Влияние примесей (добавок) на характеристики свинцово-кислотных аккумуляторов

В последнее время, в связи с ростом популярности сайта, все чаще в моей почте попадаются письма от личностей, предлагающих описать очередной модификатор электролита свинцово-кислотной АКБ. Якобы новая сверхсекретная формула модификатора сделает ресурс стартерной АКБ под стать тяговой, причем увеличится не только срок службы, но и отдаваемые токи, и допустимая глубина разряда. Материал этой статьи – мой ответ в адрес очередного лохотрона, эксплуатирующего вполне реальные научные достижения в области аккумуляторостроения.

Для чего используются добавки при производстве свинцово-кислотных АКБ? – Для увеличения коэффициента использования активной массы электрода (увеличение емкости), увеличения площади контакта электролита с активной массой электрода (увеличение разрядных токов), снижения интенсивности процессов саморазряда и увеличения прочности электродов.

Поскольку условия работы положительного и отрицательного электрода различны, то и для улучшения характеристик электродов применяют различные методики, в том числе и использование добавок к веществу электрода. Также используются различные добавки в электролит.

Для улучшения характеристик положительного электрода ранее широко использовались сурмяные сплавы, которые повышали удельную емкость электрода за счет увеличения "рыхлости" активной массы. Однако, в связи с тем, что при длительной эксплуатации сурьма переходит в электролит и вызывает повышенное газообразование при заряде, от использования сплавов с высоким содержанием сурьмы производители воздерживаются.

В настоящее время часто используют свинцово-кальциевый сплав для токопроводящей решетки электрода – такие электроды более прочны, и позволяют использовать больший процент активной массы. Однако, на границе свинцово-кальциевого сплава и активной массы, в процессе эксплуатации, образуется труднорастворимый слой сульфата свинца, увеличивающий внутреннее сопротивление аккумулятора. Для решения этой проблемы в электролит такого аккумулятора добавляют фосфорную кислоту, увеличивающую растворимость сульфата свинца.

Применение на положительном электроде многих других добавок (сульфата бария или сульфата стронция) ограничено тем фактом, что эти примеси увеличивают скорость коррозии электрода. Также высокая окислительная активность положительного электрода лимитирует применение различных органических поверхностно-активных веществ, добавляющихся в электролит для уменьшения вероятности образования пассивирующих пленок на поверхности кристаллов активной массы (депассиваторы).

В качестве депассиватора на отрицательном электроде применяются добавки сульфата бария или сульфата стронция. Кристаллы этих веществ имеют сродство к сульфату свинца, что позволяет играть этим добавком роль центров кристаллизации. Также в качестве депассиваторов могут выступать некоторые органические добавки в электролит (в СССР использовался дубитель БНФ). Применение депассиваторов увеличивает процент использования активной массы отрицательного электрода и способствует снижению внутреннего сопротивления аккумулятора.

Для уменьшения процессов саморазряда аккумулятора в электролит вводят органические вещества-ингибиторы саморазряда (в советских аккумуляторах – альфа-нафтол). Однако, использование ингибиторов саморазряда, приводит к ухудшению разрядных свойств аккумулятора. Отрицательные свойства ингибиторов саморазряда диктуют необходимость точного расчета соотношения различных добавок для соблюдения положительного баланса их свойств.

Проведя этот небольшой ликбез в области аккумуляторных примесей, можно перейти к формированию выводов:

1. При изготовлении аккумулятора производителем используются различные добавки к электролиту и электродам, улучшающие характеристики
2. Применение добавок четко рассчитано для данной марки аккумулятора и введение дополнительных веществ в электролит не может хорошо сказаться на аккумуляторе, всвязи с невозможностью точного рассчета баланса свойств новой примеси и введенных производителем добавок
3. Аккумуляторы, произведенные с использованием свинцового лома от старых аккумуляторов будут иметь худшие характеристики, по сравнению с теми аккумуляторами, при изготовлении электродов которых использовался свинец из руды.