Плотность электролита в аккумуляторе: как проверить и повысить

Что такое плотность и на что она влияет

Обязательным элементом свинцово-кислотной батареи является электролит. Это серная кислота, разбавленная дистиллированной водой. Плотность воды составляет 1 грамм на миллилитр (г/мл). У серной кислоты она выше, чем у воды, и составляет 1,84 г/мл. Концентрированная кислота способна растворить многие металлы, в том числе и свинец, поэтому её следует разбавлять водой. Разбавленная водой кислота называется электролитом. Разбавляют её до пропорции, при которой она неспособна растворить свинец, но позволяет протекать химическому процессу, называемому электролитической диссоциацией (разновидность электролиза).

Чем выше плотность, тем сильнее электролиз, но тем быстрее идёт разрушение свинца. Наиболее оптимальная плотность для аккумуляторов 1,27 г/мл для районов умеренного климата со средней температурой от -20 до +30°С. Такую плотность имеет полностью (100 %) заряженный новый аккумулятор. Для северных регионов это значение составляет 1,29 г/мл, для южного жаркого климата — 1,25 г/мл.

В продажу поступает серная кислота уже в виде электролита плотностью 1,3 г/мл. С учётом условий эксплуатации аккумулятора её доводят до нужных параметров.

Как уже отмечалось выше, чем больше плотность электролита, тем сильнее электролиз и тем выше потенциал на выводах батареи. Новая АКБ имеет плотность 1,27 г/мл и напряжение на клеммах 12,8 В. За время эксплуатации батареи при регулярном недозаряде на её свинцовых пластинах образуется нерастворимый сульфат свинца, соединение серной кислоты со свинцом. Называется это сульфатацией пластин. При заряде батареи уже не вся кислота высвобождается, и плотность электролита снижается. А следовательно, снижается и интенсивность электролиза. Напряжение на клеммах будет уже меньше 12,8 В. А попытка зарядить батарею до начального значения напряжения лишь приводит к кипению электролита — активному выделению пузырьков водорода и кислорода. Это процесс разложения воды. Потеря воды приводит к повышению плотности.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Задать вопрос

Слишком высокая или низкая плотность одинаково недопустимы и значительно снижают срок эксплуатации АКБ.

В условиях эксплуатации автомобиля с частыми пусками двигателя и коротким пробегом происходит ускоренная сульфатация пластин и снижение плотности электролита. При эксплуатации машин в дальних рейсах с длительной работой двигателя происходит перезаряд батареи и разложение воды на газы, а плотность электролита повышается. Напряжение на клеммах уже не отражает степень заряженности батареи. И чтобы точно узнать состояние аккумулятора, нужно произвести измерение плотности электролита. Для этого используют ареометр.

Как повысить плотность аккумулятора с помощью корректирующего электролита?

Сначала батарею нужно снять с автомобиля, очистить, убедиться в отсутствии механических повреждений и принести в тёплое место – если нет гаража, придётся домой. На сутки после холода оставьте АКБ в покое. Как повысить плотность аккумулятора автомобиля и с чего нужно начать? Измерьте напряжение, если оно менее 12,5 В, батарею зарядите. После окончания процесса проконтролируйте ареометром плотность электролита: тестируйте каждую банку по отдельности при температуре наружного воздуха +20–22 градуса. Для этого опустите прибор в жидкую среду, нажмите на грушу и посмотрите на деления: нужный параметр для зимнего периода – 1,30–1,31 кг/куб. см. Нормальная плотность для летнего периода – 1,26–1,27. Причём в каждой банке должно быть одно и то же значение (разница не более 0,1). Если добавка дистиллированной воды и последующая зарядка проблему не решили, стоит подкорректировать раствор. Как повысить плотность электролита в аккумуляторе? Для этого нужно выкачать из банок раствор с помощью ареометра. Ни в коем случае не удаляйте химикат из АКБ путем её переворачивания: тогда присутствующие кусочки свинца могут застрять между пластинами и замкнуть их. Заливать нужно электролит с требуемой плотностью. Здесь есть два варианта, как повысить плотность аккумулятора:

1. Вы покупаете готовый химический раствор, где концентрация кислоты составляет 1,4 кг/куб. см и сразу льёте его в банки.
2. Отдельно приобретается дистиллированная вода и кислота. Согласно правилам, известным со школьной скамьи, смешиваются обе жидкости, при этом строго добавляется кислота в воду, но не наоборот. Осуществлять процедуру нужно в резиновых перчатках, чтобы не получить ожог.

После этого отправьте аккумулятор на зарядку и через пару часов проверьте плотность электролита. Если она не соответствует норме, процедуру нужно повторить.

Чтобы правильно решить проблему, как поднять плотность аккумулятора, корректирующий раствор можно использовать только в двух случаях:

1. Падение уровня жидкости в банках происходит из-за её утечки, связанной с механическими повреждениями корпуса или иными причинами.
2. В АКБ залито чрезмерное количество дистиллированной воды.

Однако перед тем как заливать новый раствор, стоит попробовать менее трудоёмкие способы. Например, популярностью пользуется метод, при котором поднять плотность в аккумуляторе можно зарядным устройством. Это сравнительно недорогой аппарат, купить который можно в любом автомагазине.

Как откорректировать плотность раствора?

Оптимальное значение должно находиться в пределах 1,25–1,29 г/см3, при нормальных климатических условиях, температуре окружающей среды +25 градусов.

Желая повысить плотность аккумулятора автомобиля в домашних условиях, нужно соблюдать осторожность. Процесс простой – потребуется емкость, куда можно слить старую жидкость из накопителя, спринцовка, мерный стакан

Для восстановления лучше использовать готовый электролит. Желая сделать раствор самостоятельно, учитывают правило – кислота добавляется в воду, в противном случае состав закипит.

Основные этапы:

Проводится снятие АКБ, защиты, откручивание крышечек банок. Далее, используя спринцовку, нужно поочередно из всех баночек изъять как можно больше жидкости

В этот момент важно измерить количество раствора. Чтобы восстановить должный уровень, добавляют корректирующий состав в соответствующем объеме

Накопитель немного покачивают, так, жидкость немного размешивается. Далее, аккумулятор отправляют на подзарядку. Это позволит составу полностью перемешаться. Ведь устройство нельзя сильно трясти, полностью переворачивать – это приводит к осыпанию пластин. Через 30 минут батарею отключают, контроль проводят по истечении 2 часов, чтобы не было погрешностей. Если требуемый уровень не восстановлен, процедура повторяется вновь.

Важно:

Поддержание оптимальной плотности электролита крайне важно для характеристик накопителя, от этого зависит и емкость аккумулятора автомобиля. Рост плотности приводит к увеличению емкости плюсовых электродов, при этом емкость минусовых снижается, особенно когда температура падает

Какой должна быть плотность раствора в холодный период?

Повышенные показатели способствуют сокращению первоначального срока службы устройства. В то же время снижение показателя сопровождается и падением напряжения, из-за чего сложно заводить мотор в холодное время. Задумываясь, какой должна быть плотность аккумулятора в зимний период, можно воспользоваться специальной таблицей.

В холодных районах, где средняя температура находится в пределах -30 – -15, оптимальная плотность раствора в заряженной АКБ – 1,27 г/см3. Такие же параметры устанавливаются и для районов с умеренным климатом, где в зимний период средние показатели находятся на уровне -15 – -8.

Внимание:

Часто результаты снижаются до 1,18 г/см3, а это значит, что замерзание возможно уже при -15 градусах. В таком случае нужно сначала попробовать качественно зарядить накопитель. Так как постоянное передвижение на короткие расстояния не позволяет АКБ хорошо прогреться, поэтому и нормальная зарядка во время эксплуатации невозможна. Постепенно аккумуляторный заряд теряется, а с ним и нужная плотность.

Задумываясь, какая плотность должна быть у аккумулятора зимой, нужно учесть, что при данных ниже 1,18 г/см3 процедура восстановления не даст результата. Придется полностью заменить электролит.

Основные шаги:

1. Удалив старый раствор, батарею переворачивают на бок, что позволит проделать отверстие в дне каждой банки и удалить оставшуюся часть состава.
2. Затем банки промываются дистиллированной водой, а отверстия запаивают специальной пластмассой.
3. Завершив манипуляции, заливают новую жидкость.

Варианты подъёма плотности АКБ

Ответ на вопрос, как повысить плотность электролита в аккумуляторе, прямолинейно зависит от причин возникновения прецедента и критичности снижения показателей. Если источник питания имеет явные повреждения, трещины и сколы, возможность восстановить его работоспособность минимальная, потому профессионалы рекомендуют не тратить время и деньги, купить новый агрегат. В ситуации, когда снижение плотности минимальное, дефектов на устройстве нет, критерии жидкости соответствуют норме, можно попробовать восстановить концентрацию раствора посредством специфической подзарядки устройства, с выполнением последовательных шагов:

1. Осуществить зарядку агрегата слабым током до предельного максимума.
2. Оставить устройство отстояться на период, не менее двенадцати часов.
3. Повторить процедуру, заряжая АКБ под напряжением 14,6 вольта, током до двух ампер.
4. После отстаивания аккумулятора произвести контрольный замер показателей.

Систематическое выполнение такой процедуры позволяет увеличивать плотность батареи до нормальных значений, при отклонениях всего на несколько сотых единиц. Критические отклонения от нормы или расхождения, сопровождающиеся параллельным снижением количества раствора в сотах, предусматривает более радикальные варианты решения проблемы. Если первый вариант корректировки не актуален, его применение не позволяет добиться рабочих показателей, применяют метод добавки электролита. Для проведения процедуры надо иметь аэрометр, грушу для отбора субстанции, мерную ёмкость и резервуар для отработанного раствора, корректирующий электролит и дистиллированную воду.

Процедура проводится согласно следующему инструктажу:

1. С резервуара, в котором плотность ниже стандартной, отбирается раствор: чем больше, тем лучше. Производиться замер объёма отобранной жидкости, путём её залива в мерный резервуар.
2. В банку аккумулятора добавляется новый электролит, объём которого должен равняться половине изъятой жидкости. Батарею необходимо аккуратно пошатать из бока вбок, избегая сильных наклонов, чтобы новый раствор перемешался с остатками жидкости.
3. Измерить показатели. При потребности добавить ещё раз электролит в размере, эквивалентному четвёртой доли откачанной жидкости.
4. Процедуру повторять до тех пор, пока коэффициенты не будут соответствовать стандарту, после чего недостаток жидкости восполняется дистиллированной водой.
5. Аналогичные действия производятся со всеми сотами батареи.

После этих процедур аккумулятор оставляется на период не менее двух часов для отстоя, чтобы растворы в резервуарах стали однородными и ещё раз осуществляются замеры. Бывает так, что после контрольного замера исполнитель диагностирует расхождение плотности в сотах, превышающее сотую долю грамма на сантиметр кубический. Такая ситуация недопустима, требует поиска решения дилеммы, как выровнять плотность электролита в банках аккумулятора.

Выравнивают показатели посредством выпрямленного тока, номиналом ниже в два, а то и три раза ниже стандартного. Ответ на вопрос, как увеличить плотность в аккумуляторе, когда её показатели предельно низкие, не достигают критического норматива 1,18 или же электролит в секциях имеет явные визуальные недочёты, предусматривает выполнение процедуры по абсолютному обновлению жидкости АКБ. Для восстановления работоспособности устройства потребуется провести следующие манипуляции:

1. Удалить жидкость из всех банок посредством груши, насколько это технически возможно.
2. Закрыть пробки банок и поставить устройство так, чтобы появился доступ ко дну батареи, не переворачивая её.
3. Просверлить в дне каждого резервуара небольшой проём, предварительно поставив под АКБ ёмкость для отработки.
4. Открутить крышки банок и основательно очистить резервуары, путём сквозного пролива дистиллированной воды.
5. Запаять дырки на основании посредством материала, устойчивого по отношению к кислоте.
6. Заполнять банки, согласно описанному выше регламенту.

Правильно выполненные процедуры, при отсутствии механических повреждений на устройстве и целостности пластин, позволят продлить эксплуатационный период АКБ на несколько лет.

Чем и как проверяют плотность электролита в аккумуляторе

Проверять уровень электролита в рабочем растворе, помимо ареометра и мультиметра, можно и самодельным прибором.

Специальное устройство для измерения плотности (ареометр) представляет собой обычную стеклянную трубку, верхняя часть которой заужена и имеет шкалу с делениями. Нижняя часть трубки широкая в ней находится дробь или ртуть, которую засыпают строго определенное количество во время калибровки ареометра. В автомагазинах такой прибор продается в наборе с резиновой «грушей» для забора электролита и мерной колбой, в которой размещен сам ареометр.

Важно знать

Принцип действия прибора основан на законе Архимеда, а плотность электролита определяют по глубине погружения ареометра (объему жидкости, вытесненной им), и весу устройства.

Ареометр для измерения электролита

Прежде чем проверять уровень электролита в автомобильном аккумуляторе, надо учитывать следующие правила:

• батарея должна быть выставлена на ровной поверхности;
• температура аккумулятора должна составить около 20-25 градусов тепла;
• замер уровня плотности производится не в одной, а во всех банках;
• проверка рабочей величины осуществляется не раньше, чем через десять часов с последней поездки либо через три часа после подзарядки;
• аккумуляторную батарею необходимо предварительно зарядить.

Измерение ареометром

Подробнее о том, как для измерения уровня плотности пользоваться ареометром:

1. На отключенном аккумуляторе откручиваются все банки.
2. В одну из банок концом вставляется ареометр, на другом его конце располагается груша, с ее помощью делается забор жидкости. Её в устройстве должно быть столько, чтобы его поплавок свободно болтался в емкости.
3. Производится определение уровня плотности в соответствии с показаниями на шкале тестера. Полученные параметры записываются.
4. Диагностика параметра плотности повторяется для каждой банки. Все полученные параметры сопоставляются с нормированными значениями, указанными в таблице.

Важно знать

Плотность аккумулятора рекомендуется проверять не реже, чем каждые 15-20 тысяч километров пробега.

Таблица: поправка к показаниям ареометра

Температура рабочей жидкости при измерении ее плотности, ºС	Поправка к показаниям, полученным в ходе тестирования ареометром, г/см3
От -55 до -41	-0,05
От -40 до -26	-0,04
От -25 до -11	-0,03
От -10 до +4	-0,02
От +5 до +19	-0,01
От +20 до +30	0,00
От +31 до +45	+0,01
От +46 до +60	+0,02

Как проверить аккумулятор автомобиля мультиметром

Пошаговая инструкция, которая позволит правильно замерить и узнать плотность батареи, выглядит так:

1. Производится сборка измерителя. Для этого к корпусу мультиметра подключаются провода с крокодилами. Сам тестер перед замером переводится в режим «вольтметра».
2. Поворотный переключатель на устройстве переводится в положение 20 В. В результате тестер будет показывать любые параметры ниже этого порога.
3. Затем кабеля соединяются с клеммными выходами аккумулятора — черный контакт идет на отрицательную клемму, красная — на положительную. Если цвет проводов одинаковый, то следует проверить маркировку непосредственно на корпусе мультиметра. На контактах, где кабеля выходят из тестера, должны быть знаки «-» и «+».
4. Производится мониторинг параметра напряжения и полученные данные сравниваются с нормированными. Если батарея заряжена полностью, то рабочий параметр составит 12,7 вольт, соответственно, зарядка устройства не потребуется. В случае, если полученный параметр составил в диапазоне от 12,1 до 12,4 В, то устройство разряжено наполовину, значит, его плотность не соответствует норме. В остальных случаях требуется детальная диагностика аккумулятора и его подзарядка или замена.

Таблица: плотность электролита при проверке мультиметром

Процент заряженности	Плотность электролита, г/см3	Напряжение аккумулятора, В
100%	1,28	12,7
80%	1,245	12,5
60%	1,21	12,3
40%	1,175	12,1
20%	1,14	11,9
0%	1,10	11,7

Измерение плотности электролита самодельным прибором

Принцип замера зимой или летом с помощью самодельного прибора аналогичный, и такой тестер можно соорудить самостоятельно с учетом следующих нюансов:

1. Основным элементом ареометра является поплавок, с помощью которого производится замер.
2. В качестве резервуара можно использовать стеклянную пробирку или другую похожую емкость.
3. В пробирку насыпается пшено или другое сыпучее вещество, также можно использовать кусок свинца или другой грузик.
4. Затем емкость опускается в воду. В месте, где вода будет по уровень, нужно отметить цифру 1, это связано с тем, что данная жидкость имеет плотность 1 г/см3. Затем производится градуировка величин для других растворов с более высокой плотностью.

Какие значения плотности электролита считают нормой?

Аккумуляторная батарея – химический источник тока, и происходящие в нем превращения носят обратимый характер. Конструкция подобных устройств несложная, они состоят из корпуса, где размещены электроды, сепаратора-конвертора и шины. Закрывается это все крышкой с выходными отверстиями и клеммами. Но аккумулятор не будет работать без электролита. В свинцово-кислотных батареях это раствор серной кислоты, плотность которого измеряется в г/см3. Она пропорциональна концентрации раствора, а обратная зависимость прослеживается относительно температуры жидкости. Проверка плотности щелочного электролита будет проводиться теми автовладельцами, в машине которых используются никель-кадмиевые или никель-железные батареи.

Аккумуляторные батареи для авто

По плотности электролита автомобильного аккумулятора можно определить состояние батареи. Если значение понизилось, то, вероятнее всего, какая-то ячейка с дефектом, произошел обрыв цепи или глубокий разряд АКБ. Для последнего случая пониженная плотность будет во всех ячейках. Если батарея не держит заряд, то следует проверить состояние жидкости внутри нее. Во время работы АКБ вода постепенно испаряется, в результате электролит становится более концентрированным, что тоже негативно сказывается на состоянии агрегата. Эта характеристика влияет на емкость батареи и определяет ее эксплуатационный срок.

Определение плотности электролита автомобильного аккумулятора

Очень важно выдерживать оптимальные показатели плотности электролита в АКБ, которые во многом зависят от климатической зоны. В регионах с холодным макроклиматом плотность кислотного электролита лучше поддерживать в диапазоне 1,27–1,29 г/см3

В средней полосе эти цифры изменятся – 1,25–1,27 г/см3. В более теплых районах нормальная плотность составляет 1,23–1,25 г/см3. Причем при заливке электролита лучше готовить раствор по нижней границе указанных диапазонов. Для щелочного аккумулятора проверка плотности внутреннего содержимого должна показывать 1,19–1,21 г/см3. Перед приготовлением важно уточнять состав, бывают калиевые и натриевые электролиты, для каждого из них будут свои пропорции, чтобы добиться указанного значения.

Мнение эксперта
Руслан Константинов
Эксперт по автомобильной тематике. Окончил ИжГТУ имени М.Т. Калашникова по специальности «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов». Опыт профессионального ремонта автомобилей более 10 лет.

В большинстве случаев электролит представляет собой раствор из серной кислоты и дистиллированной воды примерно в пропорциях примерно 2/1 (60% воды и 40% кислоты). При таком соотношении пластины аккумулятора способны накапливать электрический заряд. Многие знают о плотности электролита, но немногие знают, почему этот параметр меняется от разрядов и зарядов. Когда аккумулятор заряжается, из электролита выводится вода, соответственно процентное соотношение начинает меняться в пользу кислоты. При разряде АКБ наоборот снижается концентрация кислоты, на пластинах она начинает оседать сульфатами. При глубоком разряде то пластины попросту зарастут сульфатами, которые при следующем заряде уже не будут разрушаться, происходит процесс так называемой сульфатации. Это явление опасно тем, что постепенно плотность сильно снизится и зарядка уже не поможет восстановить работоспособность аккумулятора из-за чрезмерной сульфатации.

Не стоит экспериментировать и с повышением плотности, некоторые считают, что проще вовсе использовать концентрированную серную кислоту, например, при эксплуатации автомобиля в условиях критически низких температур. Делать так нельзя, серная кислота является одним из самых мощных растворителей, она попросту может разъесть свинцовые пластины. Превышать плотность более чем на 1,35 г/см3 недопустимо.

Коррекция плотности электролита

Эксплуатация автомобиля подразумевает циклическую нагрузку на АКБ, во время которой катализатор электрохимического процесса изменяет свою структуру. Поскольку электролит состоит из кислоты(35%) и дистиллированной воды(65%), то это соотношение способно изменяться в зависимости от степени заряженности источника энергии. Во время движения транспортного средства генератор постоянно подает на батарею электрический ток.

Когда емкость восстанавливается, начинается процесс электролиза, во время которого электролит закипает и испаряется. Аналогичный процесс происходит при длительной зарядке специальным устройством. Количество воды в растворе уменьшается, из-за чего увеличивается плотность и убавляется объем жидкости. Чтобы восстановить номинальное значение необходимо долить дистиллированную воду в каждую банку батареи.

Причины снижения плотности электролита

Чтобы поддержать работоспособность элемента питания автовладельцы добавляют в батарею дистиллированную воду, забывая проверить показатели плотности. Большая концентрация воды приводит к сильному электролизу, во время которого вместе с водой начинает испаряться серная кислота, что снижает плотность электролита. Со временем содержание кислоты в растворе становится критическим и раствор перестает выполнять функцию катализатора химических процессов, что негативно отражается на функциональности аккумулятора.

Плотность электролита в аккумуляторе летом

Если зимой главная проблема АКБ – снижение емкости, то летом – испарение электролита.

Точнее испаряется вода, повышая постепенно концентрацию раствора кислоты. Если не следить за уровнем, то жидкость оголит верх свинцовых пластин.

Чтобы в жару концентрация кислоты не повышалась слишком сильно (что вредно для пластин), плотность нередко делают меньше на 0,02 г/куб. см, чем это считается оптимальным. Обычно в теплую погоду это не ухудшает запуск двигателя, зато продлевает срок службы аккумулятора.

Выкипанию воды из электролита способствует то, что в подкапотном пространстве, где расположен двигатель, летом очень жарко.

Крышку капота раскаляет солнце, работающий мотор также сильно нагревается.

При высокой температуре токоотдача повышается и АКБ становится способной легко проворачивать стартер даже в том случае, если плотность электролита находится на уровне всего 1,22 г/куб. см (этот уровень считается минимально допустимым для влажного теплого климата).

При испарении воды происходит снижение уровня жидкости в банках, плотность растет. Как результат ускоряются разрушительные процессы платин.

Поэтому летом нужно проверять уровень электролита хотя бы 1 раз в месяц, а лучше 2 раза и периодически доливать в банки дистиллированную воду.

В противном случае произойдет перезаряд из-за высокой плотности электролита, а пластины подвергнутся ускоренной сульфатации.

Летом зарядка с помощью зарядного устройства требуется редко, но тоже применяется. Однако, если вы достали ЗУ, то заодно проверьте состояние АКБ – измерьте уровень электролита в каждой банке, долейте при необходимости дистиллят.

Хотя выкипает в основном вода, но кислота тоже испаряется. Поэтому постоянное добавление дистиллированной воды в раствор в конце концов приведет к падению концентрации.

Это приводит к невозможности батареей держать заряд, и, соответственно, эксплуатировать ее. Чтобы вернуть работоспособность, плотность электролита нужно будет поднять. Для этого требуется проверить ее уровень.