Как правильно зарядить кальциевый аккумулятор

Прогресс в сфере производства аккумуляторов затронул не только мобильные гаджеты – не менее ёмкий автомобильный рынок тоже может похвастаться наличием новых типов АКБ, которые понемногу вытесняют классические сурьмянистые. Речь идёт о кальциевых батареях.

Что означает кальциевый аккумулятор, в чём отличие от сурьмянистого аналога

Длительные эксперименты с легирующей добавкой привели к появлению кальциевых батарей, в которых вместо сурьмы используется более лёгкий элемент. Впрочем, в количественном отношении доля кальция в свинцовой пластине ничтожна – 0,1%, однако именно этот металл достаточно сильно меняет физико-химические свойства свинцового электрода, коим является аккумуляторная пластина.

Название и обозначение материала (Ca/Ca) по наименованию основной добавки – старая традиция, хотя более правильным было бы название свинцово-кальциевая батарея. Кальциевый тип аккумулятора оказался более совершенным, нежели сурьмянистый, но и идеализировать его не стоит. Наряду со многими достоинствами, которые отсутствуют у его предшественника, среди особенностей кальциевых аккумуляторов имеется и ряд недостатков, над которыми ещё предстоит поработать инженерам-конструкторам. Впрочем, уже сегодня подобные разработки существуют – добавление в материал изготовления пластин серебра делает их ещё более совершенными. Но и цена таких АКБ, обозначаемых Ca/Ag, существенно выше.

Технология изготовления Ca/Ca аккумуляторных батарей

Казалось бы, замена одного компонента другим не должна существенно сказаться на технологии изготовления пластин батареи, но это не так. Сурьмянистые изготавливаются методом литья, который достаточно прост и малозатратен. Замена сурьмы на кальций выявила существенную проблему: при литье кальций практически полностью выгорает. Пришлось изготавливать решётчатую основу пластин методом штамповки. В свинец добавляется кальций, сплав изготавливают в виде ленты, которая затем перфорируется в нужной пространственно-геометрической форме. Как оказалось, такие пластины оказались эффективнее традиционных.

Но основным сдерживающим фактором их повсеместного распространения как раз и является сложность производства, отражающаяся на стоимости кальциевых батарей.

Плюсы и минусы кальциевых автомобильных аккумуляторов

Кальциевые АКБ наряду с гибридными (Sb/Ca) вполне могут потеснить сурьмянистые, если производителям удастся снизить их себестоимость до примерно такого же уровня, как у конкурента.

Рассмотрим преимущества Ca/Ca АКБ:

• в среднем при соблюдении рекомендаций производителей срок службы кальциевых батарей составляет около 5 лет (у сурьмянистых батарей – максимум три года);
• по сравнению с оппонентом показатель саморазряда у Ca/Ca АКБ на 70% меньше;
• пластины с добавлением кальция на основе штампованной решётки прочнее и могут лучше противостоять вибрациям и тряске;
• процесс электролиза минимален, что позволило сделать корпус герметичным, а саму батарею – необслуживаемой;
• кальциевые аккумуляторы способны выдерживать напряжение при зарядке порядка 14,8 В, что улучшило их сопротивляемость перезаряду;
• уменьшенная толщина пластин позволяет разместить в корпусе большее их количество, увеличив суммарную мощность устройства;
• необслуживаемые АКБ хороши тем, что не требуют особого ухода (проверки плотности, уровня электролита).

Аккумуляторами типа Ca/Ca желательно оснащать автомобили с системой отключения потребителей тока по прошествии заданного интервала времени – они боятся полного разряда, а такая защита исключает такие ситуации по вине владельца.

Но и у кальциевых батарей имеются недостатки:

• плохая переносимость глубоких разрядов. Любая разрядка ниже 12 В чревата падением ёмкости батареи на 20%, полный разряд – потеря половины ёмкости. Двукратно полностью севшую батарею можно выбрасывать;
• высокая стоимость;
• плохая переносимость эксплуатации в городском режиме (частые циклы старт-стоп, длительные простои при небольших по расстоянию поездках).

Как правильно заряжать кальциевый аккумулятор

Так как кальциевые аккумуляторы изготавливаются по иной технологии, нежели сурьмянистые/гибридные аналоги, алгоритм зарядки тоже отличается от классического. Впрочем, и зарядные устройства здесь желательно использовать такие, что предоставляют возможность программирования циклов зарядки, ибо это многоступенчатый процесс.

Есть отличия и по параметрам ЗУ: оно должно обеспечивать напряжение в пределах 16-16,5 В – зарядники, рассчитанные на 14,8 В, смогут зарядить кальциевую АКБ лишь наполовину. Даже 15-вольтовые зарядные устройства смогут обеспечить зарядку на уровне, не превышающем 80%.

Если вы ранее пользовались только сурьмянистыми батареями, то смена на Ca/Ca, скорее всего, потребует и приобретения нового ЗУ – большинство старых приборов использовать не удастся.

Вы спросите, а как происходит зарядка АКБ от генератора, которые не способен выдавать более 15 В, хотя напряжение заряда кальциевого аккумулятора 16 В? Ответ прост: да, действительно, при 15 вольтах генератор сможет удерживать заряд батареи на высоком, но не максимальном уровне. Другими словами, аккумулятор практически всё время будет заряжен процентов на 80. Правда, зимой это значение может оказаться ниже, поскольку в это время года нагрузка на генератор многократно возрастает. Так что необслуживаемыми кальциевые батареи называются, как говорится, условно – в морозы проверять уровень заряда всё-таки весьма желательно.

Рассмотрим процесс зарядки кальциевого аккумулятора с использованием ЗУ «Вымпел-55»:

• устанавливаем напряжение на 16,1 В, ток зарядка – 10% от ёмкости батареи. В таком режиме ЗУ должно проработать, пока ток заряда не упадёт до пол-ампера. Если АКБ был прилично севшим, на это уйдёт около 3 часов;
• теперь пришла пора установить режим, именуемый «качелями» — на приборе «Вымпел-55» это первый режим (16,1 В) в сочетании с третьим (13,2 В). Тока заряда устанавливаем на уровне 3 А. При включении такого режима напряжение сначала растёт до 16,1 В, а затем уменьшается до нижнего предела, 13,2 В. Ток заряда тоже падает до нулевого уровня. Первая фаза будет протекать медленно, из-за чего её назвали «передышкой». Падение ампеража до нуля и напряжения до 13,2 В происходит быстро. Обратное переключение в первый режим повторит цикл зарядки. Со временем интервал между циклами заряда станет уменьшаться, а время падения тока и напряжения – увеличиваться. Когда время заряда сократится до нескольких секунд, процедуру можно прекращать.

Как видим, алгоритм, как заряжать Ca/Ca аккумулятор, существенно отличается от классической. Впрочем, и зарядное устройство для кальциевых АКБ тоже нужно особенное – не обязательно с возможностью ручного выставления режимов: главное, чтобы на нём имелась надпись о возможности зарядки необслуживаемых батарей.

Последние поколения автоматических ЗУ способны обеспечивать вышеописанную последовательность действий без участия человека. Стоит также отметить, что самые современные кальциевые аккумуляторы можно заряжать напряжением 15, и даже 14 вольт.

Особенности обслуживания и эксплуатации

По сравнению с традиционными сурьмянистыми батареями кальциевые аналоги требуют гораздо меньшего внимания со стороны автовладельца. Тем не менее обслуживать их нужно, пускай           и не по такому жёсткому графику, но особенности имеются. Опишем их:

• если автомобиль эксплуатируется преимущественно в городском режиме, вашему аккумулятору изредка будет требоваться подзарядка, примерно раз в месяц. Если у вас поездки длительные, свыше 10-15 километров, частота профилактических подзарядок снижается вдвое-втрое;
• измерять вольтаж батареи тоже нужно – при падении до 12 В необходимо срочно подзарядить АКБ. Иначе падения ёмкости не избежать;
• помните, что глубокий разряд крайне нежелателен, ибо приводит к необратимым последствиям. Восстановление кальциевого аккумулятора посредством использования процедуры КТЦ невозможно. Более того — она ещё больше навредит вашему аккумулятору;
• кипения электролита тоже нужно избегать – из-за низкой пропускной способности дренажных отверстий;
• для измерения плотности электролита ареометр не годится, ибо в верхней части батареи скапливается менее плотная, водянистая жидкость, а повышенная концентрация кислоты присутствует в нижней части банок;
• важно не приобрести контрафактное изделие. На оригинальном аккумуляторе указывается максимум информации как о батарее (ёмкость, стартовый ток, рабочее напряжение), так и сопутствующие данные (дата изготовления, производитель). Покупайте АКБ известного бренда в крупных (желательно сетевых) автомагазинах.