«Кальциевыми» называют аккумуляторы, в которых материал пластин легирован кальцием.
Количество добавленного кальция небольшое, всего 0,1 % от общей массы сплава.
Владельцам кальциевых аккумуляторов необходимо знать их особенность.
Написать эту статью я решил после звонка нашего клиента, который купил зарядное устройство производства Бэттери Сервис Групп Battery Service Expert PL-C010P.
ЗУ было куплено для поддержания в исправном состоянии аккумулятора снегохода в летнее время, но его применение к «почти новому» Са/Са аккумулятору (простоявшему в разряженном состоянии несколько месяцев) результатов не дало. Почему?
Для ответа на этот вопрос нам нужно немного вникнуть в вопрос «что такое “кальциевый” аккумулятор» и зачем добавляют кальций?
При добавлении кальция в материал пластин:
— уменьшается выкипание воды из электролита
-повышается вибрационная стойкость пластин
-повышается коррозионная стойкость пластин
-выдерживают повышенное напряжение заряда.
-пластины прочнее и тоньше, больше пластин помещается в корпусе банки.
Есть одно важное ограничение — кальциевые батареи нельзя разряжать ниже 70%, происходит необратимая потеря емкости. При полном разряде батарея может потерять до 50% емкости.
Если кальциевая батарея глубоко разряжена до 10,8 Вольт обычным зарядом постоянным током восстановить ее емкость невозможно, на пластинах образовался сульфат кальция.
Следует избегать проведения тренировочных циклов с глубоким разрядом. Минимальное напряжение 11,5 Вольт, при этом существует риск потерять емкость аккумулятора.
При падении плотности электролита до 1,17 восстановить емкость кальциевого аккумулятора зарядом невозможно. Заряжать кальциевый аккумулятор необходимо напряжением, не превышающим 14.4 В. Ток заряда не должен превышать 10% от номинальной емкости.
Сульфат кальция не растворяется в воде, плохо растворяется в электролите. Изолирует пластины от электролита.
При покупке нового кальциевого аккумулятора отдельно или в составе машины желательно проверить плотность электролита (не меньше 1.21) и напряжение (не меньше 12.3).
Для продления срока эксплуатации кальциевого аккумулятора рекомендуется держать его постоянно заряженным с помощью специального зарядного устройства, например Battery Service Expert PL-C010P производства компании «Бэттери Сервис Групп». Зарядное устройство имеет специальный режим для работы с Са/Са аккумуляторами. По заданной программе производится тестирование, восстановление (десульфатация), заряд и поддержание в заряженном состоянии.
Что касается нашего клиента, то убитый полным длительным глубоким разрядом аккумулятор он сдал в утиль и купил новый, а зарядное устройство он подключил к новому аккумулятору снегоката для поддержания заряда акб в режиме простоя.
А вот к зиме собирается приобрести еще одно зарядное устройство для поддержания в исправном состоянии аккумулятора машины, которая зимой стоит в гараже.
С Уважением, Константинов Михаил (Бэттери Сервис)
АКБ (аккумуляторная батарея) – одна из ключевых деталей в автомобиле, и особенно это актуально в холодное время года.
Старые дедовско-гаражные советы и инструкции по эксплуатации или заряду современных АКБ зачастую уже не действуют, и, более того — вредны. С приобретением и началом эксплуатации Mazda CX-5 я сам столкнулся с этим — мои предыдущие (хоть и поверхностные) знания и правила зарядки АКБ были полностью перечеркнуты. Для меня было дико читать в инструкции по эксплуатации данного авто, что АКБ рекомендуется подзаряжать каждые 2 месяца, непонятно было и с алгоритмами зарядки.
Судя по всему, о новых АКБ и особенностей их эксплуатации не знал не только я один: дилер радостно и без задней мысли кипятил мой первый штатный АКБ старым дедовским способом в течении первого года эксплуатации, после чего добросовестно поменял АКБ по гарантии, т.к. старые методы не помогли. Второй АКБ я уже сам старательно по незнанию убивал (не заряжая его вовремя и давая опуститься напряжению в АКБ ниже допустимого).
Третий — самостоятельно приобретенный мной Bosch S6 и работающий по текущее время в автомобиле пока вопросов не задает, но у меня появилась возможность (и время) поэкспериментировать с предыдущим штатным АКБ.
Так в чем же всё таки дело?
Пожалуй, начну с небольшого ликбеза:
Виды АКБ
Все автомобильные аккумуляторы можно разделить на 4 класса – это малосурьмянистые (Sb/Sb), гибридные (Sb/Ca), кальциевые (Ca/Ca) и AGM/Gel (Ca/Ca).
В чем принципиальная разница?
Малосурьмянистый аккумулятор – это обычная старая-дедовская свинцовая батарея с добавками в пластины сурьмы.
Гибридный аккумулятор имеет пластины разного состава. Плюсовая пластина – с содержанием до 1,5-1,8% сурьмы и 1,4-1,6% кадмия, минусовая – свинцово-кальциевая или с добавлением серебра. Эти батареи наиболее универсальны и являются самым многочисленным классом АКБ. Они мало отличаются от обычных старых АКБ и отличаются в основном большей теплостойкостью.
Кальциевый аккумулятор (Ca/Ca) – кальциевыми аккумуляторами называют батареи, в которых свинец легирован (добавлены десятые доли процента Са от общей массы сплава, примерно 0,07-0,1%) кальцием.
Ну а про AGM и так все знают… кстати, EFB и AGM АКБ — как правило полностью кальциевые.
Плюсы и минусы
Само собой, каждый из типов автомобильных аккумуляторов имеет свои сильные и слабые стороны. И их стоит обязательно знать, чтобы не создавать себе лишних проблем неверно подобранным аккумулятором и последующей неправильной эксплуатацией или зарядкой.
Так, малосурьмянистые аккумуляторы подвержены наибольшему саморазряду и выкипанию воды из раствора электролита. Зато они не боятся глубоких разрядов, их легко зарядить даже при плотности электролита практически "до воды".
Плюсов у кальциевой технологии много и они весьма существенны. Некоторые из них:
— Свинцовые пластины становятся крепкими, и батарея приобретает очень важное свойство – виброустойчивость.
— Кальций уменьшает процесс "выкипания" воды из электролита. У многих кальциевых моделей АКБ вообще не предусмотрены отверстия для долива воды.
— Кальций в свинце защищает батарею от перезаряда. Кальциевые батареи выдерживают повышенные напряжения бортовой сети до 14,8В.
— Легированные кальцием свинцовые пластины хорошо защищены от коррозии.
— Кальциевая технология позволяет пластины делать более тонкими, благодаря чему количество их увеличивается.
— Стоимость кальциевых батарей ниже, чем гибридных, AGM, гелевых.
— Расчетный срок службы до 5 лет.
— Низкий саморазряд.
Кальциевые АКБ созданы спокойно переносить перезаряд при дальних путешествиях, но глубокие разряды — противопоказаны: для них важно быть постоянно заряженными. Разряжать Сa/Сa ниже границы чем 70% заряда не рекомендуется. Кальциевые батареи, пережившие хотя бы 1 полный разряд (ниже 10,8 В), теряют до 50% своей емкости!
Особенно хорошо они подходят тем, кто ездит много на большие расстояния, кому нужны виброустойчивые аккумуляторы, хорошо переносящие постоянные перезаряды (ввиду длительности поездки).
Для тех, кто ездит редко, либо на короткие расстояния, либо в режимах где аккумулятор сильно разряжается (система старт-стоп, частые старты двигателя, простаивание в пробках) — такой тип аккумуляторов противопоказан.
Гибридные батареи являются золотой серединой. Они довольно стойки к глубоким разрядам, при этом значительно меньше подвержены выкипанию и саморазряду по сравнению с малосурьмянистыми.
Какой у вас конкретно АКБ — либо читайте маркировку на АКБ (некоторые производители указывают), либо ищите документацию на сайтах производителя. Я лишь могу сказать за АКБ, устанавливаемые в Mazda CX-5 — они кальциевые.
Итак, берем штатный АКБ с Mazda CX-5 и смотрим: перед нами современный обслуживаемый (с пробками на ячейках) АКБ, выполненный по типу EFB (Enhanced Flooded Battery) — это более толстые, по сравнению с традиционным аккумулятором, пластины, помещенные в конверт из микроволокна) и по фирменной технологии mycro-hybrid (специально для автомобилей с системой старт-стоп) производства Exide. Кальций так или иначе в пластинах присутствует.
В результате предыдущей эксплуатации этого АКБ, изучения различной информации, многочисленных попыток зарядки, замеров плотности электролита и НРЦ, т.е. если коротко — в результате экспериментов с этим АКБ, могу констатировать следующее:
1. В современных кальциевых АКБ плотность упаковки пластин в конверты такова, что реально АКБ скорее уже AGM чем простой. Пластины очень плотно упакованы и электролит в банках не свободен (свободен он только в верхних слоях над пластинами). На моём фото этого АКБ можно в этом убедиться:
Отсюда вытекают следующие последствия и нюансы:
— "кипятить" зарядным устройством такой АКБ — смерти подобно, по сути тут как и в AGM — пузырями выделяемых газов при "кипячении" плотно упакованные намазки на пластинах просто разрушаются (но не осыпаются).
— внутри "гамбургера" из прослойки конверт/пластина плотность электролита намного выше, чем над пластинами (над пластинами электролит практически не принимает участие в хим. процессе), кроме того, серная кислота тяжелая (она концентрируется внизу электролита) — поэтому, измерение плотности электролита ареометром — пустая трата времени.
Для таких АКБ совсем не редкость случаи, когда напряжение на клеммах аккумулятора может быть выше 13В при плотности электролита ниже 1,27 — и в этом я сам не раз убеждался (и даже сначала думал, что у меня ареометр неисправен).
Да, от "кипячения" зарядным устройством плотность верхнего слоя электролита вырастает (после "кипячения" обычно ареометр сразу показывает высокую плотность), но вырастает она за счет пузырькового перемешивания электролита (т.е. выбиванием пузырьками кислоты в верхние слои). Но зачем нам кислота в верхних слоях электролита? Кислота нужнее внутри "конвертов", в намазках пластин, в порах и пропитке конвертов. Смысла "кипятить" — нет никакого.
Вообще же, совет "кипятить" АКБ старым дедовским способом (или "глупыми" автоматическими зарядками) — справедлив лишь только для старых сурьмянистых АКБ. Для этих АКБ и внутренняя конструкция корпуса даже другая была — там, в самом низу корпуса были сделаны специальные карманы с перегородками и сульфаты простым кипячением осыпали вниз банок. Кроме того, для современных АКБ "кипячение" может быть чревато внутренним коротким замыканием АКБ.
Поэтому, даже после суточного отстоя заряженного АКБ верхние слои электролита очень неохотно и медленно повышают плотность и измерение реальной плотности с помощью ареометра почти бесполезно. Порой, бывает нужно выждать пару суток пока электролит перемешается после зарядки и при этом еще покачивая или потряхивая АКБ периодически (для ускорения смешивания).
2. АКБ с содержанием кальция очень не любят глубоких разрядов. Сульфат кальция не растворяется в воде, а в электролите он растворяется с большим трудом. Поэтому, при глубоких разрядах сульфат кальция заклеивает поры (закупорка пластин) и затрудняет последующий заряд: напряжение при зарядке может быть даже выше 15В, а нужная плотность так и не достигается. Каждый глубокий цикл разряда снижает емкость кальциевой АКБ, поэтому без крайней необходимости режим КТЦ (контрольно-тренировочный цикл заряд/разряд) лучше не делать. Даже из старых советских учебников известно, что использование свинцово-кальциевых сплавов обуславливает образование на границе решетка/активная масса сульфатной пленки с высоким электросопротивлением, которая не окисляется до двуокиси свинца даже при длительном заряде.
Кальциевые автомобильные АКБ лучше вообще никогда не подвергать глубокому разряду, а если разряжать, то не ниже 11,8В (при этом с риском не вернуть назад прежнюю ёмкость АКБ) или 12В (неглубокий КТЦ), т.к. 11,8В НРЦ (напряжение разомкнутой цепи) на кальциевом АКБ говорит о 0% его SOC (напряжение 100% заряженного АКБ составляет 12,8В). Не зря официальные рекомендации от Mazda гласят, что если плотность электролита аккумуляторной батареи составляет менее 1,17 г/см3 (SOC составляет менее 25%, что соответствует напряжению менее 12В), то такая батарея подлежит замене новой, так как в этом случае восстановить нормальное функционирование аккумуляторной батареи с помощью ее заряда уже невозможно (!).
Заряжать кальциевый АКБ нужно не выше 14,4В и зарядным током не более 10% от номинальной ёмкости АКБ (справедливо при +20С внешней температуры). Правильный алгоритм зарядки, например, от фирмы Ctek (зарядка происходит в несколько этапов) выглядит примерно так:
Итого, кратко резюмирую по кальциевым АКБ:
1. Если разрядить кальциевый АКБ ниже 11,8В — с большой степенью вероятности такой АКБ больше не восстановит свою прежнюю ёмкость. Достаточно 2-3 раза такой глубокой разрядки и кальциевый АКБ можно смело сдавать в утиль.
2. В процессе восстановления заряда режим КТЦ без крайней необходимости не производить.
3. Не "кипятить" кальциевый АКБ. Заряжать кальциевый АКБ нужно напряжением не выше 14,4В.
4. Если у вас короткие поездки, частый пуск мотора и длительные стоянки — это повод решать вопрос с подзарядкой кальциевого АКБ не реже чем каждые 2 месяца. Или покупать новый АКБ каждый год.
Всё дело в том, что производители совсем не заинтересованы в длительной эксплуатации своей продукции или поддержания заявленных свойств своей продукции на протяжении многих лет. Главное — в цикличности покупки, т.е. постоянном и частом поддержании производителя вашими деньгами. Кстати, гарантия на современный АКБ (по крайней мере — на штатный АКБ СХ-5) обычно не превышает 12 месяцев.
Такие вот сейчас АКБ пошли… один глубокий разряд и… можно идти покупать новый аккум.
Ищите АКБ в которых наряду с кальцием есть серебро в добавках. Только такое сочетание может оказаться более стойким и долговечным.
1. В сети, и, в том числе и здесь на Драйв2, очень много разных советов по кальциевым АКБ, практически все пишут, что особенность их в высоких напряжениях для зарядки — якобы нужно порядка 16В для зарядки. Удалось узнать "откуда ноги растут" у таких рекомендаций. Оказывается, очень давно и очень долго на сайте VARTA, а так же в их буклетах и инструкциях была рекомендация заряжать АКБ напряжением 16В. Но, время идёт, технологии меняются, а инструкции переписать под современные реалии — забыли.
Вот нашёл в инете, вроде как официальный ответ по рекомендации зарядки до 16В на сайте VARTA:
"Информация на сайте в разделе "Всё об аккумуляторах" устарела, имеет неточности и будет обновлена.
п. 2.2 предназначен для батарей с пробками серии standard, ранее поставлявшихся в сухозаряженном исполнении, а теперь снятых с производства.
Для современных батарей со свинцово-кальциевыми сплавами рекомендуется заряд током 10% от номинальной ёмкости до напряжения 14,4В.
Это стандартный режим заряда для автомобильных аккумуляторов. Если продолжать заряжать батарею до 16В, это приведет к потере воды из электролита.
С уважением,
Дмитрий Тищенко
dmitry tishchenko
johnson controls power solutions moscow
podkopayevsky per. 4
109028 moscow, russia
email: [email protected]
web: www.johnsoncontrols.com
Для тех, кому Varta — не авторитет и кто всё ещё продолжает читать устаревшие рекомендации с сайтов производителей отечественных АКБ и медленно, но верно продолжают убивать свои АКБ (и советуют это делать другим (наверное, в целях повышения уровня продаж этих АКБ)), привожу в качестве примера инструкцию к АКБ ведущего мирового производителя — Furukawa Battery (Fujitsu/Nippon/Asahi/Yokohama):
Так же, известная компания FIAMM для своих свинцово-кислотных АКБ типа AGM (с пластинами из сплава с добавлением кальция) вообще рекомендует напряжение заряда — 14,4В (2,4В на ячейку) в течении суток, вот кусок скрина из инструкции:
2. То же самое касается и официальных дилеров, которые в большинстве своём старым дедовским способом зарядки поубивали АКБ обратившимся к ним пользователям и потом отказывают в гарантийной замене. Ведь, по сути, неработающая система i-stop — это наглядный показатель, "тревожный звоночек", что АКБ постоянно находится в недозаряженном состоянии и полностью зарядиться в условиях городского трафика штатными средствами автомобиля уже не может. Отсюда — сильная сульфатация, потеря ёмкости, глубокие разряды АКБ, и, как следствие, последующая бесполезность восстановления такого "запущенного" АКБ. Напомню владельцам СХ-5, что система i-stop перестаёт функционировать при показателе Batt_Soc (т.е. при степени заряженности) менее 68%, что примерно соответствует плотности электролита меньше чем 1,21 г/см3 и напряжению ниже 12,3В — это буквально "один шаг", т.е. пару месяцев поездить на таком АКБ — и всё, дальше плотность 1,17, напряжение ниже 11,8В — такой АКБ в утиль. Так что, изначально, еще на этапе приёмки (покупки) автомобиля у дилера — заставляйте их продемонстрировать вам требуемую плотность и напряжение у нового АКБ на новом авто, а потом в обязательном порядке решать вопрос практически с ежемесячной (или по официальной рекомендации — раз в 2 месяца) подзарядкой кальциевого АКБ. Или покупать новый АКБ каждый год.
Большинство информации почерпнуто мной отсюда: CAR AND DEEP CYCLE BATTERY FAQ 2015 и отсюда, а также личными "опытами" и наблюдениями.
Так же, всем фомам неверующим — обязательно к прочтению этого сообщения!
UPD от 21.12.2017: Написал как логическое продолжение данной темы, теперь прошу сюда — Алгоритмы заряда свинцово-кислотных батарей
Как определить что аккумулятор кальциевый?
Такого типа батареи маркируются «Са/Са», что обозначает наличие кальция в составе пластин как положительных, так и отрицательных полюсов. Некоторые производители наносят маркировку «Calcium».
Кальциевые аккумуляторы представляют из себя разновидность АКБ, в которых при изготовлении свинцовые пластины легируют кальцием. Длительное время для этого применялась сурьма, но из-за наличия побочных эффектов при эксплуатации батарей разработчикам пришлось искать ей замену. Масса кальция составляет всего 0,1% от массы свинцовых пластин.
Технология производства кальциевых батарей
До недавнего времени, несмотря на то, что при малосурьмянистой технологии производители значительно понизили количество сурьмы до 2%, все же осталась проблема обслуживания аккумуляторов. 
В технологии производства кальциевые АКБ имеются некоторые особенности. Решётки сурьмянистых батарей изготавливают литьевым методом. А при производстве кальциевых АКБ происходит выгорание кальция, по этой причине решётки для них изготавливают методом штамповки. Суть заключается в том, что специальная свинцово-кальциевая лента подвергается перфорированию.
Сравнение кальциевых аккумуляторов с другими типами батарей
Перед владельцами автомобилей зачастую встает извечный вопрос: какой купить аккумулятор? Те, у кого дорогие автомобили, естественно, не заморачиваются и покупают, по словам менеджеров автосалонов, все самое супер дорогое и надежное. А вот автовладельцы с ограниченными финансовыми возможностями начинают искать продукцию подешевле. Понять что тебе нужно можно только в сравнении.
Итак, проведем сравнение основных параметров сурьмянистых, гибридных и кальциевых АКБ.
Идеального аккумулятора до настоящего времени все еще не изобрели. Поэтому батареи всех трёх типов имеют свои как преимущества, так и недостатки.
Сравним три параметра, по которым характеризуют аккумуляторы: саморазряд, потребление воды (степень выкипания) и боязнь (небоязнь) глубокого разряда.
- По степени саморазряда кальциевые АКБ находятся в лидерах, они саморазряжаются очень медленно.
- Потребление воды у сурьмы самое высокое, у гибридных – поменьше, самое низкое у кальциевых.
- Глубокий разряд – тут кальциевые аккумуляторы на последнем месте. Им противопоказан разряд до напряжения менее 12 В. Всего один глубокий
разряд и АКБ теряет 1/5 своей ёмкости. Если допустить полный разряд – теряется 50% ёмкости. В случае 2-3 полных разрядов можно покупать
новую батарею.
Если сравнивать по цене, то из трех типов самые дорогие – кальциевые.
Особенности эксплуатации и обслуживания кальциевых аккумуляторов
Прежде всего, кальциевые АКБ рекомендуется тем, кто часто совершает длительные поездки.
Что необходимо знать автовладельцам о кальциевых батареях?
Прежде чем приобрести кальциевую АКБ, необходимо быть уверенным в исправности электроприборов и стабильности напряжения в бортовой сети автомобиля. К сожалению, отечественные автомобили не могут похвастаться этими качествами.
Если вы используете свой автомобиль в так называемом «городском режиме», то поддерживать его в работоспособном состоянии поможет «профилактическая» зарядка.
При эксплуатации кальциевых батарей ни в коем случае нельзя допускать их глубокого разряда. Сульфат кальция практически труднорастворим в воде, да и в электролите он плохо растворяется. В случае глубокого разряда сульфат кальция закупоривает поры в пластинах, вследствие чего затрудняется следующий цикл заряда.
Даже если в процессе зарядки применяется напряжение выше 15 В, это не приводит к получению необходимой плотности электролита. С каждым глубоким разрядом ёмкость кальциевой АКБ значительно снижается. Всегда необходимо стараться не допускать глубокого разряда, нижний порог должен быть не ниже 11,5 в.
О зарядке кальциевых батарей написано в отдельной статье.
Как отмечают производители Mazda, если плотность электролита АКБ менее 1,17 г/см3, то такую батарею бесполезно восстанавливать и её необходимо менять.
При зарядке кальциевых АКБ необходимо устанавливать напряжение не выше 16,1 в, при этом ток заряда — не более 10% от номинальной ёмкости АКБ (при температуре +20С).
Обычный срок гарантии от производителя составляет 12 месяцев. Это объясняется тем, что чем чаще вы будете покупать, тем больше прибыли получат производители. Они заинтересованы в цикличности покупок своей продукции.
Вы наверняка заметили, что как только у вас заканчивается гарантийный срок на какую-либо вещь – она почти наверняка выходит из строя. Ремонт современной аппаратуры по цене практически соотносим со стоимостью новой вещи. Вы вынуждены идти в магазин и покупать что-то взамен. Это относится не только к аккумуляторам, но и ко всем бытовым приборам и электронике. Такая же ситуация сейчас и с АКБ… пару-тройка глубоких разрядов и иди в автомагазин за новым аккумулятором.
Что можно посоветовать? Искать батареи с добавкой серебра. По законам химии сочетание кальция с серебром оказалось более стойким и долговечным.