Китайские свинцовые аккумуляторы для фонарей. Обзор и эксплуатация
Довольно много китайских фонарей оснащены свинцово-кислотными AGM аккумуляторами. Даже если надпись на упаковке гордо гласит, что там литий ионный аккумулятор. И лишь только вскрывая коробку, и, обнаруживая вместо маломощного БП обычный сетевой кабель, в голову начинают закрадываться сомнения. В данной заметке я собрал свой опыт ремонта данных фонарей и прочей техники на таких аккумуляторах.
Определение типа аккумулятора
У вас есть условный фонарь со сдохшим в ноль аккумулятором без маркировки, который уже даже не берет заряд. Напомню, что AGM — это обычные свинцово кислотные аккумуляторные батареи, только вместо раствора электролита там гель. А там где батареи, там и ячейки. Напряжение одной ячейки свинцово-кислотного аккумулятора составляет примено 2.1 В. Таким образом чтобы понять, что за чудо жило у вас в фонаре, можно просто посчитать количество ячеек, которое равно числу пробок под крышечкой(см. рис. ниже) и умножить на 2.1 . Или померять напряжение на клеммах от зарядного устройства идущих к батарее. Или пытататься запитывать устройство от 2 В, 4 В, 6 В, 9 В — пока не заработает как надо. Почему последняя цифра 9 В, а не 8? Потому что найти блок питания на 9 В или батарею типа Крона гораздо проще, а китайщине погрешность в 1 вольт в принципе по барабану.
Если у вас осталось живое зарядное устройство, то меряйте напряжение на клеммах аккумулятора в момент когда оно включено. Повторяю, аккумулятора, не зарядного устройства.
Чаще всего вам придется иметь дело с аккумулятором на 4 Вольта и 1.2 Ампер час. Они самые частые немаркированные гости в китайских фонарях. Назовем их условно типоразмером DT 401, если брать у нас. И «4v 1200 mAh» — если брать на алиэкспрессе. Уточняйте габариты в миллиметрах, на всякий случай. Они обычно отличаются не сильно, но если есть жесткое посадочное место под аккумулятор, то проверьте дважды.
Чего ожидать от аккумулятора
По моему опыту, китайские нонеймовые DT 401 дохнут примерно через год-полтора после покупки устройства. Это не зависит от количества циклов заряда-разряда, частоты пользования устройством. Не знаю правильно ли это назвать, но аккумуляторы «высыхают», но об этом позже. Или у них внутри просто отваливается пластина или что там есть.
Стоит ли покупать устройства с такими аккумуляторами? Да, вполне. Что касается фонарей, то там порой даже встречаются нормальные схемы запитки диодов через ШИМ. Сами устройства в принципе иногда даже неплохи и эргономичны. И если оно вам нравится и вы им планируете пользоваться долго, то переделка устройства под литиевые банки типоразмера 18650 и зарядную плату к ним — отличный выбор. Платы гуглятся на алиэкспрессе по «lithium microusb charge», с сортировкой цены по возрастанию и стоят копейки. Тем более внутренности некоторых устройств как будто намекают — корпус лился из расчета как под литий так и под AGM.
Однако переделка изделий со сдохшим свинцовым АКБ под литий не всегда экономически оправдана. В общем случае — это переделка места под разъем mini/micro usb, который обычно уже есть на платах-контроллерах заряда Li-Ion аккумуляторов. К тому же сама литиевая банка. Если вы из разряда тыжпрограммист, которому все знакомые носят на ремонт такой китайский шлак, то целесообразней затариться несколькими DT 401 и просто их менять. Или восстанавливать.
Восстановление свинцового аккумулятора для фонаря
Я не призываю вас это делать. Возможно этот метод неправильный и даже опасный, но я пользовался им десятки раз и он работает. Он продлевает жизнь нерабочего аккумулятора минимум на полгода при тех же условиях эксплуатации(емкость не замерял, но верить что там изначально были честные 1200 mAH тоже смешно). Работет как на аккумуляторах показывающих напряжение 0 вольт(не всегда) так и на вроде бы еще живых. Все делаете на свой страх и риск. Вздутые аккумуляторы восстанавливать не следует — из-за деформации могли появиться малозаметные трещины, через которые доливаемая вода можно отправиться гулять по корпусу, что недопустимо для переносного устройства со встроенным «блоком питания» без гальванической развязки.
Последовательность действий для аккумулятора 4v 1200 mAh:
Отключить зарядное устройство. По возможности отпаять аккумулятор от цепи устройства.
Отодрать крышечку аккумулятора чем-то острым. Снять резиновые пробки.
Взять дистилированную воду, если устройство вам не очень дорого, то можно и обычную, какое-то время тоже поработает. В каждое из отверстий влить по одному 3 кубовому шприцу воды. Делать это нужно с иголкой. Если вы просто начнете лить в верх отверстия, вода сразу пойдет наружу. Вам нужно несильно надавливая найти место, куда игла относительно легко проскочит примерно на треть-половину высоты аккумулятор. Теперь медленно вливайте воду.
Желательно закрыть аккумулятор пробками и дать постоять сутки. Если этого не сделать, то он будет сильнее кипеть при первой зарядке и разбрызгивать воду.
Первая зарядка с открытыми пробками. В вертикальном положении. Из дырочек может выходить вода и пузырьки. Отсасывайте ее иглой шприца и из ванночки вокруг отверстий. Примерно через 3 часа отключите аккумулятор от зарядки. Переверните, чтобы слить лишнюю воду емкость и постучите сверху пару раз, убедившись что из батареи больше не капает. Насухо вытрите ванночку и аккумулятор. Закройте отверстия пробками, поверх них поставьте крышечку.
Внимательно проверяете концы проводов что были припаяны к клеммам. Они сильно корродируют, от серной кислоты, сделайте зачистку перед пайкой. Впаиваете аккумулятор обратно в фонарь. Устройство готово к эксплуатации.
Почему в 21 веке у нас AGM в фонариках?
Штош, хороший вопрос. Пока теслы уже отказываются от 18650 как наборных элементов батареи в пользу более новых, мы все еще имеем кучу дешевой электроники на базе свинца. AGM сравнимой емкости все еще раза в полтора дешевле лития. В отличие от лития зарядное устройство для AGM гораздо примитивнее и собирается на обычной рассыпухе, в простейшем случае на одних конденасаторах, резисторах и диодах . Типоразмер AGM в 2 раза больше 18650, но для многих устройств это не критично. Так и живем.
Как восстановить аккумулятор светильника
У всех аккумуляторов есть срок годности, с многочисленными циклами заряда-разряда и множеством проработанных часов аккумулятор теряет свою емкость и держит заряд все меньше и меньше.
Со временем емкость аккумулятора настолько падает что дальнейшая его эксплуатация стает невозможна.
Вероятно у многих уже накопились аккумуляторы от бесперебойников (UPS), систем сигнализаций и аварийного освещения.
В множестве бытовой и офисной техники находятся свинцово-кислотные аккумуляторы, и в независимости от марки аккумулятора и технологии производства, будь то обычный обслуживаемый автомобильный аккумулятор, AGM, гелевий (GEL) или маленький аккумулятор от фонарика, все они имеют свинцовые пластины и кислотный электролит.
По окончание эксплуатации такие аккумуляторы выбрасывать нельзя потому как они содержат свинец, в основном их ждет судьба утилизации где свинец извлекают и перерабатывают.
Но все же, не смотря на то что такие аккумуляторы в основном «необслужываемые», можно попытаться их восстановить вернув им прежнюю емкость и использовать еще некоторое время.
В этой статье я расскажу о том как восстановить 12вольтовый аккумулятор от UPSa на 7ah, но способ подойдет для любого кислотного аккумулятора. Но хочу предупредить что данные меры не следует производить на полностью рабочем аккумуляторе, так как на исправном аккумуляторе добиться восстановления емкости можно всего лишь правильным способом зарядки.
Итак берем аккумулятор, в данном случае старый и разряженный, поддеваем отверткой пластмассовою крышку. Скорее всего она точечно приклеена к корпусу.
Подняв крышку видим шесть резиновых колпачков, их задача не обслуживание аккумулятора, а стравливания образующихся при зарядке и работе газов, но мы воспользуемся ними в наших целях.
Снимаем колпачки и в каждое отверстие, с помощью шприца, наливаем 3мл дистиллированной воды, следует заметить что другая вода не годится для этого. А дистиллированную воду можно легко найти в аптеке или на авторынке, в самом крайнем случае может подойти талая вода от снега или чистая дождевая.
После того как мы долили воду, ставим аккумулятор на зарядку и заряжать его будем с помощью лабораторного (регулируемого) блока питания.
Подбираем напряжения пока не появляются какие то значения зарядного тока. Если аккумулятор в плохом состояние то зарядного тока может не наблюдаться, поначалу, вообще.
Напряжения надо повышать, пока не появится зарядный ток хотя бы в 10-20мА. Добившись таких значений зарядного тока нужно быть внимательным, так как ток будет со временем расти и придется постоянно уменьшать напряжение.
Когда ток дойдет до 100мА дальше напряжения уменьшать не надо. А когда ток заряда дойдет до 200мА нужно отключить аккумулятор на 12 часов.
Дальше снова подключаем аккумулятор на зарядку, напряжение должно быть таким чтоб ток зарядки для нашего 7ah аккумулятора был в 600мА. Также, постоянно наблюдая, поддерживаем заданный ток на протяжении 4 часов. Но смотрим за тем чтоб напряжение зарядки, для 12вольтового аккумулятора, было не больше 15-16 вольт.
После зарядки, спустя примерно час, аккумулятор нужно разрядить до 11 вольт, сделать это можно с помощью любой 12вольтовой лампочки (например на 15ват).
После разрядки аккумулятор нужно снова зарядить с током в 600мА. Лучше всего проделать такую процедуру несколько раз, то есть несколько циклов заряд-разряд.
Скорее всего вернуть номинальную емкость аккумулятору не получится, так как сульфатация пластин уже понизила его ресурс, а к тому же имеют место быть и другие пагубные процессы. Но аккумулятор можно будет дальше использовать в штатном режиме и емкости для этого будет достаточно.
По поводу быстрого износа аккумуляторов в бесперебойниках, было замечено следующие причины. Находясь в одном корпусе с бесперебойником, аккумулятор постоянно поддается пассивному нагреву от активных элементов (силовых транзисторов) которые кстати говоря нагреваются до 60-70 градусов! Постоянный прогрев аккумулятора ведет к быстрому испарению электролита.
В дешевых, а порой и даже некоторых дорогих моделях UPSов отсутствует термокомпенсация заряда, то есть напряжение заряда выставлено на 13,8 вольта, но это допустимо для 10-15градусов, а для 25 градусов, а в корпусе порой и намного больше, напряжение заряда должно быть максимум 13,2-13,5 вольта!
Хорошим решением будет вынести аккумулятор за пределы корпуса, если хотите продлить его срок службы.
Также сказывается «постоянный маленький под заряд» бесперебойником, 13.5 вольтами и токе в 300мА. Такая подзарядка призводит к тому что когда кончается активная губчатая масса внутри аккумулятора то начинается реакция в его электродах что призводит к тому что свинец токоотводов на (+) становится коричневым (PbO2) а на (-) стает «губчатым».
Таким образом, при постоянном пере заряде, мы получаем разрушение токоотводов и «кипение» электролита с выделением водорода и кислорода, что приводит к увеличению концентрации электролита, что опять способствует разрушению электродов. Получается такой замкнутый процесс что призводит быстрому расходу ресурса аккумулятора.
Кроме того такой заряд (пере заряд) большим напряжением и током от которого электролит «кипит» — переводит свинец токоотводов в порошковый оксид свинца который со временем осыпается и может даже замыкать пластины.
При активном использование (частом заряде), рекомендуется раз в год доливать в аккумулятор дистиллированную воду.
Доливать только на полностью заряженный аккумулятор с контролем как уровня электролита так и напряжения. Некоем случае не переливать, лучше ее не долить потому как назад отбирать ее нельзя, потому что отсасывая электролит вы лишаете аккумулятор серной кислоты и в последствие концентрация меняется. Думаю понятно что серная кислота нелетучая поэтому в процессе «кипения» во время зарядки, она вся остается внутри аккумулятора — выходит только водород и кислород.
На клеммы подключаем цифровой вольтметр и шприцем на 5мл с иглой заливаем в каждую банку по 2-3мл дистиллированной воды, одновременно светя внутрь фонариком чтобы остановиться если вода перестала впитываться — после заливки 2-3мл смотрите в банку — увидите как вода быстро впитывается, а напряжение на вольтметре падает (на доли вольта). Повторяем доливку для каждой банки с паузами на впитывание по 10-20сек(примерно) до тех пор пока не увидите что «стекломаты» уже влажные — то есть вода уже не впитывается.
После доливки осматриваем нет ли перелива в каждой банке аккумулятора, вытираем весь корпус, устанавливаем на место резиновые колпачки и приклеиваем на место крышку.
Так как аккумулятор после доливки показывают примерно 50-70% зарядки, вам надо его зарядить. Но зарядку нужно осуществлять или регулируемым блоком питания или же бесперебойником или штатным устройством, но под присмотром, то есть во время зарядки необходимо пронаблюдать за состоянием аккумулятора (нужно видеть верх аккумулятора). В случае с бесперебойником, для этого придется сделать удлинители и вывести аккумулятор за пределы корпуса UPSa.
Под аккумулятор подстелем салфетки или целлофановые мешочки, заряжаем до 100% и смотрим, не протекает из какой либо банки электролит. Если вдруг такое произошло, прекращаем зарядку и убираем салфеткой подтеки. С помощью салфетки смоченной в растворе соды — очищаем корпус, все впадины и клеммы куда попал электролит, для того чтоб нейтрализовать кислоту.
Находим банку откуда произошло «выкипание» и смотрим, если в окошке видно электролит, отсасываем излишки шприцем, а потом аккуратно и плавно заправляем этот электролит обратно внутрь волокна. Часто случается что электролит после доливки не равномерно впитался и вскипел вверх.
При повторной зарядке наблюдаем за аккумулятором как описано выше и если «проблемная» банка аккумулятора снова начнет «изливаться» при зарядке, излишки электролита придется удалить из банки.
Также под осмотром следует проделать хотя бы 2-3 полных цикла разряда-заряда, если все прошло отлично и нет никаких подтеков, аккумулятор не греется (легкий нагрев при заряде не в счет), то аккумулятор можно собирать в корпус.
Ну а теперь рассмотрим особо кардинальные способы реанимации свинцово-кислотных аккумуляторов
Из аккумулятора сливается весь электролит, а внутренности промываются сначала пару раз горячей водой, а потом уже горячим раствором соды (3ч.л соды на 100мл воды) оставив в аккумуляторе раствор на 20 минут. Процесс можно повторить несколько раз, а вконце хорошенько промыв от остатков раствора соды — заливают новый электролит.
Дальше аккумулятор сутку заряжают, а спустя, в течение 10 дней, по 6 часов вдень.
Для автомобильных аккумуляторов током до 10 ампер и напряжением 14-16 вольт.
Второй способ это обратная зарядка, для этой процедуры понадобится мощный источник напряжения, для автомобильных аккумуляторов например сварочный аппарат, рекомендуемый ток — 80ампер напряжением 20 вольт.
Делают переполюсовку, то есть плюс к минусу а минус к плюсу и на протяжение пол часа «кипятят» аккумулятор с его родным электролитом, после чего электролит сливают и промывают аккумулятор горячей водой.
Дальше заливают новый электролит и соблюдая новую полярность, на протяжение сутки заряжают током 10-15 ампер.
Но самый эффективный способ делается с помощью хим. веществ.
Из полностью заряженного аккумулятора сливают электролит и после неоднократной промывки водой, заливают аммиачный раствор трилона Б (ЭТИЛЕНДИАМИНТЕТРАУКСУСНОКИСЛОГО натрия), содержащий 2 весовых процента трилона Б и 5 процентов аммиака. Происходит процесс десульфатации на протяжение 40 — 60 минут, на протяжение которого с небольшими брызгами выделяется газ. По прекращению такого газообразования можно судить о завершение процесса. При особо сильной сульфатации аммиачный раствор трилона Б следует залить снова, убрав перед этим отработавший.
Вконце процедуры внутренности аккумулятора тщательно промывают несколько раз дистиллированной водой и заливают новый электролит нужной плотности. Аккумулятор заряжают стандартным способом до номинальной емкости.
По поводу аммиачного раствора трилона Б, его можно разыскать в химических лабораториях и хранить в герметичных емкостях в темном месте.
А вообще если интересно то состав электролита которые выпускают фирмы Lighting, Electrol, Blitz, akkumulad, Phonix, Toniolyt и некоторые другие, это водный раствор серной кислоты (350-450гр. на литр) с прибавлением сернокислых солей магния, алюминия, натрия, аммония. В составе электролита фирмы Gruconnin кроме того содержатся калиевые квасцы и медный купорос.
После восстановления аккумулятор можно заряжать обычным для данного типа способом (например в UPSe) и не допускать разряда ниже 11вольт.
В многих бесперебойниках присутствует функция «калибровка АКБ» с помощью которой можно осуществлять циклы разряд-заряда. Подключив на выходе бесперебойника нагрузку в 50% от максимума ИБП, запускаем эту функцию и бесперебойник разряжает АКБ до 25% а потом заряжает до 100%
Ну а на совсем примитивном примере зарядка такого аккумулятора выглядит так:
На аккумулятор подается стабилизированное напряжение 14.5 вольта, через проволочный переменный резистор большой мощности или через стабилизатор тока.
Ток заряда расчсчитывается по простой формуле: емкость аккумулятора разделяем на 10, например для аккумулятора в 7ah будет — 700мА. И на стабилизаторе тока или с помощью переменного проволочного резистора необходимо выставить ток в 700мА. Ну а в процессе зарядки ток начнет падать и нужно будет уменьшать сопротивления резистора, со временем ручка резистора придет до упора в начальное положение и сопротивление резистора будет равно нулю. Ток будет дальше постепенно уменьшатся до нуля пока напряжение на аккумуляторе не станет постоянным — 14.5 вольта. Аккумулятор заряжен.
Дополнительную информацию по «правильной» зарядке аккумуляторов можно найти здесь.
Что здесь можно увидеть. Намазка (-) пластины (она «серая» по цвету) полностью высохла от постоянного под заряда, который производится в бесперебойнике.
Светлая пластина вся в сульфате свинца, происходит такое от неравномерного использования емкости каждой банки аккумулятора и соответственно отсутствие добивки емкости.
Отдельная «банка» батарея аккумулятора подвергалась постоянному недозаряду и в результате покрыта сульфатами, ее внутреннее сопротивление росло с каждым глубоким циклом, чтоб привело к тому что, во время заряда она стала «закипать» раньше всех, из-за потери емкости и выведения электролита в нерастворимые сульфаты.
Плюсовые пластины и их решетки превратились по консистенции в порошок, в следствие постоянного подзаряда бесперебойником в режиме «стенд-бай».
Свинцово кислотные аккумуляторы кроме автомобилей, мотоциклов и разнообразной бытовой техники, где только не встречаются и в фонариках и в часах и даже в самой мелкой электронике. И если вам попал в руки такой «нерабочий» свинцово-кислотный аккумулятор без опознавательных знаков и вы не знаете какое напряжение он должен выдавать в рабочем состояние. Это легко можно узнать по количеству банок в аккумуляторе. Отыщите защитную крышку на корпусе аккумулятора и снимите ее. Вы увидите колпачки для стравливание газа. по их количеству станет понятно на сколько «банок» данный аккумулятор.
1 банка — 2вольта (полностью заряженная — 2.17 вольта), то есть если колпачка 2 значит аккумулятор на 4 вольта.
Полностью разряженная банка аккумулятора должна быть не ниже 1.8 вольта, ниже разряжать нельзя!
Ну а вконце дам небольшую идею, для тех кому не хватает средств на покупку новых аккумуляторов. Найдите в вашем городе фирмы которые занимаются компьютерной техникой и УПСами (бесперебойниками для котлов, аккумуляторами для систем сигнализаций), договоритесь с ними чтоб они не выбрасывали старые аккумуляторы от бесперебойников а отдавали вам возможно по символической цене.
Практика показывает что половина AGM (гелевых) аккумуляторов можно восстановить если не до 100% то до 80-90% точно! А это еще пару лет отличной работы аккумулятора в вашем устройстве.