Fehlfunktionen von Blei-Säure-Batterien und deren Behebung
1. Eine erhöhte Selbstentladung äußert sich in einem Kapazitätsverlust.
Die normale Selbstentladung ist das Ergebnis galvanischer Prozesse in der Batterie aufgrund von Verunreinigungen im Elektrodenmaterial und im Elektrolyten und beträgt in der Regel nicht mehr als 0,7 % der Kapazität pro Tag. Eine erhöhte Selbstentladung bei tragbaren Batterien ist auf das Austreten von Strom an der Außenfläche von Deckeln und Behältern zurückzuführen, die beim unvorsichtigen Befüllen oder beim Entweichen von Gas mit Elektrolyt benetzt sind. Die Selbstentladung aus diesem Grund kann, insbesondere wenn die Oberfläche zusätzlich mit Staub verunreinigt ist, so groß sein, dass der Akku innerhalb von 10-20 Tagen vollständig entladen ist.
Um eine Selbstentladung zu verhindern, muss die Oberfläche mit einem mit destilliertem Wasser angefeuchteten Lappen gereinigt und anschließend mit einer alkalischen 10 %igen Lösung aus Soda oder Ammoniak (Ammoniakwasser) neutralisiert werden: Befeuchten Sie den Lappen mit der Lösung und wischen Sie ihn gründlich ab Oberfläche der Deckel und des Geschirrs. In diesem Fall müssen Sie sorgfältig darauf achten, dass die alkalische Lösung nicht in die Batterie gelangt und den Elektrolyten verunreinigt.Nach der Neutralisation wird das Geschirr erneut mit einem feuchten Tuch abgewischt und anschließend trocken gewischt.
Wenn nach dem Abwischen der Oberfläche die Selbstentladung nicht nachgelassen hat, ist es notwendig, den Elektrolyten aus der Batterie zu analysieren und, wenn schädliche Verunreinigungen in Mengen gefunden werden, die das zulässige Maß überschreiten, die Batterie zu entladen und den Elektrolyten auszutauschen. Nach dem Einfüllen des Elektrolyten wird jede Zelle mit destilliertem Wasser gegossen und 1 Stunde lang stehen gelassen. Dann wird das Wasser ausgegossen, die Zelle erneut mit Wasser übergossen und ein schwacher Strom fließt 2 Stunden lang durch die Batterie – etwa 1/10 des Normalstroms. Danach wird das Wasser ausgegossen, die Batterie mit destilliertem Wasser gespült, mit einem Elektrolyten normaler Dichte gefüllt und mit einer normalen Ladung mit einem Strom von 0,1 C20 aufgeladen.
Elektrolytverunreinigung. Eine Verringerung der Kapazität und eine erhöhte Selbstentladung von Batterien treten häufig aufgrund von Verunreinigungen im Wasser auf, das den Batterien zugesetzt wird, oder in der Säure, die zur Herstellung des Elektrolyten verwendet wird. Bei Verstößen gegen die Reparaturtechnik gelangen häufig Verunreinigungen in die Batterie, beispielsweise beim Löten von Jumpern mit POS-Lot, bei längerem Kontakt blanker Kupferdrähte mit mit Elektrolyt befeuchteten Batteriedeckeln usw.
Das Vorhandensein einiger schädlicher Verunreinigungen kann durch äußere Anzeichen festgestellt werden:
- Chlor – der Geruch von Chlor in der Nähe der Elemente und die Ablagerung eines hellgrauen Sediments am Boden des Gefäßes;
- Kupfer – spürbare Gasfreisetzung im Ruhezustand und bei konstantem Laden;
- Mangan – während des Ladevorgangs nimmt der Elektrolyt eine hellrote Farbe an;
- Eisen und Stickstoff sind nicht äußerlich erkennbar und können nur durch chemische Analyse nachgewiesen werden.
In allen Fällen, in denen unzulässige Verunreinigungen im Elektrolyten festgestellt werden, muss dieser ausgetauscht werden. Entladen Sie dazu die Batterie, gießen Sie den Elektrolyten aus, füllen Sie sie mit destilliertem Wasser, überprüfen Sie sie auf Chlorfreiheit, und laden Sie sie 1 Stunde lang mit einem schwachen Strom von 0,05 C10 auf. Anschließend das Wasser ablassen, mit hochwertigem Elektrolyt auffüllen und mit normalem Ladestrom laden.
Zellverzögerung ist durch niedrige Spannung sowie eine geringere Dichte des Elektrolyten einzelner Zellen im Vergleich zu anderen gekennzeichnet und entsteht normalerweise durch unzureichende Ladespannung, das Anfangsstadium der Sulfatierung der Platte, Kurzschluss und das Vorhandensein schädlicher Verunreinigungen in der Elektrolyt .Wenn eine Verzögerung festgestellt wird, muss der Elektrolyt unbedingt auf das Vorhandensein von Chlor, Eisen und Kupfer analysiert werden. Im Nichtanlauffall wird der Fehler durch Ladungsausgleich oder Erhöhung der Erhaltungsspannung behoben.
Wenn die Verzögerung nicht durch Aufladen der nacheilenden Zelle von einer externen Quelle beseitigt werden kann, werden die nacheilenden Zellen von der Batterie getrennt und aufgeladen, bis ihre Kapazität wiederhergestellt ist.
2. Kurzschlüsse im Inneren der Batterien entstehen vor allem bei der Zerstörung der Separatoren und durch die Ansammlung von schwammigem Blei an den Plattenrändern.
Ursache für einen Kurzschluss ist oft ein hoher Sedimentspiegel am Boden der Gefäße, der bis zum unteren Rand der Elektroden leitende Brücken zwischen ihnen bildet.
Um Kurzschlüsse zu beseitigen, ist es notwendig, den Akku mit einem 10-stündigen Entladestrom auf die Endspannung zu entladen und die Zelle zu zerlegen.Nach der Beseitigung des Kurzschlusses – Austausch beschädigter Separatoren, Abschneiden der Ablagerungen auf den Platten mit einem Messer, Reinigen des Geschirrs und Entfernen des Sediments, Waschen der Platten – wird die Zelle zusammengebaut und im formativen Lademodus geladen.
3. Die Zerstörung der Platten ist durch Zerfall und Abfall der aktiven Masse sowie Korrosion der Gitter gekennzeichnet.
Charakteristische Anzeichen für die Zerstörung der Platten sind ein starker Abfall der Batteriekapazität, eine kurze Entladezeit und ein schneller Anstieg der Elektrolytdichte auf den Normalwert während des Ladevorgangs. Der Elektrolyt wird trüb und braun. Der Grund für die Zerstörung der Platten ist Systemaufladung, hohe Strombelastungen und Temperaturanstieg. Auch systematisches Laden mit zu kleinen Strömen kann zur Zerstörung der Platten führen. Auch die Sulfatierung der Platten führt zu deren Zerstörung, da Bleisulfat ein größeres Volumen hat als Bleiperoxid und Bleischwamm.
Batterien mit beschädigten Platten sind nicht für den Betrieb geeignet und müssen ausgetauscht werden.
4. Die Sulfatierung der Platten ist die häufigste und gefährlichste Beschädigung der Batterie.
Wie oben erwähnt ist die Bildung von Bleisulfat (Bleisulfat) PbSO4 eine normale Folge des Batteriebetriebs. Im Normalmodus erzeugtes Bleisulfid weist eine feine Kristallstruktur auf. Aufgrund der Selbstentladung bei inaktiver Batterie, insbesondere bei erhöhter Temperatur und Dichte des Elektrolyten, sind die PbSO4-Kristalle groß. Vorbehaltlich der Regeln der Batterielagerung zerfallen die Kristalle dennoch unter dem Einfluss normaler Ladung.
5.Eine tiefe Sulfatierung ist in der Regel das Ergebnis einer unsachgemäßen Verwendung von Batterien und hat folgende Hauptursachen:
- unzureichende Ladespannung und Ladestrom;
- erhöhte Selbstentladung durch Kurzschluss in den Elementen;
- das Vorhandensein schädlicher Verunreinigungen im Elektrolyten;
- übermäßige Konzentration und hohe Temperatur des Elektrolyten;
- systematische Unterladung von Batterien, die im „Lade-Entlade“-Modus betrieben werden;
- systematische Tiefentladungen;
- häufiges Laden mit hohen Strömen;
- längeres Belassen einer entladenen Batterie ohne Aufladen;
- Eine lange Zeitspanne (mehr als 6 Stunden) zwischen dem Befüllen einer neuen, nicht trockenen Batterie mit Elektrolyt und dem Beginn des Ladevorgangs.
Unter dem Einfluss dieser Faktoren wandelt sich das Bleisulfat auf den Platten in eine grobe Kristallstruktur um und bildet eine durchgehende Kruste aus Bleisulfat. Eine intensive Sulfatbildung kommt es auch dann, wenn mit Elektrolyt befeuchtete Platten durch die Freilegung der Platten aufgrund des verminderten Elektrolytspiegels mit Luft in Berührung kommen. Grobes kristallines Sulfat zersetzt sich bei normaler Ladung nicht mehr und die Sulfatierung soll irreversibel sein.
Die aktive Masse positiver Platten, die einer übermäßigen Sulfatierung ausgesetzt sind, nimmt einen hellbraunen Farbton mit weißen Sulfatflecken an. Manchmal bleibt die Farbe dunkel, aber das Vorhandensein von grobkristallinem Sulfat wird durch die harte, raue Oberfläche angezeigt. Die aktive Masse der sulfatierten Positivplatte reibt sich wie Sand zwischen den Fingern.
Die Oberfläche der Negativplatten ist mit einer durchgehenden Bleisulfatschicht überzogen. Das aktive Material wird hart und rau, als ob es sich sandig anfühlt. Wenn Sie mit einem Messer darauf zeichnen, ist auf der Oberfläche der Platten kein klarer Metallstreifen zu sehen.
Da grobkristallines Sulfat ein schlechter elektrischer Stromleiter ist, erhöht sich bei irreversibler Sulfatierung der Innenwiderstand der Zelle. Dadurch steigt die Ladespannung auf 3 V und die Entladespannung sinkt dramatisch. Große Kristalle verstopfen die Poren der aktiven Masse, wodurch das Eindringen des Elektrolyten in die inneren Schichten erschwert wird. Die Batteriekapazität wird viel geringer als normal. Diese Anzeichen sind typisch für Sulfatbatterien.
6. Übermäßige Schlammproduktion.
Bei Verunreinigung des Elektrolyten mit Eisen und Salpetersäure und deren Salzen sowie bei Kurzschluss und unsachgemäßem Betrieb (starke Überlastung und Tiefentladung) fallen Partikel der aktiven Masse von den Platten und bilden einen Niederschlag (Sediment), der , auf Platten aufsteigend, kann einen Kurzschluss verursachen.
Charakteristische Anzeichen und Gründe für das Auftreten von Sedimenten.
Entsprechend den Gründen, die zu einer verstärkten Sedimentabscheidung geführt haben, sollten Maßnahmen zu deren Entfernung ergriffen werden.
Sedimente werden aus offenen Gefäßen mit einer Pumpe oder einem Siphon entfernt, indem der trübe Elektrolyt mit einem Glasstab aus zuvor auf 50-60 % ihrer Kapazität entladenen Zellen gepumpt wird. Dabei ist darauf zu achten, dass kein Kurzschluss mit Sedimentpartikeln entsteht. Nach der Evakuierung sollten die Elemente mit destilliertem Wasser gespült werden.
Anstelle des eingegossenen Elektrolyten wird sauberer in die Gläser gegossen, da man blanke Teller nicht lange an der Luft halten kann.
Einmal im Jahr werden Sedimente aus Gerätebatterien entfernt, indem die Platten zerlegt und die Behälter und Platten der zuvor entladenen Batterie gespült werden.
7. Vertauschen Sie die Polarität der Batterie.
Wenn die Batterie aus in Reihe geschalteten Zellen unterschiedlicher Kapazität besteht oder einige der Zellen geschnittene oder sulfatierte Platten haben, können beim Entladen der Batterie die Zellen mit geringerer Kapazität auf Null entladen werden, während der Rest trotzdem entladen wird aktuell. Dieser Strom, der von negativ nach positiv durch die entladenen Zellen fließt, beginnt, sie in die entgegengesetzte Richtung aufzuladen (die negative Platte wird positiv und die positive Platte wird negativ). Dabei entsteht in den Platten eine Mischung aus Bleidioxid und Bleischwamm, es kommt zu einer starken Selbstentladung und es entsteht Sulfatierung.
Negativplatten verdunkeln sich und quellen stark auf. Solche Elemente sollten aus der Batterie herausgeschnitten und mehreren Trainingsstößen und Aufladungen ausgesetzt werden.
Eine Polaritätsumkehr kann auch auftreten, wenn die Batterie versehentlich an die entgegengesetzten Pole (Plus an Minus, Minus an Plus) von Lademotorgeneratoren oder Gleichrichtern alter Bauart angeschlossen wird, die keinen Schutz gegen falsches Schalten haben. Der korrekte Anschluss des Ladeakkus muss sorgfältig überwacht werden. Ein rechtzeitig bemerkter Fehler kann korrigiert werden. Durch das Umschalten des Akkus in den richtigen Lademodus wird die Polaritätsumkehr der Elektroden vermieden.
Wenn die Polaritätsumkehr durch längeres falsches Einschalten verursacht wird, müssen 2-3 „Lade-Entlade-Lade“-Zyklen durchgeführt werden. In besonders ungünstigen Fällen erhält die polarisierte Batterie ihre Kapazität nicht zurück und zerfällt vollständig.
8. Ein verringerter Isolationswiderstand der Batterie führt zu Selbstentladung.
Sie tritt am häufigsten aufgrund einer Verschmutzung der Batterieoberfläche, des Eindringens von Elektrolyt in die Deckel und Außenwände der Gefäße sowie in die Gestelle auf. Wenn festgestellt wird, dass Elektrolyt aus Rissen im Tank austritt, muss dieser ersetzt werden.
Risse im Dichtungsmastix werden durch Schmelzen mit der kleinen Flamme eines Gasbrenners oder einer Lötlampe repariert.
Achtung: Arbeiten müssen außerhalb des Batteriefachs durchgeführt werden. Die Batterie sollte entladen, 1-2 Stunden lang mit geöffneten Kappen in Ruhe gelassen und dann mit Luft ausgeblasen werden, um Restgase zu entfernen und die Explosion des explosiven Gemisches zu verhindern. Das Schmelzen muss sorgfältig erfolgen, damit sich die Ränder der Tanks und Deckel nicht entzünden.
9. Risse in Ebonit-Monoblöcken und -Gefäßen.
Schäden an Monoblöcken und Behältern führen zum Austreten von Elektrolyt, zur Verunreinigung des Batteriefachs und schaffen Bedingungen für die Selbstentladung der Batterie. Darüber hinaus sind Schwefelsäuredämpfe schädlich für das Servicepersonal. Besonders gefährlich für Batterien sind Risse in den Zellzwischenwänden von Monoblöcken. Der elektrolytische Kontakt zwischen benachbarten Zellen schafft Wege für eine verbesserte Selbstentladung. Bei großen Rissen erreicht der Selbstentladungsstrom einen Kurzschlusswert, die Batteriespannung sinkt um 4 V und die Elektroden werden sulfatiert oder vollständig zerstört.
Beschädigte Monoblöcke von Starterbatterien sind in der Regel nicht reparaturfähig, insbesondere wenn Risse in den Trennwänden der Zwischenelemente vorhanden sind. Wenn es nicht möglich ist, den Monoblock durch einen neuen zu ersetzen, kann die Reparatur wirksam sein, wenn die Batterie unter stationären Bedingungen verwendet wird (ohne Stößen und Erschütterungen ausgesetzt zu sein).
Der zu reparierende Monoblock wird reichlich mit fließendem Wasser gewaschen und 3-4 Stunden bei Raumtemperatur getrocknet. Das Trocknen in Schränken bei einer Temperatur von nicht mehr als 60 ° C ist zulässig.
Um Durchgangsrisse abzudichten, werden diese an den Rändern mit einem Bohrer mit einem Durchmesser von 3-4 mm aufgebohrt. Die Risse werden mit einer Feile oder einem Meißel auf eine Tiefe von 3-4 mm geschnitten. Bei Monoblöcken mit säurebeständigen Einlagen erfolgt das Bohren und Ausschneiden von Rissen nur bis in die Tiefe der Asphaltmischung und nur von außen. Die Ebonitblöcke werden von beiden Seiten geschnitten. Der angeschnittene Riss wird mit Schleifpapier gereinigt, bis auf beiden Seiten des Risses eine raue Oberfläche mit einer Breite von 10-15 mm entsteht. Anschließend werden die gereinigten Stellen mit einer in Aceton getränkten Serviette entfettet und 5-6 Minuten getrocknet.
Der reparierte Monoblock muss mit einem speziellen Gerät auf Dichtheit geprüft werden.
Bei der Überprüfung der Monoblöcke auf Beschädigungen ist besondere Vorsicht geboten und auf keinen Fall die beiden Elektroden in den Händen gehalten, da dies zu einem Stromschlag führen kann.
Nachlöten und Richten von Platinen
Wenn die Platten durch unsachgemäße Bedienung, Elektrolytverunreinigung oder Kurzschluss stark verformt sind (insbesondere positiv), ist eine Sortierung der Batterien und ein Richten der Platten erforderlich. Dies sollte durch Entladen der Batterien erfolgen.Die negativen Platten müssen sofort in destilliertes Wasser getaucht werden, um die Säure von ihnen zu entfernen, und nur durch zwei- oder dreimaliges Wechseln des Wassers können sie an der Luft gehalten werden. Geladene negative Platten in der Luft werden sehr heiß und unbrauchbar.
Achten Sie beim Entfernen der positiven Platten darauf, die negativen Platten nicht zu berühren. Zur Ausrichtung werden die geschnittenen Positivplatten zwischen zwei glatte Bretter gelegt und anschließend schrittweise und vorsichtig beschwert. Auf keinen Fall sollten Sie mit einem Hammer schlagen und kräftig auf die Platten drücken, da diese aufgrund ihrer Zerbrechlichkeit brechen können.
Das Anlöten der Platten im Batteriefach während des Ladevorgangs ist strengstens untersagt! Sie können frühestens zwei Stunden nach Ladeende und unter ständiger Belüftung gelötet werden.
Das Löten der Anschlüsse stationärer Batterien sollte mit einer Wasserstoffflamme oder einem elektrischen Holzkohleofen erfolgen. Diese Arbeiten dürfen nur von speziell geschultem Personal durchgeführt werden.
Das Löten kleiner Batterien (Anlasser, Glühfaden usw.) kann mit einem gewöhnlichen Lötkolben erfolgen, jedoch ohne die Verwendung von Zinnloten und Säure, die die Batterie verunreinigen und zu ihrer Selbstentladung und Beschädigung führen.
Ein von Zinn gereinigter Lötkolben schmilzt einen Stab oder Streifen aus reinem Blei, der in die Naht fällt und die Bleiteile der Batterie zusammenschweißt. Es muss darauf geachtet werden, dass das geschmolzene Blei keine Fäden bildet, die, wenn sie sich in der Zelle verfangen, einen Kurzschluss verursachen können. Sie müssen den gesamten Querschnitt der Drähte und Brücken verschweißen, damit deren Leitfähigkeit nicht abnimmt.