зарядки щелочных аккумуляторов выдерживаем пару часов и процесс восстановления завершается обычной зарядкой в стандартном ЗУ.
Вернуться к содержанию

Восстановление ламельных щелочных аккумуляторов с использованием серной кислоты

Существует достаточно методов восстановления ламельных щелочных аккумуляторов, среди которых можно выделить распространённый вариант:

• проведение разряда батареи;
• промывка дистиллированной водой;
• активирующие добавки;
• удаление крупных кристаллов и примесей.

Однако специалисты по щелочным аккумуляторам называют этот способом малоэффективным и сложным, предлагая методику с использованием раствора серной кислоты. Эта методика широко распространена в локомотивных депо для восстановления щелочных батарей с характеристиками, не удовлетворяющими требованиям.

Авторство этого изобретения принадлежит Б. Н. Соколову, эксперту по ремонту тепловозов ЦТ МПС. Этот метод восстановления используется при ремонте аккумуляторов с повышенным саморазрядом и потерей ёмкости. Предложенная им технология восстановления щелочных АКБ заключается в следующем:

• аккумуляторный элемент разряжается до нуля и из него сливается щелочной электролит (речь идёт о ламельной конструкции батареи, где это делается без проблем);
• снимается крышка аккумулятора, извлекаются блоки электродов с сепараторами;
• сепараторы погружаются в водный раствор серной кислоты (плотность около 1,27 гр./см 3 ) на 3 часа. Такая продолжительность необходима для перевода гидроокислов железа и магнетита в сернокислое железо. Частично происходит его растворение и удаление с поверхности сепараторов. В результате восстанавливаются их диэлектрические свойства и снижается саморазряд. Продолжительность промывки должна быть не менее 3 часов, иначе налёт активной массы не будет вымыт полностью;
• положительные электроды обрабатываются в водном растворе серной кислоты (1,27 гр./см 3 ) в течение 20─30 секунд;
• После обработки кислотой сепараторы и положительные электроды промываются дистиллированной водой и проходят нейтрализацию в растворе щелочи;
• отрицательные электроды обрабатываются только водой и щёлочью;
• затем проводится установка электродов и сепараторов в корпус, делается заливка водного раствора щелочи (1,17─1,19 гр./см 3 ) и заваривается крышка;
• после этого проводится заряд, а потом контрольный разряд. После повторной разрядки аккумулятор готов к работе.

Восстановленные щелочные батареи тестировались на работоспособность десяти кратным запуском тепловозного дизеля. При этом их напряжение менялось с 65 до 64 вольт и аккумуляторы полностью были пригодны к работе. Отмечается, что восстановление даёт ощутимый экономический эффект, поскольку такие модели щелочных аккумуляторов стоят довольно дорого.
Вернуться к содержанию

Восстановление ламельных щелочных аккумуляторов с использованием соляной кислоты

В интернете я также нашёл сведения ещё об одном методе восстановления. В качестве авторов упоминаются Карчин Владимир Викторович и Таганов Олег Тимурович. Они предложили промывку электродов раствором соляной кислоты.

Авторы считают, что промывка соляной кислотой более эффективна. Это объясняется тем, что при её реакции с кадмием или барием на электродах, образуются легкорастворимые в воде соли. При промывке серной кислотой образуются трудно растворимые соли, которые потом удаляются посредством дополнительного цикла разряд-заряд.

Как восстановить щелочной аккумулятор в домашних условиях

Сейчас мы рассмотрим такую проблему как восстановление аккумулятора на автомобиле, но для начала нам нужно изучить следующее:

Неисправности АКБ, подлежащие восстановлению

Основные виды неисправностей, которые не являются критическими:

• Разрушение пластины
• Короткое замыкание.
• Сульфатация.
• Выкипание электролита.
• Постоянный разряд батареи.
• Переплюсовка.

Устранить подобные неисправности можно, если делать все по инструкции.

Можно ли восстановить высохший АКБ

Оживить высохший АКБ можно, но необходимо будет использовать дистиллированную воду.
Описание процесса, как починить аккумулятор:

• Итак, сначала нужно взять аккумулятор, потом с помощью отвертки открыть пластмассовою крышку.
• Далее, снимите колпачки и в каждую дырочку, с помощью шприца, налейте 3мл воды.
• Затем поставьте аккумулятор на зарядку. Подбирайте напряжение, пока не появится ток. Если батарея в плохом состоянии, возможно тока вы не увидите, в течение 15-30 минут.
• Напряжения необходимо повышать, пока не появится ток хотя бы в 10-20мА. Добившись таких значений надо быть осмотрительным, так как ток будет постепенно расти и придется регулярно уменьшать напряжение.
  Когда ток дойдет до 100мА, больше не уменьшайте напряжение. А когда показатель дойдет до 200мА потребуется отключить АКБ на 12 часов.
• Дальше снова поставьте аккумулятор на зарядку, напряжение должно быть таким, чтоб ток зарядки для нашего 7ah агрегата был в 600мА. Поддерживайте заданный показатель ровно 4 часа.
  После подзарядки, примерно через час, АКБ необходимо разрядить до 11 вольт, сделать это можно с помощью любой 12-вольтовой лампы (к примеру, на 15ват).
• После разрядки батареи надо вновь зарядить с током в 600мА.

Возможно, вернуть номинальную емкость не получится, так как сульфатация пластин уже повлияла на ресурс. Но аккумулятор можно будет дальше эксплуатировать без каких-либо проблем.

Способы восстановления щелочных и кислотных аккумуляторов

Щелочные и кислотные АКБ возвращают к жизни по-разному.
Вначале рассмотрим ремонт стареньких дисковых щелочных АКБ Д-0,55.
Итак, как отремонтировать аккумулятор:

• если батарейки присутствуют в наборе какого-то аккумулятора, то их придется разделить. Оберните в пакет из полиэтилена и переложите в морозилку на несколько дней;
• после морозилки, погрузите их в емкость с водой и поставьте на огонь. Необходимо дождаться пока жидкость закипит и кипятить их около пятнадцати минут;
• потом остудите батарейки, не вынимая из воды. Затем выньте их и промойте холодной водой;
• далее уложите АКБ на пластину из металла и прогрейте в печке 5-10 минут при температуре 60─70 градусов. Дайте батарейкам остыть;
• последний шаг – это зарядка переменным током. Для этого поместите батарейки обратно в набор или зарядите их по отдельности. Время зарядки 30 минут, а ток – 0,2*С.

После подзарядки щелочных АКБ выжидаем пару часов, и процесс восстановления завершается обычной зарядкой в простом ЗУ. Вот как оживить аккумулятор без особых проблем.

Оживление ламельных щелочных аккумуляторов с помощью серной кислоты.
Существует много способов восстановления ламельных щелочных АКБ, среди которых можно выделить самый простой и популярный вариант:

• проведение разряда батареи;
• промывание дистиллированной жидкостью;
• активирующего типа добавки;
• удаление ненужных кристаллов и примесей.

Этот метод дополняется электролизом в воде и контрольными циклами в растворе щелочи.
Ну а теперь рассмотрим стандартный способ восстановления свинцово кислотных аккумуляторов.
Итак, как вернуть к жизни батарею:

• Сначала требуется из АКБ слить весь электролит, внутренности промыть горячей водой, а потом уже теплым раствором (3 чайных ложки соды на 100 мл воды) оставив в аккумуляторе раствор на двадцать минут. Повторите процедуру, и в конце залейте новый электролит.
• Далее надо аккумулятор зарядить (потратить на это сутки), а потом, в течение 10 дней, по 6 часов в день.
• Второй способ это обратная зарядка, для начала понадобится мощный источник напряжения, к примеру, сварочный агрегат, рекомендуемый ток – 80 ампер напряжением 20 вольт.
• Далее выполняется переполюсовка, то есть плюс к минусу, а минус к плюсу, и на протяжении 30 минут нужно кипятить АКБ с его родным электролитом, после чего электролит надо слить и промыть аккумулятор горячей водой. Затем залейте новый электролит и, соблюдая новую полярность, на протяжении суток заряжайте током 10-15 ампер.

Думаю с этим сможет справиться даже ребёнок, так что это не должно составить особых проблем.

Как реанимировать старый или необслуживаемый аккумуляторов

Многие люди задумываются, как восстановить необслуживаемые аккумуляторы старые. Полноценное оживление АКБ доступно при наличии оборудования. Существует несколько способов реанимации аккумулятора:

• многократного типа заряд или разряд небольшими токами с электролитами низкой сложности;
• заклейка или заварка трещинок в корпусе батареи;
• ремонт клемм.

Для оживления, корпус аккумулятора нужно открыть. Обычно верхняя стенка батареи спрессована с основой “горячим” методом. Повторное нагревание может вызвать деформацию. Иногда крышку защелкивают посредством прокладок из резины в соответствующем пазу.

• В свежем электролите растворяют присадку в течение 2 суток (многое зависит от объема аккумулятора).
• В АКБ вливают электролит.
• При помощи ареометра определяют плотность (н. з. – 1,28 г/куб.см.).
• Пробки откручивают.
• Включают зарядку для прохождения циклических этапов “зарядка-разрядка”. Значение тока – 1/10 часть от макс. допустимого. Аккумулятор не должен нагреваться и кипеть. Если плотность не изменилась в течение нескольких часов, батарея заряжена.
• Для изменения электролитов в жидкость добавляют очищенную воду. Номинального типа значение плотности – 1,28 г/куб.см.
• КБ разряжают. Для этого подключается нагрузка, и ограничивается ток до 1 или 0,5 Ампера для аккумулятора 6 вольт. Ток умножается на время разряда для определения значения емкости. Для достижения минимума нужно повторить шаг “заряда-разряда”.
• В конце вновь добавляют присадки, и прикручивают пробки.

Быстрый метод восстановления необслуживаемого АКБ:

• аккумулятор заряжают до максимума;
• выливают старенький электролит;
• батарею промывают дистиллированной жидкостью(как промыть аккумулятор знают практически все);
• добавляют раствор Трилон Б и аммиак (5 %);
  в течение 30 минут ожидают результата.
• если потребуется, повторяют процедуру десульфатации.

Ну вот и все, работа завершена. Вот вы и узнали как реанимировать аккумулятор.

Ремонт и восстановление Ni-Cd аккумуляторов

Работоспособность любых аккумуляторных батарей со временем начинает ухудшаться, и они приходят к полному состоянию разряда. Причем подзарядка на это состояние не влияет никаким образом. Они просто не могут принять заряд. При этом у батареи еще хватает ресурсов для последующей эксплуатации. Потому были разработаны способы восстановления Ni-Cd аккумуляторов.

Особенности эксплуатации

Во время постоянной эксплуатации Ni-Cd батарей постепенно снижается разрядная емкость и напряжение. Существуют основные причины, которые объясняют эти процессы:

• снижение активной массы и ее последующее распределение по электролитам;
• истончение основной поверхности отрицательных и положительных электролитов;
• изменение размера и консистенции электролита;
• процессы, вследствие которых начинает происходить потеря кислорода и воды;
• появление утечек напряжения по причине появления дендритов в Cd.

Также эти процессы отмечаются, если эксплуатируются Ni-MH аккумуляторы. Отличие заключается лишь в применяемом материале электролита.

Во время эксплуатации батарей по причине распределения активной массы по электролитам начинается изменение размера положительного никелевого электролита и механической прочности. Вследствие этого снижается контакт с активной массой.

Все эти процессы снижают емкость и ухудшают проводимость. В некоторых случаях происходит разрыв контакта отрицательного и положительного электролита. Вследствие этого батарея больше просто не подает никаких признаков жизни.

Причины полной разрядки

Все описанные процессы в Ni-Cd электроде происходят из-за регулярных перезарядок, во время которых на поверхности электролита образуется кислород. Чем чаще происходит процедура разряда-заряда, тем больше отмечается уплотнение кристаллов массы электролита. Потому снижается рабочая поверхность, а, соответственно, и емкость аккумулятора.

На кадмиевом электролите процедура деформации происходит, как правило, по причине перераспределения активной массы. Вследствие этого начинается ее определенная потеря. Помимо этого, масса засоряет пористую поверхность отрицательного электролита. По причине этого осложняется доступ электролита в глубокие слои. Следствием миграции активной массы является увеличение в объеме дендритных мостиков через сепаратор к электролиту, это приводит к множественным замыканиям и повышает время разряда. На кадмиевом электролите во время эксплуатации также происходит повышение активной массы и уплотнение кристаллов.

Помимо описанных выше процессов, в батареях проходит окисление разных примесей, которые находятся внутри. Металлокерамика положительного электролита со временем окисляется по причине потребления воды.

Еще один негативный момент, приводящий к снижению работоспособности аккумуляторной батареи — отбор из сепаратора электрода. Это начинает происходить по причине изменения поверхности электролита и приводит к увеличению сопротивления.

Состав электрода также изменяется через определенное время. В том числе увеличивается объем кристаллов. Снижается электропроводность и ухудшаются все показатели батареи во время разрядки. Этот процесс особенно заметен при пониженных температурах.

Основные способы восстановления

На тему восстановления емкости Ni-Cd аккумуляторов существует довольно большое количество видеороликов. В основном все из них относятся к ремонту аккумулятора от шуруповерта и иного строительного инструмента. Это вполне логично, так как эти батареи довольно дорогостоящие, и часто их еще сложно найти в продаже. Как правило, в проблеме, как восстановить Ni-Cd аккумулятор, применяется несколько основных способов.

Использование повышенного тока

Этот метод восстановления состоит в подаче на батарею повышенного тока с короткими частотами на протяжении 2−3 секунд. Причем ток обязан быть намного выше емкости аккумулятора (более, чем в 10 раз).

Этот вариант восстановления подходит лишь для никель-кадмиевых батарей, и он не применяется для никель-металлогидридных. Изначально он был разработан для рулонных моделей, но, по большому счету, подойдет для батарей любого возраста, и даже тех, которые «потекли». Естественно, чем восстанавливаемый источник питания старше, тем шансы на ремонт значительно снижаются.

Для проведения процесса восстановления будут необходимы:

• кусочки провода, крокодилы. Кусочки провода обязаны быть длиной приблизительно 15 см и иметь сечение не меньше 3 мм;
• другой рабочий аккумулятор с высоким током. Это возможен аккумулятор от автомобиля, батарея от источника постоянного питания и т. д. ;
• индивидуальные средства защиты;
• мультиметр для определения напряжения.

Важно: не стоит пренебрегать индивидуальными средствами защиты. Непременно используйте перчатки и защитные очки, чтобы избежать травм рук или глаз.

Лучше всего производить этот процесс на каждой батарее (1,5 В) отдельно, а не полностью на всей сборке одновременно. В таком случае процесс реанимации аккумулятора происходит гораздо эффективней, и вторую аккумуляторную батарею можно выбрать меньшей мощности (достаточно стандартного аккумулятора от автомобиля или от ИБП).

Этапы выполнения:

1. Вначале необходимо у восстанавливаемого аккумулятора найти — и +.
2. После при помощи крокодилов и провода нужно соединить минусы двух аккумуляторных батарей.
3. Затем к одному из плюсов закрепляется второй кусочек провода.
4. После чего необходимо свободным концом прикасаться к свободному плюсовому выходу. В этом случае надо прикасаться быстро и короткое время (несколько прикосновений в секунду). Этот процесс длится около 5 секунд. Самое главное — не допустить приваривания провода на участке касания.

По большому счету советуют проводом прикасаться не к непосредственно выводу аккумулятора, а вначале закрепить к нему пластину либо крокодил. И уже затем прикасаться к ним.

После выполнения цикла этих прикасаний нужно произвести замер напряжения на аккумуляторе, который восстанавливается. Если эти манипуляции не принесли результата, то нужно выполнить повторный цикл. Затем, когда на батарее возникло напряжение, то ее нужно установить на подзарядку до максимального набора емкости. Вероятней всего, напряжение будет ниже номинального значения. Лучше всего еще выполнить 2−3 цикла разряд-заряд для тренировки батареи.

Судя по отзывам об этом способе реанимации, он улучшает состояние только на короткое время. Батарея на самом деле начинает работать, набирать емкость, однако впадает на определенное время «в кому». Это случается из-за того, что не был устранен непосредственно источник проблемы. Вследствие прожига устраняются лишь дендриты, которые вызывали замыкание, и аккумулятор начинает работать. Но так как размер и состав электрода уже нарушен, то батарея через время возвращается в изначальное состояние.

Улучшенный вариант

Если разобрать несколько банок батареи, то в некоторых случаях можно увидеть разрыв отрицательного корпуса с положительным электродом. Это состояние вызывается деградацией электролита.

Как было уже указано, во время эксплуатации процесс окисления происходит из-за потребления воды. Вследствие снижения ее количества в составе электрода изменяются и эксплуатационные свойства.

Способ восстановления:

• прежде чем производить какие-то манипуляции с подачей высокого напряжения и подзарядкой батареи, необходимо убрать из сборки элементы, где находится нулевое напряжение;
• в их корпусе шуруповертом с помощью тонкого сверла необходимо проделать отверстие;
• затем в это отверстие нужно добавить кубический сантиметр воды;
• после чего необходимо элементам дать постоять определенное время и замерить их напряжение;
• затем нужно произвести подзарядку батарей;
• после нужно оставить их на 2−3 дня и заново померить напряжение;
• если элементы восстановились, то отверстия можно запаять или заделать герметиком. Аккумулятор собирается и полностью подзаряжается;
• если напряжение все же так и осталось нулевым, то можно добавить еще «кубик» воды, и процедура выполняется заново до успешного завершения.

Этот вариант ремонта Ni-Cd аккумуляторов более долгосрочный и эффективный.

Реанимация с помощью замораживания

Смысл этого способа заключается в замораживании элементов в морозильной камере на протяжении 2−3 часов. Затем их нужно быстро достать и тут же начать коротко и резко бить с определенной силой. Стучать необходимо по корпусу банки, при этом непосредственно банку нужно нежестко удерживать.

Идея состоит в том, что во время заморозки дендриты становятся хрупкими, и во время резких ударов крошатся и разрушаются, как лед.

Бить необходимо таким образом, чтобы за максимально короткое время передавалась вся энергия удара. То есть быстро и отрывисто жестким, при этом нетяжелым предметом, к примеру, маленьким молотком, карболитовой ручкой отвертки, и т. д. Бить необходимо, пока дендриты не оттают. Повторять процедуру можно до 10 раз.

Пока никель-кадмиевые батареи новые, со склада, их изначально лучше «беречь смолоду», желательно заряжать долго и малым током. Если к ним относится с уважением, то они и прослужат долго. Но все же, скорей всего, у любого человека дома находятся старые аккумуляторы. Попробуйте один из предложенных способов, и они непременно заработают.

Щелочные аккумуляторы: принцип работы, преимущества и недостатки

Для многих устройств необходимо питание. Для этой цели применяются щелочные аккумуляторы. Они включают в свою конструкцию два электрода и жидкий состав, использующий щелочь. Такие элементы питания имеют срок эксплуатации, достигающий 25 лет. Технология допускает возможность ускоренной зарядки. Разрядка может обеспечивать повышенную мощность.

Принцип работы

Щелочные аккумуляторы могут различаться в зависимости от веществ, которые используются для электролитов и для пластин. Наиболее эффективными считаются никель-кадмиевые или никель-железные аккумуляторы.

Здесь используется щелочной электролит, имеющий в своём составе гидроксиды калия и лития, применение которого способствует увеличению ёмкости батареи. Он также улучшает разрядные характеристики аккумулятора.

Положительный электрод представляет собой смесь следующих элементов:

• гидрат закиси никеля;
• графитовый порошок, в который добавлена окись бария.

Отрицательный электрод, соответственно, сделан из чистого кадмия или железа. Его также создают с использованием гидрата закиси одного из этих металлов.

Электроды сделаны с использованием мелкоячеистой стальной сетки. На неё нанесены активные вещества, которые предназначены для взаимодействия с электролитом.

Щелочные батареи имеют преимущество перед кислотными, состоящее в том, что они допускают перезарядку. В большинстве случаев её продолжительность составляет 6 часов. Если производилось долгое хранение в разряжённом состоянии, то время зарядки увеличивается — оно может длиться до 12 часов.

Щелочные аккумуляторные батареи выпускают в деревянном или металлическом корпусе. Они могут состоять из нескольких аккумуляторов. При смене электролита нужно исходить из объёма жидкости, требуемой для одного устройства и умножить на их количество.

Особенности щелочных аккумуляторов

На никель-кадмиевых имеется обозначение «НК» далее после тире указана ёмкость в ампер-часах. Например, если написано «НК-13», то речь идёт об аккумуляторе рассматриваемого типа, который обеспечивает ёмкость, равную 13 А/час. У таких устройств положительный полюс замкнут на корпус.

Если стоит обозначение «НЖ», то речь идёт о никель-железной батарее. Через тире после этих букв указана ёмкость. Например, у аккумулятора «НЖ-45» она составляет 45 А/час. В отличие от кадмиевых, у железных на корпус замкнут отрицательный электрод.

Плюсы и минусы

Использование щелочных аккумуляторов позволяет применить следующие их достоинства:

• Эти устройства стабильно работают в условиях отрицательных температур. После того, как станет холоднее -25, при охлаждении на каждый градус ёмкость будет уменьшаться на 0,5%.
• Если регулярно осуществлять обслуживание, то щелочные аккумуляторы в 12В или другие будут исправно служить в течение многих лет.
• Исключена возможность внезапного пропадания тока. Это свойство полезно, например, при применении щелочных автомобильных аккумуляторов.
• Такие батареи характеризуются небольшим весом и компактными размерами.
• У них незначительный самопроизвольный разряд.

Щелочные АКБ имеет определённые недостатки:

• Они имеют относительно небольшой коэффициент полезного действия. Обычно он бывает равен 50%-55%. Для сравнения нужно учитывать, что у кислотных аккумуляторов этот показатель достигает 80%.
• Такие батареи имеют эффект памяти, который способен существенно ухудшить характеристики.

В процессе применения наблюдается большой разброс рабочего напряжения. Например, щелочной аккумулятор 12В, создает разность потенциалов, которая может находиться в пределах 10-17,5 В.

Где используются

Такие аккумуляторы имеют широкое применение. Их используют для следующих целей:

• на железнодорожных локомотивах;
• для погрузочных механизмов при работе на складе;
• применяется для работы различных видов сигнализации;
• используются для проведения запуска силовых агрегатов.

Существуют щелочные аккумуляторы, которые активно используются в различных видах портативной техники. Они могут применяться, например, для обеспечения работы электроинструментов, пультов управления телевизором и других целей.

Замена электролита

Использование щелочных аккумуляторов рассчитано на долгие годы. Однако он обеспечивает высокое качество работы только при условии правильного обслуживания. Необходимой операцией является регулярная замена электролита.

Об особенностях работы щелочных батарей рассказано в ролике:

Видео описание

Щелочные аккумуляторные батареи: особенности эксплуатации.

Её следует проводить после осуществления 100-150 циклов зарядки и разрядки щелочных аккумуляторных батарей. Процедура заключается в следующем:

• Нужно провести разрядку аккумулятора до тех пор, пока напряжение на его выходах не станет меньше 1 В.
• Ранее используемый электролит нужно аккуратно слить в заранее подготовленную ёмкость.
• Выполняя эту операцию требуется периодически производить лёгкое встряхивание. Оно необходимо для того, чтобы на стенках не оставались загрязнения.
• После полного удаления электролита необходимо тщательно его промыть. Для этого можно использовать дистиллированную или слегка подщелоченную воду. При этом нужно встряхивать батарею для улучшения качества очистки.
• Сразу после завершения промывки щелочного аккумулятора проводят заливку нового раствора. После этого составу дают отстояться в течение двух часов.
• После этого нужно проверить плотность раствора и убедиться, что она соответствует требуемой. При необходимости щелочной раствор нужно долить.
• Закрывают крышки аккумулятора.

В процессе работы нельзя делать перерыв, в результате которого батарея внутри станет сухой. Это может стать причиной коррозии элементов щелочных автомобильных аккумуляторных батарей.

Приготовление раствора электролита

Для щелочного аккумулятора его можно делать на основе твёрдых или жидких щелочей. Чтобы приготовить из отдельных компонентов, нужно сделать следующее:

• Нужно подготовить раствор едкого калия. У него должна быть плотность, равная 1,19-1,21 г/куб. см.
• На каждый литр добавляют 20 г едкого лития и аккуратно перемешивают.
• Делают раствор едкого натрия из расчёта 1,17-1,19 г/куб.см.
• В него добавляют едкого лития по 20 г на литр.

Из этих компонентов делают электролит необходимого для щелочных АКБ состава.

Как выполняется зарядка

Подготовка щелочной АКБ к работе, в большинстве случаев требует 6 часов. Однако для этого допускается применение различных режимов работы:

• 6 часов будет заряжаться при условии использования номинальной силы тока.
• Если в первые два часа её превысить вдвое, а остаток делать при соблюдении обычного режима, то время может сократиться на несколько часов.
• Усиленный вариант выполняется, если при обычной силе тока увеличить время подзарядки вдвое.

Для зарядки щелочного аккумулятора лучше всего использовать стандартный режим. При его применении износ батареи будет минимальным. Процедура зарядки предполагает выполнение следующих действий:

• Нужно обеспечить получение необходимой силы тока.
• К источнику подключают клеммы батареи.
• Производится включение тока.
• Нужно прождать необходимое время, в течение которого выполняется зарядка щелочной батареи. При этом важно убедиться, что перегрев не возникает. Обычно температура не должна превышать 45 градусов.

После завершения подзарядки аккумулятор отключают от источника энергии.

История возникновения простой щелочной батарейки

Изобретателями щелочных аккумуляторов считают Томаса Эдисона и Вольдемара Джангера. Оба специалиста работали независимо друг от друга. Первой компанией, которая произвела промышленное внедрение, стала Duracell.

Она обеспечила поставку щелочных элементов питания для портативной техники того времени. Рассматриваемые батареи в то время конкурировали с солевыми, но значительно превосходили их по своим характеристикам.

Как устроена батарейка

В ней используется катод, который включает в себя следующие вещества:

• 7%-10% графита;
• 25%-30% раствор калия гидроксида;
• 65%-75% диоксид марганца;
• 1% составляет связующие компоненты.

В качестве щелочи может использоваться также гидроксид лития или натрия. Для изготовления анода применяют очищенный цинк с добавками, предохраняющими от коррозии. Раньше для этой цели брали свинец и ртуть, теперь перешли к применению в этом качестве висмута и алюминия.

Конструкция такого щелочного аккумулятора включает в себя следующие элементы:

• Внутренняя часть батарейки содержит цинковую пасту, которая представляет собой порошок. Такая форма обеспечивает более эффективную работу по сравнению с солевыми батареями.
• Цинк находится в смеси со специальным гелем. Он вырабатывает отрицательный потенциал. Стержень из латуни снимает этот заряд на внешний вывод.
• Катод из диоксида марганца, перемешанный с графитовым загустителем отделяется от цинковой пасты при помощи специального состава.
• Положительный потенциал выводится на стальной стакан, имеющий никелевое покрытие. Он изолирован от оболочки батарейки.

В процессе эксплуатации образуется незначительное количество газа. Его давление сдерживается особой прокладкой. Предохранителем служит специальная мембрана. Если газа много, она лопается, и он проходит наружу.

В этом видео рассматриваются алкалиновые батарейки:

Видео описание

Что такое алкалиновая батарейка

Батарейки отличаются по форме. Некоторые сделаны в виде цилиндра, другие являются плоскими. Последние также называют таблеточными. Они применяются для портативных устройств, например, для наручных часов. Такие источники питания дают напряжение от 1,5 до 9 В. Ёмкость рассматриваемых батарей обычно не превосходит 3000 мА/час. В отдельных случаях этот параметр может быть больше.

Плюсы и минусы щелочных батареек

Такие щелочные аккумуляторы предоставляют следующие преимущества:

• Долгий срок службы.
• Доступная стоимость, которая сочетается с высоким качеством работы.
• Большой выбор типов батареек и размеров.
• Низкий риск протекания батарейки.
• Небольшой уровень саморазряда.

При их применении пользователь столкнётся с такими недостатками:

• Качественные батарейки могут стоить значительно дороже.
• Нужна особая процедура утилизации, так в составе есть вещества, которые могут нанести вред экологии.

Такие источники тока получили широкое распространение благодаря своему качеству.

Заключение

Щелочные элементы питания обеспечивают электроэнергией большое количество устройств. При соблюдении правил эксплуатации они будут служить в течение многих лет. Покупая щелочной аккумулятор для определённого устройства, нужно следить, чтобы он соответствовал необходимым параметрам.