Мото аккумулятор. Как выбрать и обслуживать

Выбор аккумулятора для мотоцикла - дело непростое. У каждой разновидности, от свинцово-кислотных с жидким электролитом, и до литий-ионных, есть свои плюсы и минусы, а ещё с каждым типом связано некоторое количество городских легенд.

Я несколько лет работаю мотоэлектриком, а до этого занимался в основном разработкой и ремонтом небольших электронных устройств, и готов утверждать, что соображаю в этой теме достаточно хорошо, чтобы рассказать о ней вам.

Начнём с самого простого.

Цифры на аккумуляторе

Важных параметров (если не считать напряжения бортовой сети) у аккумулятора два. Первый - это объём или ёмкость. Она измеряется в ампер-часах (Ah, А_ч, Ач), и понять её очень просто: ёмкость означает способность выдавать определённый ток (иначе говоря, определённую мощность или определённое количество тепла, например) в течение определённого времени. К примеру, аккумулятор на 10А_ч имеет ёмкость, которая ему позволяет выдавать 1 ампер в течение 10 часов, или же ток в 10 ампер в течение 1 часа. И так далее. Чем больше ампер-часов в аккумуляторе, тем дольше она способна проработать под определённой нагрузкой - будь то свет, музыка или прокручивание стартером плохо запускающегося двигателя.

Второй важный параметр - это ток холодного запуска (он же - CCA). Он характеризует способность аккумулятора выдавать большие токи. Дело в том, что никакой аккумулятор не способен выдавать бесконечное количество ампер, тем более в холодную погоду. И если ваш большой V-твин с густым маслом на холодке еле крутится и не хочет заводиться - в этом виноват как раз аккумулятор с его маленьким CCA, не способный дать достаточно тока для того, чтобы электростартер провернул двигатель с большой скоростью. На пальцах ток холодного запуска означает ток, который аккумулятор способен выдавать в течение 30 секунд при температуре в -18 градусов Цельсия, не просаживаясь по напряжению ниже 7,2 вольт. Чем более кубатурный двигатель, чем он тяжелее, чем холоднее, гуще масло, выше степень сжатия, меньше тепловые зазоры и так далее, тем больше тока холодного запуска требуется от аккумулятора. Порой даже выжатое сцепление играет важную роль в том, насколько тяжело стартеру крутить двигатель, правда, это мало относится к мотоциклам, потому что мы редко ездим при погоде, когда моторное масло превращается в моторный солидол.

С этим важным параметром есть три проблемы. Во-первых, производители мото аккумуляторов его вообще не всегда указывают. Во-вторых, он может быть сильно завышен, поскольку в домашних условиях проверить его невозможно. А в-третьих, и это самое главное, значение максимального тока холодного запуска неизбежно снижается в процессе эксплуатации аккумулятора из-за его износа.

Свинцово-кислотные аккумуляторы

Самый старый тип пусковых аккумуляторных батарей сегодня по-прежнему актуален, потому что обладает отличным соотношением цена-качество. Этот тип аккумуляторов разработан ещё в середине 19-го века, и с тех пор работа над повышением качества и удобства эксплуатации этих батарей идёт не прекращаясь.

Предлагаю не превращать статью в урок химии, поэтому буду краток. Обычная свинцово-кислотная 12-вольтовая аккумуляторная батарея состоит из шести ячеек в пластиковом корпусе.

Собственно, слово "батарея" здесь и означало "вереница, череда, ряд однотипных элементов" - это уже потом мы стали называть батарейками любые источники тока, в том числе состоящие из одной ячейки.

Так вот, ячейки свинцово-кислотных аккумуляторов состоят из свинцовых пластин с разными добавками и покрытиями для прочности и увеличения токоотдачи. Иногда плюсовые и минусовые пластины имеют идентичный состав и конструкцию, но чаще они устроены немного по-разному, но на суть это не влияет. Пластины погружены в раствор серной кислоты в воде, называемый электролитом. В заряженном аккумуляторе на пластине присутствует некоторое количество диоксида свинца. В процессе токоотдачи диоксид свинца в присутствии кислоты превращается в сульфат свинца и воду, а металлический свинец с сульфат-ионом на втором полюсе превращается в сульфат свинца. При заряде происходит обратная реакция, расходующая сульфат свинца, восстанавливая его до металлического свинца на одном полюсе и превращая в оксид свинца на другом, при этом расходуя воду.

Нам здесь важно запомнить вот что: серная кислота превращает некоторое количество металлического свинца в сульфат сразу после заправки аккумулятора, поэтому после заливки электролита аккумулятор способен отдавать некоторый ток, но полностью заряженным его считать нельзя. У полностью заряженного аккумулятора сульфата свинца в электролите почти нет, а на одной из пластин присутствует слой диоксида свинца, вторая при этом остаётся чисто металлической.

Ещё один важный нюанс: если аккумулятор, в котором весь сульфат свинца превратился в металлический свинец и в диоксид свинца, не отключить от источника тока, то вода в его электролите начнёт разлагаться на кислород и водород. Здесь есть одна интересная особенность: интенсивность разложения воды зависит от приложенного к ячейке напряжения, потому что если оно не превышает определённый уровень, то кислород и водород не улетают из электролита, а соединяются обратно в воду, выделяя немного тепла. Именно таким в идеале должно быть максимальное напряжение в бортовой сети автомобиля и мотоцикла - при котором аккумулятор способен полностью зарядиться, т.е. исчерпать запас сульфата свинца в электролите, но при котором вода ещё не начинает улетучиваться в виде гремучего газа.

И вот тут начинается самое забавное: напряжение, идеальное для разных типов свинцово-кислотных аккумуляторов, различается. Причём влияет на это не только и не столько сам тип конструкции аккумулятора, сколько добавки к пластинам. Но об этом позже.

Типы свинцово-кислотных аккумуляторов

В зависимости от того, в каком виде эта кислота находится между пластинами, аккумуляторы делятся на несколько типов.

Стандартные аккумуляторы с жидким электролитом - самый старый тип. В них раствор серной кислоты в воде в самом буквальном смысле плещется внутри, а при заряде такого аккумулятора раствор перемешивается довольно плохо, и хотя сульфат свинца в нём ещё остался, но некоторое количество воды в обязательном порядке разлагается на кислород и водород независимо от приложенного напряжения. Именно поэтому такие аккумуляторы нуждаются в добавлении дистиллированной воды. Плюсом таких аккумуляторов является простота конструкции, а следовательно - дешевизна. Минус состоит в том, что жидкий электролит может вылиться из аккумулятора, если его наклонить под определённым углом, а загерметизировать его нельзя из-за выделения газов.

Аккумуляторы типа AGM с абсорбирующими стеклянными матами, наиболее популярны на современных мотоциклах. Здесь жидкий электролит впитан в слой стекловаты, проложенный между пластинами, благодаря чему не выливается из них ни при каких условиях. Однако, объём электролита здесь меньше, а следовательно, меньше и воды в нём, поэтому такие аккумуляторы особенно легко умирают при перезаряде. Зато концентрация кислоты здесь выше, поэтому они выдают больше тока, а вверху ячеек находится камера рекомбинации, в которой кислород и водород, выделяющиеся при заряде ячейки, соединяются обратно в воду, и её капли попадают обратно в ячейку и впитываются в стекловату. Это в идеальном мире. А по факту при сильном перезаряде такой аккумулятор может превратиться в бомбу, поэтому в ячейке устанавливается клапан, выпускающий гремучий газ при превышении некоторого давления. Такие аккумуляторы называют ещё аббревиатурой VRLA (что переводится как свинцово-кислотные с регулирующими клапанами). Их плюсы - возможность работы в лежачем положении, отсутствие жидкого электролита, способного вытечь, неплохая ёмкость и токоотдача. Ещё одним плюсом является малая склонность к образованию сульфатации (о которой речь ещё пойдёт ниже). Из минусов - малый объём воды, в результате чего такие аккумуляторы быстро портятся при перезаряде.

Существуют также гелевые батареи, под которые недобросовестные производители частенько маскируют аккумуляторы, сделанные по технологии AGM. В настоящих гелевых аккумуляторах электролит загущен при помощи гелеобразователя, что мешает ему вытекать, но одновременно замедляет ход ионов, поэтому такие аккумуляторы имеют не слишком большую токоотдачу, а заряжать их нужно также малым током. Их применение в качестве стартерных батарей крайне ограничено этими факторами, и по крайней мере сейчас настоящих гелевых моделей в продаже я не встречал. Всё, что помечено словами GEL или iGel - это обычные AGM-аккумуляторы. Главное, что удивляет, так это с чего уважаемая общественность вообще решила, что гелевые аккумуляторы в мотоцикле - это что-то хорошее. Лучший тип свинцово-кислотных стартерных аккумуляторов - это, без сомнения, AGM.

Как работает аккумулятор мотоцикла

Аккумулятор, установленный в электросхему мотоцикла, является одним из источников электродвижущей силы и протекающих в электросхеме токов. В самом аккумуляторе ток протекает ввиду переноса электрического заряда ионами, отдающими или забирающими электроны, и главное, что нам здесь важно понять, так это то, что химические реакции в аккумуляторе невозможно остановить, в отличие например от вращения двигателя.

Пока аккумулятор стоит отключенный, электроны в нём перемещаются от одного полюса к другому, и на это тратится совсем небольшая энергия, но при подключении внешнего потребителя всё ускоряется: у электронов появляется возможность пройти другим путём, перенеся своим движением энергию химических реакций. Большая нагрузка, такая, как запуск двигателя электростартером, приводит к тому, что из аккумулятора уходит большой поток носителей заряда - электронов - и такой же большой поток возвращается на вторую клемму из электросети, и под влиянием такой мощной динамики обмена носителями заряда химические процессы в аккумуляторе существенно ускоряются. Сульфат-ионы серной кислоты комбинируются с атомами свинца пластин, испускают "лишние" электроны, придавая им дополнительную энергию, а они переносят её туда, где она расходуется - в электостартер, на питание коммутатора или ЭБУ и так далее, пока в аккумуляторе не исчерпается запас химической энергии на протекание этих реакций. Это случается в тот момент, когда вся серная кислота (H2SO4) не превратится в сульфат свинца, покрывающий поверхности пластин, а электролит в этом состоянии представляет собой воду. Грубо говоря, сульфат свинца является отходом от протекания в аккумуляторе реакции, дающей электроэнергию, но в отличие от большинства отходов, этот их вид можно использовать повторно.

В процессе зарядки аккумулятора процесс образования сульфата свинца обращается вспять: в аккумуляторе образуется оксид свинца, серная кислота и металлический свинец, и в эту систему таким образом возвращается химическая энергия, которую система снова становится способна отдать.

Электросеть мотоцикла работает по следующему принципу: для запуска двигателя электростартер и другие потребители берут у аккумулятора довольно большую порцию энергии, а когда двигатель запущен и работает, генератор, находящийся обычно на валу двигателя, начинает вырабатывать электроэнергию. Эта энергия поступает в реле-регулятор, которое представляет собой выпрямитель и стабилизатор: оно выпрямляет переменный ток с генератора в постоянный и выдаёт стабильное (по возможности) напряжение в бортовую сеть. На холостых оборотах её обычно хватает только на работу основных систем мотоцикла (света, ЭБУ, приборной панели, зажигания и так далее), но стоит двигателю начать работать на более высоких оборотах, как аккумулятор, подключенный к бортовой сети, начинает заряжаться.

Вот здесь кроется очередная загвоздка: идеально изготовленный свинцово-кислотный аккумулятор, который после запуска двигателя полностью заряжается (т.е. в нём исчерпывается запас сульфата свинца на пластинах, превращаясь в металлический свинец и оксид свинца), но не перезаряжается (т.е. в нём вода не разлагается или полностью возвращается в ячейки), способен работать практически вечно. А вот если после запуска двигателя не позволять сульфату свинца на пластинах полностью раствориться и превратиться в оксид и металлический свинец, то он образует кристаллы сульфата свинца, которые превращаются в диэлектрическую плёнку на поверхности пластины, через которую не проходят ионы, из-за чего снижается рабочая площадь пластин, а следовательно - токоотдача и ёмкость. Этот процесс называется сульфатацией (а аккумулятор, подвергшийся ему, становится засульфатирован), и удалить эту плёнку с пластины позволяет только ток специальной формы, выдаваемый умными зарядными устройствами в режиме десульфатации. В этом режиме аккумулятор, пластины которого засульфатированы не слишком сильно, может быть восстановлен практически до полной своей кондиции.

Ещё три неприятных эффекта, связанных с сульфатом свинца, состоят в том, что пластины обычных свинцово-кислотных аккумуляторов с жидким электролитом делаются пористыми, чтоб увеличить их эффективную площадь обмена ионами. Когда в этих порах начинают расти кристаллы сульфата свинца, со временем они вырастают до таких размеров, что разрушают металлический свинец вокруг себя, делая пластину рыхлой и увеличивая её объём. Такие кристаллы ещё сложнее растворить, потому что площадь металла пластины около них уменьшается, а её способность проводить ток ухудшается.

Второй эффект состоит в том, что осыпавшиеся пластины могут образовать перемычку на дне ячейки, и тогда она (ячейка) вообще перестаёт давать ток. А третий эффект сульфатации заключается в том, что недозаряженный аккумулятор очень нежелательно оставлять на морозе, так как сульфат свинца намного охотнее образует плотный нерастворимый слой при холоде, а вода (в которую превращается электролит разряженного аккумулятора) на морозе замерзает, раздувая аккумулятор и повреждая его пластины.

От чего аккумуляторы умирают

Как я уже упомянул, от слишком большого количества сульфата свинца, то есть от эксплуатации в недозаряженном состоянии. Или от долгого хранения в недозаряженном состоянии на холоде - чуете, к чему я клоню? Всё верно. На зиму аккумулятор заряжать обязательно, а если вы хотите сохранить его подольше, имеет смысл подключить к нему так называемый дежурный, или поддерживающий зарядник. Это устройство подключается к аккумулятору и мониторит его состояние, поддерживая в нём постоянный уровень заряда, но не вызывая разложение воды. Звучит рискованно? Не хочется в гараже, в котором не бываешь по полгода, оставлять включенным зарядник? Тогда увы.

Срок службы аккумулятора

В зависимости от качества изготовления и режима эксплуатации, аккумулятор мотоцикла может прослужить от пары недель до нескольких лет. В среднем они нормально служат около четырёх лет, медленно и планомерно теряя ёмкость. Использование умного дежурного зарядника (некоторые даже выводят для него отдельный разъём) позволяет легко удвоить этот срок.

Что убивает аккумуляторы

Недозаряд, ведущий к сульфатации, которая ведёт к уменьшению ёмкости и снижению токоотдачи. Но хуже всего - это позволить аккумулятору разрядиться, а потом подкурить мотоцикл от автомобиля - он жадно и с удовольствием возьмёт ток от мощной бортовой сети авто, но вот справиться с ним не сможет. Это особенно справедливо в отношении литиевых аккумуляторов (о которых ниже). Мороз для разряженного аккумулятора тоже фатален. Перезаряд (от некачественного, неисправного зарядника или реле-регулятора бортовой сети) в первую очередь высушивает аккумулятор, а слишком высокое напряжение способно даже разлагать кислоту (в этом случае аккумулятор пахнет тухлыми яйцами). Но этот запах невозможно игнорировать, а подливать воду лично я рекомендую даже в якобы необслуживаемые аккумуляторы AGM - поэтому главным врагом АКБ я всё же считаю недозаряд.

Как проверить аккумулятор

Очень просто. Но нужно понимать, что проверить его в холостом режиме недостаточно. Нас интересуют его рабочие параметры.

Установите мультиметр на 20V DC (т.е. измерение напряжения постоянного тока в пределах от 0 до 20 вольт), проверьте, что щупы стоят в гнёздах измерения напряжения (для измерения тока часто бывают другие гнёзда, и вы не хотите увидеть, как ваш мультиметр сгорит при замыкании его щупами аккумулятора мотоцикла), и подключите чёрный щуп к минусу, а красный к плюсу аккумулятора.

Живой аккумулятор покажет от 12,5 до 12,9 вольт, тут зависит от технологий и присадок. К примеру, для AGM чаще всего используются пластины, легированные кальцием - такие аккумуляторы меньше выкипают и выдерживают несколько более высокое напряжение зарядки, а следовательно, и напряжение без нагрузки у них чуть выше). Но сильно на этот счёт не заморачивайтесь, потому что реле-регулятор вашего мотоцикла всё равно не имеет ни малейшего понятия о том, какой аккумулятор стоит в бортовой сети.

Напряжение ниже 12,5 вольт говорит о том, что аккумулятор либо недозаряжен, либо уже умирает. Выше 12,9 - о том, что двигатель недавно запускали и аккумулятор успел позаряжаться и нагреться. Нужно подождать полчаса и снова измерить напряжение.

Дальше запускаем мотоцикл. Во время запуска напряжение не должно проседать слишком сильно. Вот тут я правдивых цифр не назову, потому что они зависят от скорости работы мультиметра и ещё от целой кучи факторов, но ориентир такой: если при запуске двигателя напряжение в бортовой сети не проседает ниже 9 вольт, то всё скорей всего в порядке.

Теперь раскрутим двигатель до 3-4 тысяч оборотов. Здесь напряжение в бортовой сети (то есть и на клеммах аккумулятора) должно быть в диапазоне от 13,5 до 14,5 вольт. Больше 15 - совершенно точно нехорошо, а вот в диапазоне с 14,5 до 15 - допустимо, но обычно говорит о том, что аккумулятор плохо берёт ток, поэтому не способен просадить бортовую сеть. Если есть доступ к сервис-мануалу на ваш мотоцикл, там может быть указана процедура проверки аккумулятора. Там могут быть указаны два значения скорости вращения двигателя и соответствующие им номинальные значения напряжения в бортовой сети - например, на холостых и на 5000 оборотах в минуту.

У некоторых современных мотоциклов стоят умные реле-регуляторы, которые сначала позволяют аккумулятору восстановить заряд максимально быстро, а потом снижают напряжение в сети до 14 вольт, чтобы снизить распад воды.

Как определить, что аккумулятор недозаряжается в бортовой сети? Честно говоря, лучшим способом является покататься пару часов за городом, дать часок остыть, а затем подключить к нему зарядник и засечь, много ли заряда он примет. В норме не должен, а если берёт много и жадно — значит, недозаряжается.

Можно ли заряжать мотоаккумулятор автомобильным зарядником?

Сложный вопрос. Производители умных зарядников для мотоциклетных аккумуляторов хотят, чтобы вы верили им и боялись пользоваться продукцией других брендов. Но они забывают о том, что большинство мотоциклистов люди думающие.

С одной стороны, автомобильные аккумуляторы намного больше мотоциклетных и способны как давать, так и брать намного бОльшие токи. Поэтому и зарядники под них делаются мощнее. Если схема отслеживания заряда такого зарядника реализована топорно, он вполне способен проморгать тот факт, что мотоаккумулятор уже зарядился, и вскипятить его.

С другой стороны, установленный в бортовую сеть мотоцикла аккумулятор заряжается по спартанскому принципу: на него подают напряжение выше, чем его выходное, и он берёт из бортсети столько тока, сколько способен взять. Примерно тот же процесс происходит и при зарядке мотоаккумулятора от автомобильного зарядника. Если аккумулятор не совсем пустой, то есть эксплуатируется в штатном режиме, то ничего особенно нового с ним автомобильный зарядник не сделает.

Главное - скидывать плюсовую клемму с аккумулятора, если заряжаете его мощным зарядником прямо в мотоцикле. Это потому, что в некоторых из них реализованы алгоритмы десульфатации, которые пытаются "пробить" сульфатную плёнку импульсами повышенного напряжения. Бортовая сеть (в частности, ЭБУ) зачастую не полностью обесточивается при вытащенном ключе, и может не оценить импульсы амплитудой 18-20 вольт.

Алгоритмы зарядки

Самый простой зарядник работает так: он подаёт в аккумулятор ток, пока напряжение на нём не достигнет потолка, затем отключается, пока клемма не будет отключена от аккумулятора. Однако, это очень "щадящий" режим, по сути не позволяющий зарядить аккумулятор до конца. Дело в том, что предельное напряжение на аккумуляторе достигается задолго до того, как в нём кончится сульфат свинца. Поэтому если зарядник перестаёт заливать в аккумулятор ток (то есть, отключает подачу на него напряжения), то он ни при каких условиях не сможет дозарядить этот аккумулятор. Один из способов обойти эту проблему - это повторно подключить к нему аккумулятор спустя полчаса-час после того, как он покажет полный заряд.

Более продвинутые зарядные устройства используют разные умные и запатентованные алгоритмы, позволяющие израсходовать весь запас сульфата свинца, не вскипятив электролит - например, полчаса заряжаем, полчаса ждём, потом проверяем, снизилось ли напряжение, и если да - то доливаем ещё тока, и так далее. Примерно так же работают и дежурные зарядники - они постоянно отслеживают напряжение на подключенном АКБ и при его падении ниже определённого уровня подзаряжают. Обратите внимание: просто подключить аккумулятор к источнику постоянного напряжения - не лучшее решение, потому что ионы в электролите мигрируют к пластинам не слишком быстро, и возможна ситуация, когда электролит уже разлагается у пластин, но всё ещё содержит сульфат свинца где-то между ними.

Кстати, большинство дежурных зарядников напрямую предназначены для использования с подключенным аккумулятором. Многие оснащаются специальным разъёмом, который можно вывести куда-нибудь в удобное место и подключать к нему зарядник без необходимости цеплять дополнительные клеммы или зажимы на выводы АКБ. А некоторые дежурные зарядники вообще рекомендуют подключить к аккумулятору и так оставить, при необходимости просто втыкая вилку зарядника в сеть 220В. Есть варианты подключения через гнездо прикуривателя, правда, тут зависит от его реализации: если оно подключено через реле, то при отключении зажигания прикуриватель отсоединяется от АКБ.

Прогнозируемый износ аккумулятора

Те, кто пользуется источниками бесперебойного питания, знает, что аккумуляторы в них живут 2-3 года, спустя которые начисто высыхают. Сторонники теории заговора скажут о прогнозируемом износе, а сторонники бритвы Оккама - о не самом умном проектировщике. Истина же в том, что оба эти варианта работают только тогда, когда главным неумным звеном является пользователь: в ИБП аккумуляторы постоянно находятся под напряжением, поэтому даже совсем небольшое испарение воды за пару лет приводит к полному отказу батареи. Подливая воду в АКБ, вы однозначно продлите ему жизнь. Это касается и мотоциклетных аккумуляторов.

Плюсы литий-ионных батарей

В том, что они лишены одного из главных минусов свинцово-кислотных. Ёмкость свинцово-кислотных аккумуляторов кажется довольно большой, например 10 ампер*часов подразумевают, что этот аккумулятор может держать нагрузку в 10 ампер в течение часа, или 20 ампер непрерывно в течение получаса, или 40 ампер - 15 минут подряд. Так, да не так. 40 ампер - это ток, вполне достаточный, чтобы провернуть среднекубатурный мотоциклетный двигатель, и 15 минут такой работы - вроде бы немало. Но на самом деле свинцово-кислотные аккумуляторы способны отдавать действительно большой ток не на любой степени заряженности.

То есть полупустой свинцово-кислотный АКБ 40 ампер уже выдать не сможет, а вот те же 10 - вполне. Поэтому формально его ёмкость большая, но вот её полезная (для работы электростартера) меньше вдвое, а то и вчетверо.

Литий-ионные аккумуляторы способны выдавать мощные токи вплоть до самого глубокого разряда. Поэтому литиевый АКБ ёмкостью 4 ампер_часа способен запустить двигатель больше раз, чем 10-ампер_часовый свинцовый АКБ. Плюс, литиевые аккумуляторы легче и компактнее даже при сравнимой ёмкости. Но есть у них и минусы, в частности - цена.

Безопасен ли литий?

Конечно, ведь эти аккумуляторы сертифицированы и испытаны в адекватных условиях. Главное, чтобы их эксплуатация происходила в штатных режимах.

К примеру, перезаряд литий-ионной батареи способен вызвать её возгорание, поэтому если вы подумываете заменить штатную свинцово-кислотную АКБ на литиевую, уточните, совместима ли с литием электросеть вашего мотоцикла. Например, если напряжение в ней может превышать 14,6 вольт - лучше не надо, поскольку это верхний безопасный предел для литий-ионного мотоаккумулятора. Ещё раз: худшее, что может произойти с литий-ионной батареей - это перезаряд.

Такие аккумуляторы имеют намного меньший саморазряд, чем свинцово-кислотные, но в большинстве современных мотоциклов обязательно есть некоторая утечка на питание ЭБУ, иммобилайзера и подобных вещей, даже когда ключ вынут из замка зажигания. Это ещё не говоря о сигнализации, которая способна израсходовать заряд даже полновесной свинцовой батареи за пару дней, если на улице шумно или ветрено, или сигнал обратной связи неустойчив, и так далее. Тут мы приходим ещё к одному моменту: литиевые мотоаккумуляторы не терпят глубокого разряда и тоже становятся опасны. Третий нюанс состоит в том, что для такого АКБ крайне желательно приобрести специальное зарядное устройство.

Типы литий-ионных батарей

Существует некоторая путаница с термином "литий-ионные" - он скорее характеризует технологию, а не конкретную химическую основу батареи. Хуже того, разные литий-ионные батареи имеют разное напряжение ячеек, но зато эта информация позволяет разобраться с тем, какой тип аккумулятора используется в том или ином устройстве (включая мотоцикл).

Все литий-ионные ячейки делятся на две группы. Номинальное напряжение в первой равно 3,2-3,3 вольта, а во второй - 3,6-3,7 вольт.

Мотоциклетные аккумуляторы, построенные на технологии литий-феррофосфат (LiFePO4), они же - железо-фосфатные или нанофосфатные, состоят из четырёх ячеек с номиналом в 3,2 вольта, в сумме дающих 12,8 вольт и заряжающихся до 14,4 вольт (предельно - 14,6 вольт).

Некоторые производители из маркетинговых соображений заявляют, что их аккумуляторы имеют номинальное напряжение ячейки, равное 3,3 вольта (а вместе они тогда дают 13,2 вольт), но маркировка LFP или LiFe скажет понимающему человеку, что это всё та же 12,8-вольтовая LiFePO4.

Существуют другие химические основы литий-ионных батарей, например литий-оксид кобальта, литий-марганец или даже их сочетание, известное как литий-полимер (в таких аккумуляторах ячейки мягкие и им в заводских условиях можно придать разные формы), но все они имеют номинальное напряжение ячейки, равное 3,6-3,7 вольт. Сейчас 3,6-вольтовые ячейки уже почти не встречаются, зато попадаются высоковольтные литий-полимерные ячейки на 3,85 вольта номиналом. Ячейки напряжением в 3,7 вольта заряжать следует напряжением не выше 4,2 вольт, а на 3,85В - не выше 4,35В.

В мотоциклах такие, тем не менее, не используются. В основном потому, что три таких ячейки дают 11,1 вольт (такую батарею можно заряжать до 12,6 вольт, выше - опасно), а четыре - 14,8 вольт, что выходит за диапазон допустимых напряжений для стандартной 12-вольтовой мотоциклетной электрики. Однако, трёх- и четырёхячеечные аккумуляторы используются в джамп-стартерах, причём у трёхячеечных в плюсовой провод встроена защитная плата, предотвращающая протекание тока из бортовой сети в джамп-стартер во избежание перезаряда и перегрева.

Ни одна литий-ионная технология не способна выдерживать перезаряд и может воспламениться в результате перегрева.

Как работает мотобатарея LiFePO4

В каждой ячейке находится анод из углерода, катод из литий-феррофосфата, а между ними находится электролит из перхлорида лития. В разряженном состоянии весь литий находится в катоде и электролите, а в заряженном аккумуляторе ионы лития перемещаются на угольный анод. Он пористый, так что ионы лития заполняют эти поры, и аккумулятор оказывается заряженным тогда, когда все они заполнены.

При разряде батареи ионы лития выходят с анода и направляются к катоду, попутно создавая электродвижущую силу между ними и переправляя энергию потоком электронов через подключенную нагрузку. Выглядит просто? Но есть нюансы.

При разряде не следует полностью опустошать карбоновый анод, а при заряде - направлять на него больше ионов лития, чем в него входит, да и растворять литиевый катод тоже нежелательно. При переразряде, когда в карбоновом аноде возникает дефицит ионов лития, он начинает разрушаться, поскольку стенки его пор становятся хрупкими. При перезаряде происходят сразу две неприятности: на катоде закрываются поры, способные испускать ионы лития, а на аноде избыточные ионы сталкиваются с углеродом и нагревают его, от чего он может воспламениться.

В отличие от свинцово-кислотных аккумуляторов, литий-ионный лучше держать недозаряженным (поскольку полностью заряженный АКБ уязвим к перезаряду), но не следует допускать и переразряда ниже 30% - 13 вольт, иначе говоря.

Ограничения литий-ионных батарей

При массе достоинств, литий-ионные аккумуляторы для мотоцикла не являются безусловным благом. Обычно для замены свинца на литий нужна веская причина: у них отличный пусковой ток, но они очень не любят работать на холоде, они лёгкие и хороши для спортивной езды, но имеют либо небольшой объём, либо весомый ценник. И ещё они совсем не подходят для мотоциклов, в которых небольшие потребители работают при выключенном зажигании - например, трекеры или сигнализация. Для туризма, когда вес и объём не налагают критических ограничений, лучше выбрать качественную AGM-батарею.

Как заряжать литиевый АКБ

Только специальным зарядником для литиевых аккумуляторов. Если от бортовой сети (напряжение в которой не превышает 14,6 вольт) аккумулятор способен подзаряжаться безопасно, то в зарядниках для свинцовых АКБ вполне могут быть пики напряжения, способные взорвать литиевую батарею. Причём за уровнем её заряда нужно тщательно следить, чтобы не дать ему опуститься ниже критического значения. Если же это всё-таки произошло и напряжение упало ниже 12 вольт, то первоначальное восстановление анода должно происходить очень малым током, пока АКБ не начнёт нормально брать заряд, достигнув напряжения в 12,8 вольт. Обычные зарядники для свинца ничего похожего обеспечить не могут.

Некоторые (но не все) литиевые аккумуляторы имеют встроенную плату защиты. Такие платы называются BMS (система управления батареей) и обеспечивают защиту от перезаряда и переразряда, отключая вывод батареи, когда зафиксированы неподходящие условия, а также BMS обеспечивают балансировку ячеек (выравнивание напряжения на них для более равномерного заряда и токоотдачи). Если BMS отключила вывод батареи, то сбросить её можно при помощи специального зарядника для лития - она определяет, что к ней подключен источник правильного напряжения и подключает батарею обратно.

Итак, потратившись на новый высокотехнологичный аккумулятор, не забудьте и о зарядном устройстве для него. Одной бортовой сетью мотоцикла обходиться будет невыгодно и даже опасно.