Перезаряд батарей: к чему он приводит и как защититься?
Перезарядом называют процесс, при котором аккумуляторная батарея уже достигла своей номинальной ёмкости, но зарядный ток всё ещё подаётся, повышая напряжение выше допустимого уровня. Это состояние опасно для любого типа АКБ, так как вызывает физическое разрушение элементов, перегрев, утечку электролита и может привести к возгоранию или несчастному случаю.
Обслуживание аккумуляторов включает комплекс профилактических мер, направленных на предотвращение перезаряда и продление срока службы. Системный подход к эксплуатации и своевременное техническое обслуживание АКБ — важная часть обеспечения промышленной безопасности.
Эксперты Forklift.Blog рассмотрели причины, последствия и методы защиты аккумуляторов.
Опасность перезаряда аккумуляторов
Во время зарядки электрическая энергия накапливается в аккумуляторе в виде химической, за счёт обратимых реакций восстановления и окисления электродов. Однако при продолжении подачи тока после достижения 100 % ёмкости начинаются побочные процессы — выделение газов, закипание электролита и повышение внутреннего давления. Всё это приводит к деградации материалов и нарушению целостности батареи.
Основные последствия перезаряда:
- вздутие корпуса из-за закипания электролита и увеличения давления газов;
- разрушение и растрескивание электродов под воздействием перегрева и повышенного тока;
- испарение и конденсация электролита, вызывающие окисление клемм;
- образование литиевых дендритов — микроскопических ответвлений, разрушающих сепаратор между анодом и катодом;
- потеря ёмкости и ускоренное старение электрохимической системы.
Одно из наиболее опасных явлений — тепловой разгон. Это неконтролируемый процесс, при котором повышение температуры ускоряет химические реакции внутри ячеек. В результате температура растёт лавинообразно, сепаратор плавится, возникает короткое замыкание между электродами, что может привести к воспламенению или взрыву аккумулятора.
Литиевые АКБ особенно опасны при возгорании: их невозможно эффективно потушить пенной или углекислотной смесью, а при горении выделяются токсичные газы.
Методы защиты аккумуляторов от перезаряда
Основная мера предотвращения перезаряда — автоматическое отключение зарядного тока после достижения заданного напряжения. Для разных типов аккумуляторов эта функция реализуется по-разному.
Свинцово-кислотные аккумуляторы не имеют встроенных элементов защиты, поэтому контроль процесса заряда возложен на зарядное устройство. Оно работает по алгоритму, который включает два основных режима:
- адсорбционная зарядка — поддержание постоянного напряжения при постепенном снижении тока;
- плавающий заряд — удержание батареи в полностью заряженном состоянии с компенсацией саморазряда без ухудшения характеристик.
Литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы оснащены многоуровневой системой контроля на основе платы BMS (Battery Management System). Контроллер отслеживает параметры каждой ячейки и предотвращает разбалансировку. Если напряжение превышает норму, зарядное устройство снижает ток или переходит в режим балансировки.
Балансировка играет ключевую роль: она выравнивает напряжение между ячейками, предотвращая перезаряд отдельных элементов. Современные зарядные станции для тяговых батарей способны взаимодействовать с BMS через протокол связи, обмениваясь данными о состоянии батареи. Контроллер формирует оптимальный алгоритм заряда и контролирует температуру, предотвращая перегрев.
Правила безопасной зарядки тяговых АКБ
Даже современные литиевые аккумуляторы с многоуровневой защитой не гарантируют полного исключения риска перезаряда. Поэтому при эксплуатации тяговых АКБ для складской техники важно соблюдать ряд правил:
- использовать только оригинальные зарядные устройства, совместимые с BMS конкретной батареи;
- не вскрывать аккумулятор, не вносить изменения в его конструкцию или схему управления;
- регулярно осматривать батарею и зарядное устройство на предмет вздутий, деформаций, следов перегрева или трещин;
- защищать аккумулятор от ударов, вибраций, прямых солнечных лучей и источников тепла;
- не оставлять батарею на зарядке без присмотра.
Зарядку проводят в сухом, прохладном помещении после проверки целостности кабелей и отсутствия следов утечки электролита или окисления клемм. Несоблюдение этих правил повышает риск аварийных ситуаций и ускоряет износ аккумулятора.
На выставке CeMAT RUSSIA традиционно представлены компании, предлагающие аккумуляторы. Вы можете подобрать подходящее решение по параметрам и получить личную консультацию, чтобы быть уверенным в сделанном выборе.
