Меню Закрыть

Какая плотность электролита в аккумуляторе: какая должна быть, как проверить, как поднять?

Содержание

Плотность электролита в аккумуляторе — как определить


Дата публикации Апр 04, 2013, Рубрики Аккумулятор автомобиля |

Плотность электролита в аккумуляторе, имеющем полную зарядку составляет 1,28-1,30 грамм на квадратный сантиметр. Что такое электролит? Это 30 %-ный раствор серной кислоты в дистиллированной воде, который проводит ток. Соответственно, если замечаете, что аккумулятор, или сокращенно АКБ, вашего автомобиля начал разряжаться за короткое время, первое, что нужно сделать – проверить уровень электролита, его плотность. Мастера рекомендуют проверять данные показатели летом один раз в неделю, зимой – два, от их стабильности зависит срок службы аккумулятора.

Давайте узнаем, как правильно определить плотность электролита в аккумуляторе и уровень. В том случае, если вы добавляли дистиллированную воду, измерения можно проводить по истечению двух часов, когда жидкости перемешаются.

Для проверки уровня следует открутить пробки на заливных отверстиях, делать это нужно очень аккуратно, чтобы не повредить их поверхность. Некоторые специалисты советуют использовать пятикопеечную монету, которая действует результативнее, чем некоторые отвертки. В аккумулятор до упора опускается стеклянная трубка, зажимается пальцами, вынимается, уровень жидкости, находящейся в ней, будет соответствовать измеряемому количеству электролита. После данной процедуры следует приступить к определению плотности электролита в автомобильном аккумуляторе.

Для получения показаний плотности раствора применяется ареометр, он представляет собой колбу с грушей на конце, при помощи которой набирается электролит. Затем следует внимательно посмотреть на положение вставки ореометра относительно отметки, зафиксировать ее показания. В этой процедуре нет ничего сложного. Существует специальная таблица, эквивалентов плотности электролита и зарядки аккумулятора.

Если вы не имеете хотя бы базовых знаний конструкции автомобиля, измерения его показателей, лучше доверьте проверку плотности электролита в аккумуляторе специалистам. Неосторожность или незнание при этой процедуре могут привести к попаданию кислоты на автомобиль, кожу рук, одежду, что доставит определенные неприятности.

Вы узнали основные действия, которые нужно выполнить, чтобы проверить уровень, определить плотность электролита в аккумуляторе. Стоит помнить о том, что эти показатели очень важны, соблюдение допустимых норм даст вашему аккумулятору возможность долгой, исправной работы.

Related posts:

  1. Как проверить емкость аккумулятора
  2. Система охлаждения ВАЗ 2110 (инжектор)
  3. Замена тосола ВАЗ 2107
Еще по теме
  • Нет связанных постов

Как правильно поднять плотность электролита в аккумуляторе

Нормальный уровень плотности

Как уже было сказано, нормальный уровень плотности находится в пределах 1,26 – 1,29 г/см3. Если это значение выше – уровень повышенный, что грозит более быстрым выходом аккумулятора из строя. Если же он ниже нормы, то автомобиль может просто не завестись. Причина в том, что батарея может банально замерзнуть, особенно при температурах, которые ниже минус 40 градусов по Цельсию.

Необходимо не забывать о том факте, что плотность «прыгает» при разных уровнях заряда АКБ, что, соответственно, влияет на показываемый уровень.

Если посмотреть на весь процесс со стороны физики, то можно понять, что при заряде батарея начинает поглощать дистиллированную воду, из-за чего концентрация увеличивается.

При разряде же начинается поглощаться уже кислота, из-за чего начинается сульфатация – процесс, при котором пластины «закупориваются», и уже не могут нормально заряжаться. Это очень опасно для аккумулятора, ведь так он может выйти из строя из-за того, что его нельзя будет зарядить.

Поднятие плотности в аккумуляторе

Если при запуске автомобиля не крутит стартер, то основная причина – разряжен аккумулятор. Можно попробовать зарядить его специальными устройствами, или завести автомобиль, например, с буксира, чтобы зарядить с помощью генератора. Но, если это не помогает, то причина в том, что упала плотность электролита.

Чтобы поднять его, необходимо выполнять следующие, поэтапные действия:

  • Проверьте уровень для каждой банки. Разброс не должен превышать 0,01 значение.
  • Избавитесь от старого раствора. Чем больше вы его «выкачаете», тем лучше.
  • Долейте жидкость так, чтобы она занимала половину банки.
  • Перемешайте её с помощью покачиваний или легкой встряски.
  • После этого можно проверять плотность, и доливать необходимое количество до желаемого результата.
  • Остаток емкости заливаем дистиллированной водой. Необходимо, чтобы смесь и плотность была одинакова во всех банках.

Но, как и при проверке, всегда можно обратиться в сервис, где все делают опытные специалисты.

Повышенная плотность — электролит

Повышенная плотность электролита вызывает коррозию решеток, сокращает срок службы и снижает качество работы аккумуляторов. Работа с электролитом повышенной плотности целесообразна только при низких температурах, так как такой электролит замерзает при более низкой температуре.

Повышенная плотность электролита также вредна для деревянной сепарации. При длительном воздействии электролита повышенной плотности древесина обугливается и приобретает повышенную хрупкость. Комбинированная сепарация аккумуляторов типа СН от повышения плотности ( в пределах, могущих быть практически в эксплуатации) не страдает.

Повышенная плотность электролита отрицательно сказывается на сроке службы аккумуляторной батареи, поэтому она устанавливается в зависимости от условий и требований эксплуатации.

Интенсивное сульфатирование происходит также при повышенной плотности электролита, при колебании температуры электролита или наличии примесей в нем, а также при работе аккумулятора с пониженным уровнем электролита.

Преждевременное разрушение пластин наступает при длительном перезаряде батареи, повышенной плотности электролита

, слабом креплении батареи на автомобиле, замерзании воды в электролите.

Сульфатация пластин ускоряется при длительном хранении батареи без подзаряда, повышенной плотности электролита, большом саморазряде, соприкосновении пластин с воздухом и систематическом недозаряде батареи.

При эксплуатации аккумуляторных батарей необходимо учитывать, что хранение их с повышенной плотностью электролита существенно сокращает срок службы.

Сульфатация — образование на поверхности электродов крупных малорастворимых кристаллов сернокислого свинца — происходит при повышенной плотности электролита, длительном хранении батарей без подзаряда, систематическом недозаряде, наличии контакта электродов с воздухом вследствие пониженного уровня электролита. Батареи с сульфатированными электродами быстро теряют емкость при разряде.

Наиболее вероятными причинами необратимой сульфатации могут служить: систематические недозаряды батареи, работа с повышенной плотностью электролита, усиленный саморазряд вследствие загрязнения электролита вредными примесями или коротких замыканий пластин, слишком низкий уровень электролита.

В процесе эксплуатации необходимо следить, чтобы на заряд не отправлялись заряженные аккумуляторы, так как систематические перезаряды последних приводят к быстрому нарастанию плотности электролита за счет разложения воды в результате электролиза. Эксплуатация аккумуляторов с

повышенной плотностью электролита является, как известно, причиной резкого сокращения срока службы аккумуляторов. Поэтому не следует также допускать эксплуатацию аккумуляторов в условиях положительной температуры окружающей среды с электролитом повышенной плотности, предусмотренным для зимних условий эксплуатации.

Изменение плотности электролига аккумуляторной батареи в зависимости от длительности ее хранения при различной температуре.

Плотность электролита при этом должна быть не более 1 290, так как хранение батарей с

повышенной плотностью электролита ускоряет разрушение пластин и сепараторов.

Как поднять плотность электролита в аккумуляторе, поэтапная инструкция.

Сперва производятся необходимые измерения плотности специальным прибором – ареометром. Нормируемая плотность электролита должна составлять 1,26 – 1,29 килограмм на литр.

Еще необходимо обратить внимание на распределение величины плотности в различных банках аккумуляторной батареи. Плотность не должна отличается более чем на 0,01

Если у вас другие значения, то это может говорить о том, что существуют уже необратимые процессы внутри аккумулятора, поэтому даже если вы добьетесь повышения плотности, то со в скором времени она, скорее всего, все равно вновь опуститься. Следовательно, АКБ в данном случае лучше просто заменить на новую.

В остальных же случаях будем предпринимать действия по повышению плотности электролита.

Итак, первым делом пробуем зарядить аккумулятор (как зарядить аккумулятор автомобиля). При зарядке происходит обратная химическая реакция, соответственно, плотность электролита должна увеличиться.

Если повысить плотность электролита его зарядкой не представилось возможным, то при показаниях ареометра, которые составляют не ниже 1,18 килограмм на литр, можно произвести частичную замену самого электролита (замена электролита в аккумуляторе). Для этого следует приобрести уже готовый электролит либо приготовить его самому из аккумуляторной кислоты и дистиллированной воды. Здесь стоит учесть, что плотность добавляемого раствора должна быть выше, чем плотность электролита в самом аккумуляторе. Это необходимо для того, чтобы смесь (низкоплотного и высокоплотного электролита) перемешавшись, дала необходимую величину. Кстати, для лучшего перемешивания аккумулятор можно слегка раскачивать.

Если плотность электролита меньше чем, 1,18 килограмм на литр, то единственным вариантом, который может спасти вашу АКБ является добавление непосредственно внутрь нее неразбавленной аккумуляторной кислоты

Производить данную манипуляцию стоит с особой осторожностью, в несколько этапов. При каждом этапе необходим контроль плотности электролита

Наиболее радикальным способом по повышению плотности электролита в аккумуляторе является полная его замена.  Для этого необходимо предварительно удалить старый электролит. Крайне не рекомендуется полностью переворачивать аккумулятор для слива последнего, по причине того, что осадок на дне банок может попасть между пластинами и спровоцировать тем самым их замыкание. Наиболее вероятен такой исход у давно эксплуатируемых батарей, где изолирующие пластины конверты могли быть повреждены агрессивной средой и временем.

В качестве варианта для осуществления подобной процедуры может стать проделывание небольших отверстий внизу банок. В последующем, после слива старого электролита и промывки аккумулятора дистиллированной водой, эти отверстия необходимо будет заклеить стойким к агрессивной кислотной среде герметиком. Только после его схватывания в батарею заправляется свежий электролит необходимой плотности.

Надеюсь, способы, представленные выше по процессу, как поднять плотность электролита в аккумуляторе, дали ожидаемы результат и необходимость в замене АКБ у вас отпала.

Как измерить плотность электролита в аккумуляторе — видео

Рекомендую прочитать:

Как промыть систему охлаждения двигателя?

Почему разная компрессия в цилиндрах?

Какую жидкость заливают в гидроусилитель руля? Виды масел, отличия и примеры использования.

Через сколько моточасов менять масло в двигателе автомобиля?

Как поднять плотность электролита

Первое, что необходимо сделать — попробовать поднять плотность полностью зарядив аккумулятор. Открыть пробки, при необходимости долить дистиллированной воды и подключить зарядное устройство. Полная зарядка может привести к следующим результатам:

  1. Плотность во всех банках одинакова.
  2. Во всех ниже нормы.
  3. Различается более на 0,1 г/см3 и более.

В первом случае каких либо действий не требуется.

Во втором случае потребуется специфическая зарядка. На поверхности свинцовых пластин уже хорошо потрудившихся аккумуляторов откладывается сульфат свинца. В таком состоянии батарею невозможно зарядить полностью. Её необходимо разрядить и провести зарядку импульсным устройством автоматически переключив его на Десульфатацию.

Обычным устройством это сделать труднее и процесс длится дольше. Для этого на 2 часа установить ток зарядки в 1/10 от ёмкости АКБ. Например для аккумулятора 65 Ач, ток зарядки выставить 6,5 А. После этого снизить ток до 2 А и заряжать 8 – 12 часов. Дать отстояться батарее до комнатной температуры измерить плотность. Если не пришла в норму, опять разрядить и провести ступенчатую зарядку.

Десульфатация обычно проводится в два – три цикла. Отрицательный результат говорит о том, что с АКБ придётся расстаться. Можно ещё попробовать полностью слить электролит, промыть дистиллированной водой и залить новый. Но этого обычно хватает ненадолго.

В третьем случае, когда плотность в банках разница более чем на 0,1 надо попробовать провести десульфатацию. Не помогло – откорректировать. Для этого приобрести корректирующий электролит плотностью 1,33 – 1,4 и дистиллированную воду. В банках с ненормальной плотностью откачать по 20 мл электролита. Для повышения добавить корректирующий, для снижения дистиллят. Зарядить 30 минут, дать отстояться ещё полчаса и замерить. Скорее всего к успеху приведут несколько корректировок.

Усилия ни к чему не приведут, а аккумулятор окажется непригоден при буром цвете электролита. В этом случае можно не предпринимать никаких действий.

Не сильно изношенным аккумуляторам десульфатация и корректировка значительно продлевает жизнь. Если усилия не увенчались успехом, то с батарей нужно расстаться немедленно и без сожаления. Иначе непредвиденный отказ станет неприятным сюрпризом.

Срок службы АКБ при условии соблюдения элементарных правил до пяти лет. В автомобиле нужно контролировать напряжение, не допускать чрезмерного и нулевого заряда батареи. Периодически заряжать и следить за плотностью электролита. При таком отношении аккумулятор служит долго и безотказно.

Измерение плотности электролита в аккумуляторе

Измерить плотность залитого в свинцовый аккумулятор электролита не так уж сложно, однако есть определенные нюансы, связанные с особенностями устройства и принципом работы АКБ. Перечислим некоторые важные моменты, которые надо учесть:

Осуществить процедуру измерения плотности получится только в случае с так называемым обслуживаемым аккумулятором, который предоставляет доступ к банкам (секциям) с электролитом посредством закрытых крышками заливных отверстий. Как раз через эти отверстия (обычно их число равно шести, как и количество секций) и осуществляется забор состава для замера плотности.
В процессе своей работы автомобильная аккумуляторная батарея постоянно заряжается и разряжается. Разряд происходит при прокручивании стартера, а заряд – при уже заведенном двигателе от генератора. В зависимости от степени заряженности меняется и плотность электролита. Значения могут колебаться в пределах 0.15-0.16 г/см 3

Важно отметить, что автомобильный генератор не способен полностью зарядить аккумуляторную батарею. При штатной работе на машине потенциал АКБ используется только на 80-90%

Полный заряд может обеспечить только внешнее зарядное устройство, к которому обязательно придется прибегнуть перед осуществлением замера плотности электролита.
Плотность электролита зависит от его температуры. Обычно замер производится при температуре +25 °С, в противном случае делаются поправки.

Допустим, все вышеперечисленные условия приняты во внимание, и есть возможность приступить непосредственно к замеру плотности. Для этого понадобится специальный прибор – денсиметр, который состоит из ареометра, резиновой груши и стеклянной трубки с наконечником

Прибор вводится в банку аккумулятора через заливное отверстие, а затем осуществляется засасывание электролита с помощью резиновой груши. Оно происходит до тех пор, пока ареометр не всплывет. Показания считываются после того, как прекратятся колебания ареометра и появится возможность определения точного значения. Отсчет показаний производится по шкале, при этом взгляд должен находиться на уровне поверхности жидкости.

Полученное значение должно входить в диапазон 1.25-1.27 г/см 3 , если автомобиль эксплуатируется в средней полосе. В холодной климатической зоне (средняя месячная температура января ниже -15 °С) показатель должен находиться в интервале 1.27-1.29 г/см 3 . Проверять плотность электролита на соответствие этим числам нужно в каждой из шести банок аккумулятора. Показания не должны отличаться более чем на 0.01 г/см 3 , иначе потребуется их корректировка.

Как мы уже говорили, плотность электролита изменяется в зависимости от температуры. Это значит, что зимой и летом жидкость в одном и том же полностью исправном аккумуляторе будет иметь разную плотность. О том, насколько будут разниться показания, дает представление приведенная ниже таблица.

Зависимость температуры замерзания электролита от его плотности демонстрирует еще одна таблица. На основе этих данных можно установить оптимальную плотность электролита для конкретных климатических условий. Нижняя граница подобранного интервала должна гарантировать, что электролит не замерзнет даже при самых сильных холодах и обеспечит требуемое для прокручивания стартера усилие. В то же время чрезмерно завышать плотность тоже нельзя, так как на положительных электродах аккумулятора начинают ускоряться коррозионные процессы, приводящие к сульфатации пластин.

Температура замерзания, °С Плотность электролита при 25 °С, г/см 3 Температура замерзания, °С
1.09 -7 1.22 -40
1.10 -8 1.23 -42
1.11 -9 1.24 -50
1.12 -10 1.25 -54
1.13 -12 1.26 -58
1.14 -14 1.27 -68
1.15 -16 1.28 -74
1.16 -18 1.29 -68
1.17 -20 1.30 -66
1.18 -22 1.31 -64
1.19 -25 1.32 -57
1.20 -28 1.33 -54
1.21 -34 1.40 -37

Причины изменения плотности электролита

Зафиксированные в результате измерения плотности значения не всегда соответствуют требуемым показателям. Расхождения могут касаться как отдельных банок аккумулятора, так и всех вместе

Если плотность завышена, то нужно обратить в первую очередь внимание на уровень электролита. Низкий уровень в большинстве случае является последствием электролиза, приводящего к разложению входящей в состав электролита воды на водород и кислород

Этот процесс выражается в появлении на поверхности жидкости пузырьков, что обычно происходит при зарядке аккумулятора. Частое «кипение» может приводить к снижению концентрации воды, и этот вопрос решается ее простым добавлением. Доливать в аккумулятор стоит только дистиллированную воду, контролируя при этом уровень электролита. Подробнее о корректировке плотности электролита поговорим ниже.

Если с повышенной плотностью все ясно, то с пониженной ситуация несколько сложнее. В теории, одной из причин понижения плотности, может быть то, что по какой-то причине в электролите уменьшилась доля серной кислоты. Однако на практике это маловероятно, так как сама по себе она обладает высокой температурой кипения, исключающей испарение даже при интенсивном нагреве, который происходит, например, при зарядке аккумуляторной батареи. Более распространенной причиной снижения плотности электролита является так называемая сульфатация пластин, заключающаяся в образовании на электродах сульфата свинца (PbSO4). На самом деле, это естественный процесс, происходящий при каждом разряде АКБ. Но дело в том, что при нормальном режиме работы после разряда аккумулятора обязательно происходит его заряд (на автомобиле аккумулятор постоянно подзаряжается от генератора). Заряд сопровождается обратным преобразованием сульфата свинца в свинец (на катоде) и двуокись свинца (на аноде) – в те активные вещества, которые составляют основу электродов и непосредственно участвуют в химическом процессе внутри аккумуляторной батареи. Если АКБ находится длительное время в разряженном состоянии, сульфат свинца кристаллизуется, безвозвратно теряя способность участвовать в химических реакциях. Это очень неприятный процесс, в результате которого аккумулятор уже не получится зарядить полностью даже при использовании внешнего зарядного устройства ввиду того, что не вся площадь пластин задействована в работе. Так как аккумулятор не заряжается до конца, то и плотность электролита не восстанавливается до своих исходных значений. По сути, здесь уже идет разговор об устранении нарушений в нормальном функционировании аккумулятора.

Частичную сульфатацию пластин можно устранить с помощью контрольно-тренировочных циклов, заключающихся в заряде и последующем разряде батареи до определенного уровня. Большинство современных зарядных устройств имеют такую функцию, поэтому имеет смысл ей воспользоваться, особенно если аккумулятор по какой-то причине долго находился в разряженном состоянии. Процедура десульфатации весьма длительная и может занять до нескольких дней. Если она не принесла результата, то крайней мерой является увеличение плотности с помощью добавления корректирующего электролита (плотность около 1.40 г/см 3). Такой способ можно рассматривать только как временное решение проблемы, потому что причина как таковая не устраняется.

Какая плотность электролита должна быть в аккумуляторе

Добраться до электролита, измерить плотность и отрегулировать показатель можно только в обслуживаемых аккумуляторах. Они изготавливаются по технологии WET или иначе мокрых банок. Представляют собой пластиковый корпус, поделенный на 6 отсеков (банок). В отсеках находятся пакеты пластин, залитые электролитом. Каждая банка это отдельный маленький аккумулятор напряжением 2,1 вольт, соединённые последовательно. Поэтому на крайних контактах в сумме получается 12,5 – 12,6 В. Сверху отсеки закрыты крышкой с пробками. Через эти пробки можно контролировать состояние электролита. Внешне всё выглядит как пластиковая коробка с ручкой, пробками и двумя контактами плюс и минус.

Залитые свинцово – кислотные батареи до сих пор остаются самыми распространёнными АКБ (аккумуляторными батареями). Их используют в легковых и гольф автомобилях, газонокосилках и другой садовой технике, грузовиках и на водном транспорте. Имеют две отличительные особенности – низкую цену и необходимость обслуживания. В составе электролита никаких секретов нет, это водный раствор обыкновенной серной кислоты h3SO4.

Показатель плотности измеряют в весе одного кубического сантиметра раствора. В продаже имеется электролит для заливки плотностью — 1,28 г/см3 и так называемый, корректирующий — 1,33. Для изготовления электролита плотностью 1,28 при температуре 25 °С смешивают 0,285 мл кислоты с 0,781 лм дистиллированной воды.

Оптимальная плотность очень важна для стабильной и долговечной работы аккумулятора. Она зависит от уровня заряда и температуры окружающей среды при измерении. Достоверные данные можно получить только на полностью заряженной батарее с температурой электролита 25 °С.

Немаловажным фактором являются условия эксплуатации. Для жаркого и холодного климата используют батареи с различной плотностью. В условия Крайнего Севера при сильных морозах она должна быть 1,3 и снижаться до 1,23 в жарком климате при высокой температуре. Это связано с поведением электролита при различных температурах. На морозе он должен не замерзнуть и не закипеть в жару. Для эксплуатации в средних климатических условиях допускается плотность 1,27 полностью заряженной АКБ. На разряженной показатель снижается до 1,11 и ниже.

На что влияет плотность электролита в аккумуляторе

Отрицательно влияют на аккумулятор колебания плотности в обе стороны.

При повышенной бурный химический процесс ведет к выкипанию воды и разрушению пластин. Необходимо постоянно доливать дистиллированную воду. Срок эксплуатации АКБ резко снижается.

Низкая затрудняет пуск двигателя, а при отрицательной температуре электролит может попросту замерзнуть. В теплый период года затруднения можно не заметить, но зимой стартер не сможет прокрутить двигатель. Электролит плотностью 1,11 замерзает при температуре всег лишь — 10 °С. Аккумулятор с пониженной плотностью полностью не заряжается, что провоцирует сульфатацию пластин.

Соблюсти баланс помогает утвердившаяся практика использования электролита различной плотности в зависимости от климата:

  • Очень холодный и в условиях Крайнего Севера 1,3
  • Умеренный климат — большая часть РФ от 1,26 до 1,27
  • Южные районы страны от 1,23 до 1,25
  • Минимально возможное значение 1,23 г/см3

Как следствие, ненормированная плотность приводит к преждевременной сдаче аккумулятора в утиль.

Маркировка АКБ

Емкость батареи20

Значение тока холодного старта при -18°С (по DIN) — Величина тока, которую батарея способна отдать при пуске двигателя при температуре — 18 °С. Наиболее важная характеристика, напрямую сказывающаяся на пуске двигателя. Ведь при -20°С ток, потребляемый стартером, составляет порядка 300А. (Для пуска в летнее время горячего двигателя этот же показатель равен 100-120А.) Значение стартового тока определяется конструкцией батареи, пластин, сепараторов. Сепараторы карманного типа без каких-либо других дополнений увеличивают напряжение батареи на 0.3В, одновременно улучшая стартовые характеристики. Чем ниже внутреннее сопротивление батареи, тем выше стартовый ток, тем надежнее пуск двигателя при низких температурах.
Некоторые батареи имеют такую маркировку:

Резервная емкость — время, в течении которого батарея сможет обеспечить работу потребителей в аварийном режиме. Величина резервной емкости, выраженная в минутах, последнее время все чаще проставляется изготовителями батарей после значения тока холодного старта.

         
Кроме того, на необслуживаемых батареях проставляется соответствующая надпись. Чаще всего на русском, английском или немецком языке. (либо на языке производителя, как например, на испанских батареях «Tudor»). Большинство АКБ, изготавливаемых в настоящее время известными производителями являются необслуживаемыми, то же можно сказать и о поставках на Волжский автозавод — на его конвейере используются только необслуживаемые батареи. Однако это вовсе не означает, что к ней не нужно подходить и следить за ее состоянием. Производители гарантируют данный показатель только при соблюдении нормальных условий эксплуатации. (Нелишне отметить, что необслуживаемые батареи выпускаются как с пробками для заливки электролита, так и полностью закрытыми. К разряду необслуживаемых могут относиться и сухозаряженные батареи, поставляемые в торговлю, однако они требуют заливки электролита и последующей зарядки.

         
Кроме того, на батареи, поставляемые на автозавод, фирмы-производители наносят на корпусе дату изготовления. Плюс к этому, на ВАЗе на клеммы наносится дата установки батареи на автомобиль.

         
Как обычно, попробуем дать несколько рекомендаций при покупке аккумуляторов в магазине. Во-первых, как и любой другой товар, батареи следует приобретать в специализированных магазинах, предоставляющих гарантию. При покупке желательно запастись ареометром. Плотность батареи должна быть не менее 1.25 г/см3 (лучше 1.27) и одинаковой во всех банках. Если же замер плотности в магазине связан с определенными трудностями, можно ограничиться измерением напряжения вольтметром. Оно должно быть не ниже 12.5 В. (Именно 12.5. а не 12, как нам может казаться достаточным. Напряжение 12 В, наносимое на АКБ — это напряжение бортовой сети, на которое данная батарея рассчитана, а вовсе не напряжение батареи.)

         
Еще одно замечание. В данной отрасли сильно развито такое направление, как производство баков фирмами, не связанными с производством батарей. И многие фирмы — производители аккумуляторов, в том числе и достаточно солидные, используют уже готовые баки, вставляя в них свою начинку и наклеивая свои «лейблы», становясь при этом менее уязвимыми от производителей внешне похожих дешевых подделок.

         
Бытует мнение, что выбирая батарею, прежде всего необходимо обращать внимание на ее емкость. Однако все далеко не так просто

Нельзя сказать, что чем выше емкость батареи, тем она лучше. Во-первых, габаритные размеры батареи — величина строго регламентированная международным стандартом. (Это же относится и к автомобилям Волжского автозавода — размеры бака едины для всех поставщиков.) А потому для увеличения емкости батареи при тех же габаритных размерах неизбежно приходится жертвовать каким-либо другим показателем — и чаще это сказывается на долговечности батареи. Если же и выбирать по какой-либо характеристике, так правильнее это делать по величине тока холодного старта. Его значение играет более весомую роль при эксплуатации автомобиля в период суровых российских зим.

Редакция благодарит за помощь, оказанную при подготовке материала специалистов Генерального Департамента Развития АО АвтоВАЗ Пуряева Виктора Михайловича и Осипова Андрея Юрьевича.

 Владимир Семаков          

Вопросы и предложения присылайте по адресу
[email protected]

Copyright 1997 Web-страница коммерческого еженедельника «Цена-АВТО», г.Тольятти

Авто | Архив «Виртуального автоклуба» | Виртуальный Автоклуб

Уход за аккумулятором

Периодически, не реже одного раза в 2-3 месяца, даже при безотказной работе, необходимо проверять напряжение на клеммах аккумуляторной батареи при неработающем и при работающем двигателе. Все стартерные АКБ при работе теряют часть воды из электролита. Поэтому на обслуживаемых батареях необходимо проверять уровень электролита не реже 1-2 раз в месяц и доливать дистиллированную воду (не электролит!) до требуемого уровня.

АКБ подвержены саморазряду. Поэтому при долгом бездействии их необходимо подзаряжать каждые 1 -2 месяца. Чтобы исключить разряд батареи во время длительной стоянки автомобиля, рекомендуется отключать «массу», поскольку из-за утечки тока в системе электрооборудования АКБ может разрядиться настолько, что не сможет запустить двигатель. Если же и при отключении от бортовой сети батарея быстро разряжается, это говорит о повышенном саморазряде для старой батареи или о внутреннем дефекте (коротком замыкании) для новой батареи. Надо стараться не допускать повторения глубоких разрядов, составляющих более 40-50% от емкости АКБ — после них она не сможет быстро и полностью зарядиться от генератора.

Возможны следующие причины глубоких разрядов АКБ: «утечка» тока в электрической цепи; неисправность генератора или регулятора напряжения; слабое натяжение ремня привода генератора двигателя; длительное использование потребителей при неработающем двигателе, например — сигнализации при долговременной стоянке автомобиля.

Следует помнить, что индикатор (глазок), размещенный в крышках некоторых АКБ, не всегда позволяет объективно оценить их заряженность. Поэтому, даже если цвет индикатора зеленый, реальная заряженность АКБ может колебаться в широких пределах — от 100 до 63%. Кроме того, постепенное выкипание воды из электролита приводит к повышению его фактической плотности, что дает ложное (более высокое) состояние заряженности. Надо учитывать и зимнее понижение температуры, в результате чего плотность электролита также повышается. Одним словом, в результате действия всех факторов может случиться так, что глазок будет зеленым даже у батареи, заряженность которой составляет менее 50%. Следовательно, даже если АКБ располагает индикатором, для обеспечения надежной работы необходим периодический контроль ее заряженности.

Определяем плотность электролита в аккумуляторе: норма

Как правильно измерить плотность и уровень электролита в аккумуляторе ? самостоятельно? С помощью чего проверяют эти параметры ?? Чем можно проверить без специального прибора в домашних условиях?

Плотность электролита

Электролит — это основной компонент аккумулятора, а именно, вещество, проводящее электрический ток вследствие распада на ионы в растворе. Основным свойством, которое необходимо знать при использовании АКБ в автомобиле, является плотность электролита — в науке данный термин означает соотношение массы жидкости к занимаемому объему. В АКБ роль раствора выполняет электролит, состоящий из кислоты и дистиллированный воды.

Непосредственно плотность зависит от температуры электролита (чем ниже температура, тем выше плотность). Работа аккумулятора – это чередование циклов разрядки и зарядки, во время которых происходит широкий спектр химических реакций. При разрядке батареи химическая энергия трансформируется в электрический ток, при зарядке электричество превращается в химическую энергию. Данные процессы оказывают серьезное влияние на плотность электролитического раствора. Процесс зарядки повышает плотность электролита, разряд элемента питания – понижает это значение.

Температура замерзания электролита в зависимости от плотности — Таблица 1

С помощью прибора ареометра можно замерить плотность электролита в аккумуляторе, а также точно определить степень зарядки АКБ. При полном разряде батареи, показатель плотности падает настолько, что между пластинами остается практически дистиллированная вода. Сульфат свинца, который избыточно вырабатывается во время разряда, полноценно не расходуется при зарядке батареи и покрывает свинцовые пластины белым налетом. Сульфатация негативно влияет на емкость аккумулятора, сокращая рабочий ресурс источника питания. Свинцовые пластины со временем начинают осыпаться, что приводит к короткому замыканию внутри батареи.

Поскольку электролит является смесью воды и кислоты, то плотность электролита в аккумуляторе может возрастать. При зарядке АКБ происходит электролиз – выкипание дистиллированной воды из корпуса, благодаря чему концентрация кислоты в растворе возрастает, увеличивая его плотность. Печальная перспектива электролиза очевидна. Потеря воды неизбежно приведет к уменьшению уровня жидкости. Свинцовые пластины оголятся и вступят в химическую реакцию с кислородом, что приведет к осыпанию свинца и выходу батареи из строя. Именно поэтому важно остановить зарядку батареи при первых признаках кипения жидкости и своевременно доливать дистиллят при низком уровне электролита в обслуживаемых батареях.

Параметр – плотность (p)

Скалярная физическая величина, которая определяется отношением массы (m) тела к его объему (V), и есть понятие (р). У электролита для аккумуляторов на основе свинца эта величина будет выражена в граммах на кубический см.

Определить (р) кислотного вещества на глаз невозможно. Чтобы точно измерить ее, понадобится специальный «агрегат».

Нормы плотности электролита в аккумуляторе

Чтобы понять, какая плотность должна быть в аккумуляторе – необходимо ознакомиться с нормативами, определяющими допустимое содержание кислоты в рабочем растворе. При этом исходят из того, что указанный показатель измеряется в граммах на сантиметр кубический. Практика показала, что любой аккумулятор работает нормально до тех пор, пока плотность электролита в его банках держится на уровне номинальных значений от 1,23 до 1,30.

Важно! Большой разброс этого показателя свидетельствует о том, что он может меняться во времени, оставаясь в рамках допустимых границ.

Так, для летнего и зимнего сезонов, например, нормируемые показатели плотности электролита существенно разнятся. Чтобы узнать, соответствует ли измеренное значение норме – нужно сделать следующее:

– сопоставить нормируемый показатель плотности электролита в аккумуляторе в зимнее время, например, с температурой на улице;

– учесть рекомендации производителей АКБ, указывающие на зависимость его работоспособности от климатических условий;

– при определении точного значения показателя руководствоваться специальной таблицей, прилагаемой к батарее в виде наклейки на корпусе (иногда она приводится в паспорте или в инструкции пользователя).

Из таблиц видно, что максимум плотности в 1,30 соответствует температуре ниже минус 30-ти градусов, а значение 1,28 привязано к диапазону от -10 до -30. С ее подъемом указанный параметр понижается до 1,26, а при плюсовых значениях должен составлять 1,23 (это минимальный показатель).

Обратите внимание: Все перечисленные данные справедливы только для хорошо заряженных аккумуляторов.

Их корректировка при перепадах температур за короткий промежуток времени (в течение дня, например), как правило, не производится. Редким исключением из этого правила являются суровые климатические условия Сибири и Заполярья, а также морозные зимы в средней полосе России.

Какая должна быть плотность электролита в аккумуляторе

Отечественные автовладельцы ведут отчаянный спор о правилах эксплуатации аккумуляторных батарей. Количество автомобилей стремительно растет, и каждый водитель пытается сформулировать свою позицию по данному вопросу. Даже среди профильных специалистов мнения существенно разнятся. Поэтому будем отталкиваться от рекомендаций производителей, ведь только разработчики элементов питания способны сформулировать нюансы эксплуатации собственных изделий. Любая новая АКБ имеет сопроводительную инструкцию, в которой конкретно прописаны мероприятия по техническому обслуживанию.

Аккумуляторная батарея негативно воспринимает и повышенную, и пониженную плотность электролита. Высокий показатель плотности активизирует химические процессы, делая электролит «агрессивным», что приводит к значительному снижению рабочего ресурса изделия. Низкая плотность уменьшит емкость АКБ, что способствует проблемам запуска силового агрегата, особенно в зимнее время. Именно по этой причине необходимо придерживаться значений, рекомендованных производителем. Плотность полностью заряженного нового аккумулятора должна составлять 1.27 г/см3 при температуре +25 °С. При жарком климате допускается понижение плотности на 0,01 г/см3 , а при морозах — на 0,01 — 0,02 г/см3 больше.

От чего зависит плотность электролита

Кислотосодержащей жидкости в аккумуляторе свойственно меняться. Это зависит от ряда причин:

  1. Зависит от заряда аккумулятора (прямая взаимосвязь).
  2. Если корпус АКБ негерметичен. Потеря жидкости, а затем разбавление ее с помощью дистиллированной воды значительно снизят плотность.
  3. Замена воды электролитом. При испарении жидкости (в жару), плотность увеличится.
  4. Электролит приготовлен неверно. Обычно при самостоятельной заготовке.
  5. Усиленное испарение воды из аккумуляторных сосудов в жаркий период.

Почему нарушилась концентрация кислотной жидкости, можно определить и дома. Но вот насколько отклонилось это значение, для этого надо знать его стандартную величину.

Как проверить плотность аккумулятора

Дабы обеспечить правильную работу аккумуляторной батареи, плотность электролита следует проверять каждые 15-20 тыс. км пробега. Измерение плотности в аккумуляторе осуществляется при помощи такого прибора как денсиметр. Устройство этого прибора состоит из стеклянной трубки, внутри которой ареометр, а на концах — резиновый наконечник с одной стороны и груша с другой. Чтобы произвести проверку, нужно будет: открыть пробку банки аккумулятора, погрузить его в раствор, и грушей втянуть небольшое количество электролита. Плавающий ареометр со шкалой покажет всю необходимую информацию. Более детально как правильно проверить плотность аккумулятора рассмотрим чуть ниже, поскольку есть еще такой вид АКБ, как необслуживаемые, и в них процедура несколько отличается — вам не понадобится абсолютно никаких приборов.

Разряженность батареи определяется по плотности электролита – чем меньше плотность, тем более разряжена батарея.

Индикатор плотности на необслуживаемой АКБ

Плотность необслуживаемого аккумулятора отображается цветовым индикатором в специальном окошке. Зеленый индикатор свидетельствует, что все в норме (степень заряженности в пределах 65 — 100%), если плотность упала и требуется подзарядка, то индикатор будет черный. Когда в окошке отображается белая или красная лампочка, то нужен срочный долив дистиллированной воды. Но, впрочем, точная информация о значении того или иного цвета в окошке, находится на наклейке аккумуляторной батареи.

Теперь продолжаем далее разбираться, как проверять плотность электролита обычного кислотного аккумулятора в домашних условиях.

Проверка плотности электролита, с целью выяснения необходимости её корректировки, производится только у полностью заряженной батареи.

Проверка плотности электролита в аккумуляторе

Так, чтобы можно было правильно проверить плотность электролита в аккумуляторной батарее, первым делом проверяем уровень и при необходимости его корректируем. Затем заряжаем аккум и только тогда приступаем к проверке, но не сразу, а после пары часов покоя, поскольку сразу после зарядки или долива воды будут недостоверные данные.

Следует помнить, что плотность напрямую зависит от температуры воздуха, поэтому сверяйтесь с таблицей поправок, рассматриваемой выше. Сделав забор жидкости из банки аккумулятора, держите прибор на уровне глаз – ареометр должен находиться в состоянии покоя, плавать в жидкости, не касаясь стенок. Замер производится в каждом отсеке, а все показатели записываются.

Таблица определения заряженности аккумулятора по плотности электролита.

Температура

Зарядка

на 100 %

на 70 %

Разряженный

выше +25

1,21 — 1,23

1,17 — 1,19

1,05 — 1,07

ниже +25

1,27 — 1,29

1,23 — 1,25

1,11 — 1,13

Плотность электролита должна быть одинаковой во всех элементах.

Зависимость плотности от напряжения в соответствии с заряженностью

Сильно пониженная плотность в какой-то из ячеек говорит о присутствии в ней дефектов (в частности, короткого замыкания между пластинами). А вот если она низкая во всех ячейках, то это свидетельствует о глубоком разряде, сульфатации или же просто устаревании. Проверка плотности в сочетании с замером напряжения под нагрузкой и без, позволит установить точную причину неисправности.

Если же она у вас сильно высокая, то радоваться что АКБ в порядке тоже не стоит, возможно он кипел, а при электролизе, когда электролит закипает, плотность аккумулятора становится выше.

Когда вам нужно проверить плотность электролита с целью определения степени заряженности аккумулятора, то можно сделать это не вынимая батарею из под капота автомобиля; понадобится сам прибор, мультиметр (для замера напряжения) и таблица соотношения данных измерений.

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

**Разница по ячейках, не должна быть выше 0,02–0,03 г/см³. ***Значение напряжения актуально для аккумуляторов, находившихся в состоянии покоя не менее 8 часов.

Если возникает необходимость, делается корректировка плотности. Нужно будет отобрать определенный объем электролита с АКБ и добавить корректирующий (1,4 г/cм3) или же дистиллированной воды с последующей 30 минутной зарядкой номинальным током и выдержкой в течение нескольких часов для выравнивания плотности во всех отсеках. Поэтому как правильно поднимать плотность в аккумуляторе поговорим далее.

Не забывайте, что требуется предельная осторожность в обращении с электролитом, так как он содержит в себе серную кислоту.

Когда и чем доливают аккумулятор

Необходимость доливки рабочей жидкости в батарею возникает нечасто, но она бывает необходимв. Что, сколько и в каких случаях нужно доливать? Всего таких случаев два: низкий уровень электролита и ненормальная кислотность рабочей жидкости.

Рекомендуем: Кислотно-свинцовые аккумуляторные батареи для Дэу Нексия: параметры и полярность

Низкий уровень в секциях

Эта ситуация возникает часто, поскольку в процессе работы батареи вода испаряется или, как принято говорить, выкипает. При этом уровень раствора в секциях уменьшается, и края пластин оказываются сухими. Определить это можно визуально, просто свинтив пробки с секций и заглянув в заливные горловины. Нормальный уровень жидкости в секции должен быть примерно на 1 см выше уровня среза пластин. В некоторых АКБ даже имеется специальная метка, отштампованная на корпусе. Если уровень низкий, то ситуация хоть и серьезна, но устранить ее легко. Для этой операции понадобятся:

  • медицинский шприц без иглы или автомобильный ареометр;
  • дистиллированная вода;
  • средства защиты (очки и резиновые перчатки).

Дистиллированная вода набирается в шприц и заливается в соответствующие секции, до нужного уровня. После доливки жидкости в аккумулятор его ставят на зарядку. В этом плане автоареометр намного предпочтительней, поскольку, долив воду, тут же можно проконтролировать плотность раствора.

Следует соблюдать осторожность: нельзя работать с кислотой, если глаза не защищены.

Как проверить плотность электролита в аккумуляторе

Данную процедуру необходимо выполнять с периодичностью в три месяца или каждые 15-20 тыс. км, дабы контролировать работоспособность элемента питания. Также замеры производят при покупке новой батареи или при возникновении проблем во время запуска двигателя. Проверку можно выполнить на станции технического обслуживания или самостоятельно в условиях гаража. Перед проверкой показателя электролита следует полностью зарядить аккумулятор и сделать временную паузу длительностью шесть часов. Ведь во время зарядки плотность электролита повышается и информация будет некорректной. Для процедуры измерения потребуется ареометр, который можно приобрести в любом автомагазине. Данное устройство вполне доступно, так как имеет низкую цену.

Для работы потребуется:

  • Ареометр
  • Защитные очки
  • Сухая хлопчатобумажная ткань
  • Резиновые перчатки.

Перед измерением источник питания необходимо установить на ровную поверхность и выкрутить заглушки. Далее следует рукой сжать резиновую грушу прибора и опустить наконечник ареометра в крайнюю банку АКБ. Погрузив устройство в электролит, грушу можно отпустить. Разряженный воздух в колбе, начнёт засасывать жидкость из банки. Теперь нужно визуально оценить уровень раствора в ареометре. Количество жидкости должно позволить измерительному поплавку свободно плавать внутри прибора.

После того, как поплавок прекратит колебательные движения, можно зафиксировать показатель плотности электролита, который должен составлять 1,24 – 1,29 г/см3. Если цифры существенно отличаются, то следует выполнить коррекцию плотности раствора. Аналогичные процедуры необходимо произвести со всеми банками аккумулятора. Следует помнить, что любые операции с электролитом необходимо выполнять в защитных перчатках и очках. После завершения работ пластиковый корпус АКБ рекомендуется насухо протереть чистой тряпкой, дыбы исключить саморазряд батареи.

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.

Измерение величины (р) в необслуживаемой АКБ

В необслуживаемых батареях нет на верхнем корпусе изделия дырок, через которые бы возможно было измерить плотность электролита. Они были не предусмотрены производителем изначально. А значит, и измерение (р) внутри АКБ невозможно. Или?!

Все невозможное – возможно. Умелые мастера и тут нашли выход. Они с легкостью убрали преграду и улучшили работу изделия, в котором были небольшие отклонения.

При помощи обыкновенной дрели были высверлены в верхнем корпусе (крышка) батареи отверстия, и доступ внутрь для каждой банки стал открытым.

И благодаря «дуновению волшебной палочки» необслуживаемая модель стала обслуживаемой.

Далее делается специальная резьба для просверленных дыр, изготавливаются пластиковые пробки с соответствующей по диаметру отверстий резьбой. Их вставляют в отверстия, и АКБ становится обслуживаемой.

Опрос

Примите участие в опросе!

 Загрузка …

Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Это поможет развитию сайта. Исправления и дополнения к материалу, а также ваше мнение о повышении плотности электролита в свинцово-кислотном аккумуляторе, оставляйте в комментариях ниже. Голосуйте в опросе и оценивайте статью.

Вернуться к содержанию

Как снизить плотность электролита

Если концентрация плотности электролита превышает отметку 1,28 г/см3, ее надо понижать, иначе это может привести к потере работоспособности аккумуляторной батареи.

Понижение (р) выполняется так же, как и повышение.

Почему снижается плотность электролита?

Электролит АКБ представляет собой смесь дистиллированной воды, объем которой составляет около 65% от общего объема раствора, и серной кислоты (объем составляет около 35%). Рабочая жидкость является катализатором электрохимического процесса и заставляет работать АКБ. Электролит также обладает определенной плотностью, которая в зависимости от объема заряда батареи может повышаться или снижаться.

Многие автовладельцы для поддержания объема электролита на оптимальном уровне доливают внутрь батареи дистиллированную воду. Подобные действия приводят к изменению плотности раствора. Дело в том, что при заливе дистиллированной воды и последующей подзарядке батареи электролит выкипает, и плотность раствора снижается. Если показатель плотности падает до критического значения, автомобиль уже не получится завести. Для решения проблемы необходимо повысить плотность раствора электролита в аккумуляторной батарее.

Плотность электролита в аккумуляторе

Автомобильная батарея, известная как аккумулятор, отвечает за системы запуска, освещения и зажигания в машине. Как правило, автомобильные аккумуляторы являются свинцово-кислотными, состоят из гальванических элементов, обеспечивающих 12-вольтовую систему. Каждая из ячеек создает 2,1 В при полной зарядке. Плотность электролита – контролируемое свойство водно-кислотного раствора, обеспечивающее нормальную работу батарей.

Состав свинцово-кислотной батареи

Электролит свинцово-кислотной аккумуляторной батареи представляет собой раствор серной кислоты и дистиллированной воды. Удельный вес чистой серной кислоты составляет около 1,84 г/см3, и эту чистую кислоту разбавляют дистиллированной водой до тех пор, пока удельный вес раствора не станет равным 1,2-1,23 г/см3.

Хотя в некоторых случаях плотность электролита в аккумуляторе рекомендуется в зависимости от типа батареи, сезонного и климатического состояния. Удельный вес полностью заряженной батареи по промышленному стандарту в России — 1,25-1,27 г/см3 летом и для суровых зим- 1,27-1,29 г/см3.

Удельный вес электролита

Одним из основных параметров работы батареи является удельный вес электролита. Это отношение веса раствора (серной кислоты) к весу равного объема воды при определенной температуре. Обычно измеряется с помощью ареометра. Плотность электролита используется в качестве индикатора состояния заряда ячейки или батареи, однако не может характеризовать емкость аккумулятора. Во время разгрузки удельный вес уменьшается линейно.

Учитывая это, нужно уточнить размер допустимой плотности. Электролит в батарее не должен превышать 1,44 г/см3. Плотность может составлять от 1,07 до 1,3 г/см3. Температура смеси при этом будет составлять около +15 С.

Электролит повышенной плотности в чистом виде характеризуется довольно высокой величиной этого показателя. Его плотность составляет 1,6 г/см3.

Степень заряженности

При полностью заряженном стационарном режиме и при разряде измерение удельного веса электролита дает приблизительное указание на состояние заряда ячейки. Удельный вес = напряжение разомкнутой цепи — 0,845.

Пример: 2,13 В — 0,845 = 1,285 г/см3.

Удельный вес уменьшается при разрядке батареи до уровня, близкого к значению чистой воды, и увеличивается во время перезарядки. Аккумулятор считается полностью заряженным, когда плотность электролита в аккумуляторе достигает максимально возможного значения. Удельный вес зависит от температуры и количества электролита в ячейке. Когда электролит находится вблизи нижней отметки, удельный вес выше, чем номинальный, он падает, и воду добавляют в ячейку, чтобы довести электролит до требуемого уровня.

Объем электролита расширяется, когда температура поднимается, и сжимается с понижением температуры, что влияет на плотность или удельное значение силы тяжести. По мере расширения объема электролита показания снижаются и, наоборот, удельный вес увеличивается при более низких температурах.

Перед тем как поднять плотность электролита в аккумуляторе, необходимо выполнить замеры и расчеты. Удельный вес для батареи определяется приложением, в котором он будет использоваться, с учетом рабочей температуры и срока службы батареи.

% Серная кислота

% Вода

Удельный вес (20 ° С)

37,52

62,48

1,285

48

52

1,380

50

50

1,400

60

40

+1,500

68,74

31,26

1,600

70

30

1,616

77,67

22,33

1,705

93

7

1,835

Химическая реакция в аккумуляторах

Как только нагрузка подключается через клеммы аккумулятора, разрядный ток начинает течь через нагрузку, и аккумулятор начинает разряжаться. Во время процесса разрядки кислотность раствора электролита уменьшается и приводит к образованию сульфатных отложений как на положительных, так и на отрицательных пластинах. В этом процессе разряда количество воды в растворе электролита увеличивается, что уменьшает его удельный вес.

Ячейки аккумуляторной батареи могут быть разряжены до заданного минимального напряжения и удельного веса. Полностью заряженная свинцово-кислотная аккумуляторная батарея имеет напряжение и удельный вес, 2,2 В и 1,250 г/см3 соответственно, и эта ячейка обычно может разряжаться до тех пор, пока соответствующие значения не достигнут 1,8 В и 1,1 г/см3.

Состав электролита

Электролит содержит смесь серной кислоты и дистиллированной воды. Данные не будут точными при замерах, если водитель только что добавил воду. Нужно подождать некоторое время, чтобы свежая вода успела смешаться с существующим раствором. Перед тем как поднять плотность электролита, нужно помнить: чем больше концентрация серной кислоты, тем плотнее становится электролит. Чем выше плотность, тем выше уровень заряда.

Для раствора электролита наилучшим выбором является дистиллированная вода. Это минимизирует возможные загрязнения в растворе. Некоторые загрязняющие вещества могут вызывать реакцию с ионами электролита. Например, если смешивать раствор с солями NaCl, получится осадок, что изменит качество раствора.

Влияние температуры на емкость

Какая плотность электролита — это будет зависеть от температуры внутри батарей. Руководство пользователя для конкретных батарей уточняет, какая коррекция должна применяться. Например, в руководстве Surrette/Rolls для температур в диапазоне от -17,8 до -54,4оC при температуре ниже 21оC, снимается 0,04 для каждых 6 градусов.

Многие инверторы или контроллеры заряда имеют датчик температуры батареи, который прикрепляется к аккумулятору. У них обычно есть ЖК-дисплей. Указание инфракрасного термометра также даст необходимую информацию.

Прибор для измерения плотности

Ареометр плотности электролита используется для измерения удельного веса раствора электролита в каждой ячейке. Кислотная аккумуляторная батарея полностью заряжена с удельным весом 1,255 г/см3 при 26оС. Удельный вес — это измерение жидкости, которая сравнивается с базовой. Это вода, которой присваивается базовое число 1.000 г/см3.

Концентрация серной кислоты в воде в новой аккумуляторной батарее составляет 1.280 г/см3, это означает, что электролит весит в 1.280 г/см3 раз больше веса того же объема воды. Полностью заряженная батарея будет тестироваться на уровне до 1.280 г/см3, в то время как разряженная будет учитываться в диапазоне от 1.100 г/см3.

Процедура проверки ареометром

Температура считывания ареометра должна быть скорректирована до температуры 27оC, особенно в отношении плотности электролита зимой. Высококачественные ареометры оснащены внутренним термометром, который будет измерять температуру электролита, и включают шкалу преобразования для коррекции показаний поплавка. Важно признать, что температура значительно отличается от показателей окружающей среды, если автомобиль эксплуатируется. Порядок измерения:

  1. Несколько раз набрать резиновой грушей электролит в ареометр, чтобы термометр мог отрегулировать температуру электролита и замерить показания.
  2. Изучить цвет электролита. Коричневая или серая окраска указывает на проблему с батареей и является признаком того, что она приближается к концу своего срока службы.
  3. Набрать минимальное количество электролита в ареометр, чтобы поплавок свободно плавал без контакта с верхней или нижней частью измерительного цилиндра.
  4. Удерживать ареометр в вертикальном положении на уровне глаз и обратить внимание на показания, где электролит соответствует шкале на поплавке.
  5. Добавить или вычесть 0,004 доли единицы для показаний на каждые 6оC, при температуре электролита выше или ниже 27оC.
  6. Отрегулировать показания, например, если удельный вес 1.250 г/см3, а температура электролита составляет 32оC, значение 1.250 г/см3 дает скорректированное значение 1.254 г/см3. Аналогично, если температура составляла 21оC, вычесть значение 1.246 г/см3. Четыре балла (0.004) от 1.250 г/см3.
  7. Протестировать каждую ячейку и отметить показания, скорректированные до 27оC, перед тем как проверить плотность электролита.

Примеры измерения заряда

Пример 1:

  1. Показания ареометра — 1.333 г/см3.
  2. Температура 17 градусов, что на 10 градусов ниже рекомендуемого.
  3. Вычитаем 0,007 с 1,333 г/см3.
  4. Результат равен 1.263 г/см3, поэтому состояние заряда составляет около 100 процентов.

Пример 2:

  1. Данные плотности — 1,178 г/см3.
  2. Температура электролита — 43 градусов С, что на 16 градусов больше нормы.
  3. Добавляем 0,016 до 1,178 г/см3.
  4. Результат равен 1,194 г/см3, зарядка 50 процентов.

СОСТОЯНИЕ ЗАРЯДА

УДЕЛЬНЫЙ ВЕС г / см3

100%

1,265

75%

1,225

50%

1,190

25%

1,155

0%

1,120

Таблица плотности электролита

Нижеследующая таблица температурной коррекции является одним из способов объяснить резкие изменения значений плотности электролита при различных температурах.

Чтобы использовать эту таблицу, нужно знать температуру электролита. Если измерение по каким-то причинам невозможно, то лучше использовать температуру окружающего воздуха.

Таблица плотности электролита приводится ниже. Это данные в зависимости от температуры:

% 100 75 50 25 0
-18 1,297 1,257 1,222 1,187 1,152
-12 1,293 1,253 1,218 1,183 1,148
-6 1,289 1,249 1,214 1,179 1,144
-1 1,285 1,245 1,21 1,175 1,14
4 1,281 1,241 1,206 1,171 1,136
10 1,277 1,237 1,202 1,167 1,132
16 1,273 1,233 1,198 1,163 1,128
22 1,269 1,229 1,194 1,159 1,124
27 1,265 1,225 1,19 1,155 1,12
32 1,261 1,221 1,186 1,151 1,116
38 1,257 1,217 1,182 1,147 1,112
43 1,253 1,213 1,178 1,143 1,108
49 1,249 1,209 1,174 1,139 1,104
54 1,245 1,205 1,17 1,135 1,1

Как видно из этой таблицы, плотность электролита в аккумуляторе зимой намного выше, чем в теплое время года.

Техническое обслуживание аккумуляторной батареи

Эти батареи содержат серную кислоту. При работе с ними всегда нужно использовать защитные очки и резиновые перчатки.

Если ячейки перегружены, физические свойства сульфата свинца постепенно изменяются, и они разрушаются, из-за чего нарушается процесс зарядки. Следовательно, плотность электролита уменьшается из-за низкой скорости химической реакции.

Качество серной кислоты должно быть высоким. В противном случае батарея может быстро стать неработоспособной. Низкий уровень электролита помогает высушить внутренние пластины устройства, после чего будет невозможно восстановить аккумулятор.

Сульфированные батареи можно легко распознать, просмотрев измененный цвет пластин. Цвет сульфатированной пластины становится светлее, а его поверхность становится желтой. Такие ячейки и демонстрируют снижение мощности. Если сульфирование происходит в течение длительного времени, наступают необратимые процессы.

Чтобы избежать этой ситуации, рекомендуется заряжать свинцово-кислотные аккумуляторные батареи в течение длительного времени при низкой скорости зарядного тока.

Всегда существует высокая вероятность повреждения клеммных колодок батарейных ячеек. Коррозия в основном поражает болтовые соединение между ячейками. Этого можно легко избежать, если обеспечить герметичность каждого болта с покрытием тонким слоем специальной смазки.

Во время зарядки аккумулятора существует высокая вероятность кислотного распыления и газов. Они могут загрязнять атмосферу вокруг батареи. Следовательно, около батарейного отсека нужна хорошая вентиляция.

Эти газы взрывоопасны, следовательно, открытое пламя не должно попадать внутрь пространства, где заряжаются свинцовые аккумуляторы.

Чтобы предотвратить взрыв батареи, который может привести к серьезным травмам или смерти, нельзя вставлять металлический термометр в аккумулятор. Нужно использовать ареометр со встроенным термометром, который предназначен для тестирования батарей.

Срок службы источника тока

Производительность батареи ухудшается с течением времени, независимо от того, используется она или нет, она также ухудшается при частых циклах заряда-разряда. Срок службы — это время, когда неактивная батарея может быть сохранена до того, как она станет непригодной для применения. Обычно считается, что это около 80% от ее первоначальной емкости.

Существует несколько факторов, которые существенно влияют на срок службы батареи:

  1. Циклическая жизнь. Время автономной работы определяется в основном циклами использования батареи. Обычно срок службы от 300 до 700 циклов при нормальном использовании.
  2. Эффект глубины разряда (DOD). Отказ от более высокой производительности приведет к сокращению жизненного цикла.
  3. Температурный эффект. Это является основным фактором производительности батареи, срока годности, зарядки и контроля напряжения. При более высоких температурах в батарее происходит большая химическая активность, чем при более низких температурах. Для большинства батарей рекомендуется использовать температурный диапазон -17 до 35оС.
  4. Напряжение и скорость перезарядки. Все свинцово-кислотные батареи выделяют водород из отрицательной пластины и кислород из положительной во время зарядки. Аккумулятор может хранить только определенное количество электроэнергии. Как правило, батарея заряжается на 90% за 60% времени. А 10% оставшегося объема батареи заряжается около 40% общего времени.

Хорошее время жизни батарей — от 500 до 1200 циклов. Фактический процесс старения приводит к постепенному снижению емкости. Когда ячейка достигает определенного срока службы, она не перестает работать внезапно, этот процесс растянут во времени, за ним нужно следить, чтобы своевременно подготовиться к замене аккумулятора.

Оптимальная плотность электролита в аккумуляторе зимой и летом

Споры по вопросу правильной эксплуатации автомобильных аккумуляторов ведутся давно, и конца им не видно. Это объясняется, в том числе, и тем, что число автолюбителей неуклонно растет, и каждый из тех, кто смог проехать самостоятельно даже пару сотню метров, уже априори считает себя авторитетом в данной области и высказывает «авторские», порой безапелляционные, суждения.

Если «пройтись» по Интернету, то порой встречается и такое, что вполне можно засомневаться в собственной компетенции, пожалеть о напрасно потраченных годах и даже пересмотреть свое мировоззрение.

Но это еще полбеды. Дело в том, что даже у профессионалов мнения по некоторым вопросам не всегда совпадают. Поэтому попробуем суммировать всю доступную информацию и вывести «среднее арифметическое», не кидаясь в крайности. Не будем утруждать читателя пояснениями относительно всех нюансов химических процессов, протекающих в АКБ, специфическими терминами, а рассмотрим проблему поддержания плотности электролита в аккумуляторе зимой и летом на приемлемом уровне с чисто практической точки зрения.

Главный советчик по уходу и сбережению аккумулятора, в том числе, и по плотности электролита – Производитель!

К каждой батарее прилагается сопроводительный документ (памятка, инструкция или что-то еще – не суть важно). Но именно в нем написано то, что необходимо знать автовладельцу и  учитывать при эксплуатации конкретной батареи. Только тот, кто ее изготовил, разбирается во всех тонкостях ухода.

Например, к какой категории относится АКБ – обслуживаемые, малообслуживаемые (не требующие регулярной доливки воды на протяжении многих месяцев) или необслуживаемые. А то, что они бывают разными и по материалам, и по технологии изготовления (и так далее), объяснять, думается, никому не стоит.

Максимальный, причем систематический, разряд батареи резко снижает срок ее пригодности к эксплуатации. Это никем не оспаривается. Дело в том, что он вызывает повышенную сульфатацию пластин (отложение солей), и часто такой процесс становится необратимым. Слишком «запущенный» аккумулятор восстановлению не подлежит, и его дальнейший путь – в утиль, даже если он не так уж и давно приобретен.

Для батареи одинакова вредна как пониженная, так и повышенная плотность электролита. Если он (в силу разряженности аккумулятора) мало чем отличается от воды, то банки при низких температурах могут просто замерзнуть. Кроме того, такие понятия, как «плотность» и «емкость» батареи, взаимосвязаны (прямая зависимость). Следовательно, возникнут не только проблемы с запуском движка, но и с необходимостью более частой постановки на зарядку.

Излишняя же плотность провоцирует активацию химических процессов, которые в батарее протекают постоянно, независимо от того, «работает» она или «отдыхает». А это влечет более интенсивное разрушение пластин и снижает срок службы изделия.

Для каждого региона есть свое значение оптимальной плотности электролита, поэтому единой рекомендации изначально быть не может. Например, для условий Крайнего Севера – не менее 1,29. Поэтому необходимо ориентироваться не только на сезон, но и на критические значения температуры, которыми характеризуется данная местность. Следовательно, встречающиеся в интернете советы о поддержании плотности на уровне 1,26 – 1,27 можно расценивать только как общую рекомендацию. Кстати, такой показатель приемлем для большей части территории РФ, наверное, поэтому его часто и упоминают.

Учитывая сказанное, есть смысл выяснить минимально допустимое (критическое) значение плотности, ниже которого оно не должно опускаться. И вот тут нужно вспомнить об инструкции Производителя! Хотя есть и распространенное правило – не менее 1,23.

Практические советы

  • В зимний период запуск двигателя, как правило, затруднен. Поэтому, если машина стояла в холодном боксе и АКБ с нее не снималась, то ее желательно предварительно прогреть (повысить температуру электролита). Самый простой способ – включить осветительные приборы (например, дальний свет).
  • Необходимо чаще контролировать состояние клемм, особенно при сезонном понижении температуры. Уменьшение плотности электролита влечет увеличение значения внутреннего сопротивления батареи, а, следовательно, и всей эл/цепи «запуска». Вспомнив закон Ома, несложно понять, что пусковой ток становится несколько меньше, что и затрудняет работу стартера (не создается должный крутящий момент).
  • Если в батарею требуется долить воду (дистиллированную), то специалисты рекомендуют делать это, не снимая АКБ с машины и при запущенном двигателе. Объясняется это следующими причинами.

Во-первых, значения плотностей электролита и воды отличаются, и такой способ доведения уровня в банках до нормы обеспечивает качественное перемешивание жидкостей.

Во-вторых, если долить воды и после этого не эксплуатировать машину, а уйти хотя бы на время, то она может элементарно замерзнуть, так как легче электролита и, следовательно, будет являться «поверхностным слоем» жидкости в каждой банке.

  • Ни в коем случае нельзя добиваться повышения значения плотности путем банального добавления в электролит кислоты!!! Объяснение простое – чем агрессивнее среда, тем меньше срок пригодности АКБ к использованию. Именно по этой причине некоторые автомобилисты не могут понять, почему уже через год после приобретения вроде бы новая батарея уже ни на что не годится. Вывод – только постановка на зарядку.
  • Многие автомобилисты в зимний период ставят машину «на прикол». Им не рекомендуется оставлять АКБ по месту установки. Целесообразнее ее снять, полностью зарядить и перенести в прохладное помещение (например, спустить в погреб), предварительно «укутав» во влагонепроницаемый материал. В каждом регионе «своя» зима (по продолжительности). Поэтому не реже раза в пару месяцев ее стоит проверять «на плотность» и при необходимости подзаряжать. Такая аккуратность в уходе вполне окупится более продолжительным сроком эксплуатации батареи.

И напоследок — не нужно стесняться спрашивать советов у людей опытных. В любом гаражном комплексе есть автолюбители, которые характеризуются продолжительной безаварийной эксплуатацией, аккуратностью в уходе за «железным конем». А если такой человек имеет и большой стаж вождения (а значит, и обслуживания), то его рекомендации (и по плотности тоже), лишними никак не будут.

Перемешивается ли электролит в аккумуляторе при движении автомобиля? / Хабр

Привет, Хабр! Серная кислота почти вдвое тяжелее воды, и её водные растворы, в том числе аккумуляторный электролит, склонны к расслоению: тяжёлая кислота вытесняет лёгкую воду вверх и опускается вниз. Как это влияет на работу аккумуляторной батареи, и насколько эффективно перемешивает электролит тряска при движении транспортного средства? Проведём эксперимент с видео и показаниями приборов.



▍Перед началом опыта, вспомним известные факты о расслоении электролита:

Основная токообразующая реакция в свинцовом аккумуляторе, — двойная сульфатация по Гладстону-Трайбу, — требует для заряда воды, которая расходуется из электролита с выделением кислоты, а при разряде наоборот, расходуется кислота и выделяется вода.

Обязательными условиями заряда участка активной массы являются наличие в этом участке воды, а также электрический потенциал не ниже необходимого для преодоления термодинамической электродвижущей силы — ЭДС — на этом участке. ЭДС тем выше, чем выше концентрация кислоты.

Следовательно, повышенная концентрация электролита в нижней части банок и глубине намазок пластин АКБ — аккумуляторной батареи — ведёт к тому, что для преодоления термодинамической ЭДС требуется более высокое напряжение на клеммах. При недостаточном напряжении заряд участка активной массы (АМ) с повышенной концентрацией кислоты не произойдёт никогда. Также препятствует заряду и недостаток воды в данном участке АМ.

И заряд, и разряд активных масс ведут к расслоению электролита, так как выделяющаяся при заряде кислота стремится вниз, а образующаяся при разряде вода — вверх. Таким образом, если не предпринять специальных мер, при любой глубине циклирования или просто саморазряде АКБ расслоение электролита прогрессирует.

Современные типы АКБ характеризуются плотными сепараторами, препятствующими оплыванию активных масс и короткому замыканию. Они повышают надёжность, виброустойчивость и срок службы АКБ, но и препятствуют перемешиванию электролита, усугубляя тенденцию к расслоению.

Чем более прогрессирует расслоение электролита, тем большая доля активных масс при штатном зарядном напряжении не заряжается, то есть, остаётся в виде сульфата свинца, склонного переходить в труднорастворимую форму. Это явление называется сульфатацией. Не следует путать с двойной сульфатацией п. 1 — нормальной токообразующей реакцией. Сульфаты имеют меньшую плотность, чем заряженные АМ — губчатый свинец отрицательных пластин и оксид свинца положительных, потому сульфатированные намазки увеличиваются в объеме, что ведёт к разрушению конструкции аккумулятора и коротким замыканиям. П. 5 этому препятствует, но при отсутствии периодического выравнивающего заряда АКБ с расслоением и сульфатацией теряет ёмкость, токоотдачу и концентрацию кислоты в верхних слоях электролита.

Электролит с низкой концентрацией кислоты замерзает при более высокой («менее минусовой») температуре, потому расслоение электролита ведёт к выходу аккумулятора из строя в зимнее время.

По просторам Всемирной Паутины с давних времён гуляет множество мифов

о губительности «кипячения»

, — заряда с перенапряжением и выделением водорода и кислорода, пузырьки которых перемешивают электролит, для автомобильных АКБ. Многие руководствуются этими мифами при заряде АКБ и выборе для этого зарядных устройств — ЗУ.

Отчасти поэтому, во многих моделях ЗУ производители ограничивают напряжение на уровне, не допускающем «кипения» электролита, в других моделях предоставляют пользователю выбор максимальных напряжений заряда путём ступенчатого переключения или плавной регулировки, даже если ЗУ представляет собой не просто источник питания со стабилизацией тока и напряжения (СС/CV), а имеет алгоритмы автоматического управления напряжением и током согласно табличным значениям профиля или на основании измерения характеристик АКБ.

Водород, аэрозоль серной кислоты и сероводород, могущие выделяться при заряде аккумулятора, действительно опасны, потому заряжать следует в проветриваемом помещении, адекватно управлять током, напряжением и временем заряда, изучить и соблюдать технику безопасности.

В сегодняшнем эксперименте посмотрим, насколько перемешают электролит пара современных отечественных ЗУ, и насколько это требуется от ЗУ вообще, применительно к стартерной аккумуляторной батарее. Ведь она монтируется на автомобиле (мотоцикле, снегоходе, катере…), а тот испытывает ускорения и вибрации при движении. Некоторые авторы считают, что поездки перемешают электролит, потому в функции зарядного устройства это не входит. Давайте попробуем, и узнаем.

Подопытным будет аккумулятор

АКОМ +EFB 6СТ-60VL

. Со времени предыдущего стационарного обслуживания он использовался на автомобиле 4 месяца. График работы владельца автомобиля — сутки через трое, каждая поездка занимала 20 минут. Стартер и сигнализация за трое суток простоя в каждом таком цикле расходовали примерно 3 ампер*часа.

Начнём с измерения параметров текущего состояния. И как всегда, в первую очередь вымоем корпус и зачистим клеммы.

Напряжение разомкнутой цепи — НРЦ, оно же ЭДС без нагрузки, по показаниям трёх приборов 12.48, 12.50, 12.52 В.

Плотность электролита по банкам колеблется от 1.22 до 1.23. В крайних банках плотность ниже, в средних выше. Это тенденция, обычная для свинцовых батарей.


Итак, наблюдаем расхождение:

НРЦ соответствует уровню заряженности выше 80%, плотность электролита при котором должна быть 1.24, а по плотности уровень заряженности получается 75%, НРЦ должно быть 12.4 В. Причиной такого несоответствия как раз является расслоение электролита за 4 месяца эксплуатации под капотом. Повышенная концентрация кислоты в нижней части банок создаёт завышенное НРЦ. АКБ в таком состоянии необходим стационарный заряд.

Напряжение под нагрузочной вилкой не падает ниже 10 вольт, аккумулятор способен крутить стартер. Но если почитать инструкцию от производителя, то там чётко и ясно написано: если плотность ниже 1.25, аккумулятор требуется зарядить до плотности 1.28. Также в инструкции сказано, что можно оценить степень заряда по напряжению, и рекомендуется производить стационарный заряд при НРЦ ниже 12.5, но если имеется доступ к электролиту, то лучше проверить его плотность.

Приступаем к заряду зарядным устройством BL1204 на программе 2.

Заряд длился 9 часов. Плотность по банкам составила от 1.23 до 1.24.

По графику напряжения на клеммах, видно, что ЗУ производит основной заряд с подачами и паузами разной продолжительности, а затем три этапа непрерывного дозаряда, после чего последовали тест АКБ и буферный режим 13.65 В. Однако для кальциевой АКБ до 14.8 вольт происходит лишь основной заряд, потому продолжим заряд на программе 4.

Время заряда составило 1 час 16 минут плюс 20 часов в режиме буферного хранения. Плотность поднялась ещё на одну сотую и составила от 1.24 до 1.25. Сделаем ещё один проход на 4-й программе.

Время заряда снова 1 час 16 минут. Плотность поднялась всего на 0.005. Перезапустим программу 4 в третий раз.

Третий проход длился те же 1 час 16 минут. Плотность снова поднялась на 0.005. Отключаем ЗУ от АКБ. После отстоя продолжительностью 18 часов 20 минут НРЦ 13.20 В. При плотности 1.25 это говорит об очень сильном расслоении электролита. Запустим программу 4 ещё раз.

Заряд длился на этот раз около 50 минут. Плотность электролита не поднялась. Попробуем воспользоваться другим ЗУ.

Возьмём Бережок-V, установим 15.9 В — то же максимальное напряжение, что у BL1204.

Ток изменяется от -0.2 до 4.5 ампер. Отрицательное значение тока — не ошибка токовых клещей, а разрядные импульсы в асимметричном (реверсивном) заряде.

Заряд длился 4 часа, за которые ЗУ сделало две длительные паузы, и затем перешло в режим хранения — не поддержание буферного напряжения, как BL1204, а периодический подзаряд.

В пиках напряжение достигает тех же 15.9.

Плотность в 5 банках составила 1.26 или чуть выше, и в одной 1.255. Оставим АКБ на ночь дозаряжаться в режиме хранения.

По прошествии 15 часов, импульсы тока доходят до 5 А, снижаясь менее чем за секунду до 1 А.

Для отбора проб электролита из глубины банок воспользуемся удлинённой пипеткой, гибкий наконечник которой может пройти сбоку от пластин. Короткой пипеткой произведём отбор, как обычно, из верхнего слоя.

Плотность верхнего слоя составила 1.26, нижнего почти 1.31. Это весьма значительное расслоение, обуславливающее высокое напряжение разомкнутой цепи при недозаряженных и сульфатирующихся нижних частях пластин. Ни одно из применённых ЗУ при заряде нашего аккумулятора до 15.9В с расслоением не справилось.


Устранят ли поездки такое расслоение?

Для непосредственной проверки установим АКБ под капот, для чего пришлось удлинить провод массы.

Для лучшего перемешивания прибавим напряжение бортовой сети с 14.3 до 14.8 В, так как это позволяет сделать трёхуровневый регулятор напряжения.

Приборная панель Gamma GF-618 позволяет регистрировать данные поездок, что тоже очень пригодится в нашем эксперименте.

Пробег за трое суток в городском режиме составил 143.7 километра. Большое количество разгонов и торможений должно способствовать перемешиванию электролита.

Израсходовано 12.8 литров бензина.

После таких поездок плотность на глубине составила 1.29.

Плотность сверху 1.27. Предписываемого инструкцией значения 1.28 так и не достигли. Расслоение до сих пор присутствует. Покатаемся ещё трое суток, на этот раз, не только по городу, но и по трассе.

Итого за 6 суток автомобиль двигался восемь с половиной часов.

Общий пробег за это время 377.8 км.

Бензина затрачено 28.8 литра.

Плотность электролита наверху и внизу, наконец, уравнялась, и составила чуть ниже 1.27.

Итак, чтобы устранить расслоение в Ca/Ca EFB аккумуляторе после нескольких перезапусков стационарного заряда до 15.9 вольт, понадобилось почти 378 километров пробега и 29 литров бензина при напряжении бортсети 14.8 В. Сделаем выводы:


Q: Перемешивается ли электролит в современном кальциевом аккумуляторе с высокой плотностью сепараторов и упаковки пластин при движении транспортного средства?

Да

, действительно перемешивается.


Q: Насколько такое перемешивание эффективно?

— Мягко говоря,

не очень.

При более низком напряжении бортовой сети и более коротких поездках расслоение электролита продолжило бы прогрессировать


Q: Остались ли после всех стараний в испытуемом аккумуляторе недозаряд и сульфатация?

Да, остались.

Чтобы считать данную АКБ заряженной, мы должны получить плотность верхних слоёв не менее 1.28.


Q: Проявляют ли EFB аккумуляторы, вместе со склонностью к расслоению электролита, заявленную стойкость к длительному недозаряду (PSoC, partial state of charge, состояние частичной заряженности) и циклированию с глубокими разрядами?

Да,

как показывают другие наши исследования, которые продолжаются, уже выложено несколько видео, и готовятся следующие видео и статьи.


Q: Тем не менее, будут ли ёмкость, токоотдача и устойчивость к замерзанию электролита деградировать если не предпринимать периодических регламентных процедур по полному стационарному заряду?

Будут,

у любого свинцово-кислотного аккумулятора, потому что препятствует замерзанию концентрация кислоты в растворе, полезная ёмкость обеспечивается количеством заряженных (десульфатированных) активных масс, а способность отдавать ток полезной нагрузке и оперативно восполнять затраченную энергию от генератора автомобиля или иного зарядного устройства — действующей площадью активных масс. На ёмкость и токоотдачу влияет доступность воды для заряда и кислоты для разряда, т.е. расслоение электролита напрямую вредит этим ключевым для химического источника тока параметрам.



Теперь давайте всё-таки продолжим заряд данной аккумуляторной батареи. На этот раз начнёт Бережок-V, при том же напряжении окончания заряда 15.9 В.

Заряд продолжался около 4 часов, плюс 4 часа в хранении.

Плотность поднялась с чуть ниже 1.27 до 1.275. Передаём эстафетную палочку BL1204.

Заряд длился около часа, и далее 14 часов в режиме хранения.

Плотность осталась 1.275.

Установим на Бережке-V ограничение напряжения 16.7 вольт и запустим заряд.

По прошествии 4 часов ЗУ автоматически перешло в режим хранения. Плотность и над пластинами, и на глубине чуть выше 1.28. Электролит перемешан, расслоение устранено.

Адекватный стационарный заряд не только перемешивает электролит эффективнее, чем ускорения и вибрации при движении транспортного средства, но и позволяет более полно зарядить аккумуляторную батарею, устранить сульфатацию, поднять эксплуатационные характеристики.


Спустя сутки, имеем следующие показания тестера:

Здоровье

100%

, внутреннее сопротивление

4.81 мОм

, ток холодной прокрутки

574 из 560 А

по стандарту EN. НРЦ 12.80 В соответствует плотности

1.28

. Расслоения нет, АКБ в

полном порядке

, можно ставить под капот.

Статья составлена в сотрудничестве с аккумуляторщиком Виктором VECTOR, осуществившим описанные опыты.


Плотность и другие характеристики электролита в тяговых аккумуляторах

Плотность электролита является важной эксплуатационной характеристикой.

В зависимости от условий эксплуатации, типа и конструкции аккумуляторов диапазон изменения состава электролита и его рабочей плотности достаточно широк.

У кислотных аккумуляторов, в отличие от щелочных, плотность электролита изменяется в зависимости от степени заряженности. 

При разряде кислотного аккумулятора Плотность электролита при этом уменьшается. При заряде аккумулятора происходит обратный процесс, плотность электролита увеличивается. Поэтому по изменению плотности электролита можно судить о количестве полученных или отданных кислотным аккумулятором ампер-часов. Этот же показатель пригоден для определения степени саморазряда кислотных аккумуляторов, находящихся на хранении.

Свинцовые аккумуляторы заливаются водным растовором серной кислоты. Плотность раствора электролита является наиболее существенным фактором, определяющим напряжение, ёмкость и срок службы аккумуляторов.

Основная задача, которую приходится решать при контроле плотности раство-ра электролита, состоит в том, чтобы выбранной концентрации серной кислоты было достаточно для получения требуемой емкости с учетом заданных усло-вий изменения напряжения.

В действительности аккумуляторы всех типов содержат значительно большее количество кислоты, чем это необходимо теоретически, никогда вся кислота даже при самом глубоком разряде аккумулятора не используется полностью. В стационарных аккумуляторах, к массе и размерам которых нет жёстких требований, раствора электролита больше, а в аккумуляторах для транспортных средств его значительно меньше. Поэтому в стационарных аккумуляторах можно применять раствор серной кислоты невысокой плотности, а в аккумуляторах других типов плотность раствора электролита выше.

Изменение плотности раствора электролита у свинцовых аккумуляторов является надежным индикатором их заряженности, хотя сопряжено с точностью измерений плотности, т. е. с зависимостью от температуры.

 При контроле состояния аккумулятора по плотности раствора электролита следует учитывать, что в процессе заряда происходит неравномерное изменение плотности электролита по вертикали. Расслоение по плотности усиливается, когда заряду предшествует глубокий разряд. В результате плотность раствора электролита в верхней части аккумулятора заметно меньше, чем в нижней.

Удельный вес электролита батареи Обзор

Удельный вес электролита батареи Обзор

Применение и технология аккумуляторов

Обзор удельного веса электролита батареи

Одним из ключевых параметров работы аккумулятора является удельный вес электролита.Удельный вес — это отношение веса раствора к весу равного объема воды при заданной температуре. Удельный вес используется как индикатор степени заряда элемента или батареи. Однако измерения удельного веса не могут определить емкость батареи. Во время разряда удельный вес уменьшается линейно с разряженными ампер-часами, как показано на рисунке ниже.

Изменения напряжения и удельного веса во время зарядки и разрядки

Следовательно, во время полностью заряженного установившегося состояния при работе и при разряде, измерение удельного плотность электролита дает приблизительное индикация состояния заряда ячейки.Нисходящий наклонная линия для удельного веса во время разгрузки аппроксимируется уравнением ниже:

Удельный вес = напряжение холостого хода ячейки — 0,845

или

Напряжение холостого хода элемента = удельный вес + 0,845.

Приведенные выше уравнения допускают электрические время от времени мониторинг приблизительного удельного веса основание.Как упоминалось ранее, измерения удельного веса нельзя брать с герметичными свинцово-кислотными аккумуляторами. Измерение напряжения холостого хода ячейки использовалось как индикатор уровня заряда герметичного аккумулятора. Более надежные методы определения степени заряженности герметичные батареи находятся в стадии разработки.

Удельный вес уменьшается во время разряд батареи до значения, близкого к чистой воде и увеличивается при перезарядке.Батарея есть считается полностью заряженным, когда удельный вес достигает его максимально возможное значение.

Удельный вес, конечно, зависит от температура и количество электролита в ячейке. Когда электролит около отметки низкого уровня, удельный гравитация выше номинальной и падает по мере добавления воды в ячейку, чтобы довести электролит до полного уровня.В объем электролита увеличивается при повышении температуры и сжимается при понижении температуры, тем самым влияя на чтение плотности или удельного веса. Поскольку объем электролит расширяется, показания снижаются и, и наоборот, удельный вес увеличивается с более холодным температуры.

Удельный вес данной батареи равен определяется приложением, в котором он будет использоваться, принимая учитывать рабочую температуру и время автономной работы.Типичный удельный вес для определенных приложений показан в Таблица 1.

Таблица 1

В подборе АКБ по заданной приложение, некоторые эффекты высокой или низкой специфичности учитываемая сила тяжести:

Высшая гравитация

Нижняя гравитация


Больше вместимости Меньше вместимость
Меньше жизни Более длительный срок службы
Требуется меньше места Требуется больше места
Более высокая мгновенная скорость разряда Мгновенная скорость разряда ниже
Менее приспособлен к «плавающему»: операция Больше возможностей для «плавающего» режима
Больше постоянного убытка За вычетом постоянного убытка

Раствор с более высоким удельным весом более тяжелый на единицу объема, чем один с более низким удельным весом.Следовательно, более концентрированный электролит, образующийся во время зарядка опускается на дно аккумуляторной емкости, создавая градиент удельного веса. Отравление газом, происходящее на перезарядка служит «мешалкой» и заставляет удельный вес однороден по всей ячейке. Избегать ошибочные показания, измерения удельного веса должны только после уравнивающего заряда и последующих плавающий заряд не менее 72 часов.

Твердотельный аккумулятор обещает высокую плотность энергии

Новый тип батареи, в которой твердотельный электролит сочетается с полностью кремниевым анодом для обеспечения превосходной плотности энергии, был разработан исследователями из Калифорнийского университета в Сан-Диего.

Команда заявила, что первоначальные испытания продемонстрировали, что батарея безопасна и долговечна, и полагают, что она перспективна для таких приложений, как сетевое хранилище или электромобили.

Кремниевые аноды обычно имеют плотность энергии примерно в 10 раз больше, чем графитовые аноды, наиболее часто используемые в литий-ионных батареях. Но аноды также расширяются и сжимаются по мере того, как батарея заряжается, разряжается и быстро разрушается из-за жидких электролитов.

До сих пор эти факторы не позволяли использовать полностью кремниевые аноды в коммерческих литий-ионных батареях, несмотря на их соблазнительную плотность энергии.

«С этой конфигурацией батареи мы открываем новую территорию для твердотельных батарей с использованием анодов из сплава, такого как кремний», — сказал Даррен Х.С. Тан, ведущий автор статьи.

В твердотельных батареях нового поколения с высокой плотностью энергии в качестве анода всегда использовался металлический литий.

Но это накладывает ограничения на скорость заряда аккумулятора и необходимость повышения температуры (обычно 60 градусов Цельсия или выше) во время зарядки. Кремниевый анод преодолевает эти ограничения, обеспечивая более высокую скорость заряда при комнатной температуре, сохраняя при этом высокую плотность энергии.

Команда продемонстрировала полный аккумулятор лабораторного масштаба, который обеспечивает 500 циклов зарядки и разрядки с сохранением 80% емкости при комнатной температуре.

Заменив жидкий электролит твердым электролитом и одновременно удалив углерод и связующие с кремниевого анода, исследователи избежали ряда проблем, которые возникают, когда аноды пропитываются органическим жидким электролитом во время работы батареи.

Команда также значительно уменьшила межфазный контакт, который часто вызывает нежелательные побочные реакции, с твердым электролитом, избегая постоянной потери емкости, которая обычно происходит с электролитами на жидкой основе.

«Использование твердотельных кремний позволяет преодолеть многие ограничения обычных батарей. Это открывает для нас захватывающие возможности удовлетворить рыночный спрос на более высокую объемную энергию, более низкие затраты и более безопасные батареи, особенно для хранения энергии в сети », — добавил Тан.

Исследование проводилось при поддержке компании LG Energy Solution, которая надеется, что со временем сможет использовать эту технологию в коммерческих продуктах.

Подпишитесь на электронную рассылку новостей E&T, чтобы получать такие замечательные истории каждый день на свой почтовый ящик.

Новая твердотельная батарея удивила исследователей, создавших ее

Слева направо:
1) Полностью твердотельная батарея состоит из катодного композитного слоя, слоя сульфидного твердого электролита и безуглеродного микрокремниевого анода.
2) Перед зарядкой дискретные микрочастицы кремния составляют энергоемкий анод. Во время зарядки аккумулятора положительные ионы лития перемещаются от катода к аноду, и образуется стабильная двухмерная граница раздела.
3) По мере того, как все больше ионов лития перемещается в анод, он вступает в реакцию с микрокремнием, образуя взаимосвязанные частицы литий-кремниевого сплава (Li-Si).Реакция продолжает распространяться по электроду.
4) Реакция вызывает расширение и уплотнение микрочастиц кремния, образуя плотный электрод из сплава Li-Si. Механические свойства сплава Li-Si и твердого электролита играют решающую роль в поддержании целостности и контакта вдоль двухмерной межфазной плоскости.

23 сентября 2021 г. — Инженеры создали аккумулятор нового типа, который объединяет два многообещающих подобласти аккумулятора в одну батарею. В батарее используется как твердотельный электролит, так и полностью кремниевый анод, что делает ее полностью кремниевой твердотельной батареей.Первые этапы испытаний показывают, что новая батарея безопасна, долговечна и энергоемка. Это многообещающе для широкого спектра применений, от энергосистемы до электромобилей.

Технология аккумуляторов описана в выпуске журнала Science от 24 сентября 2021 г. Наноинженеры Калифорнийского университета в Сан-Диего провели исследование в сотрудничестве с исследователями LG Energy Solution.

Кремниевые аноды известны своей плотностью энергии, которая в 10 раз больше, чем у графитовых анодов, наиболее часто используемых в современных литий-ионных батареях.С другой стороны, кремниевые аноды печально известны тем, как они расширяются и сжимаются при зарядке и разряде батареи, а также тем, как они разлагаются жидкими электролитами. Эти проблемы не позволяют использовать полностью кремниевые аноды в коммерческих литий-ионных батареях, несмотря на соблазнительную плотность энергии. Новая работа, опубликованная в Science, открывает многообещающие перспективы для полностью кремниевых анодов благодаря правильному электролиту.

«С этой конфигурацией батареи мы открываем новую территорию для твердотельных батарей с использованием анодов из сплава, такого как кремний», — сказал Даррен Х.С. Тан, ведущий автор статьи. Недавно он получил докторскую степень в области химического машиностроения в инженерной школе Калифорнийского университета в Сан-Диего Джейкобс и стал соучредителем стартапа UNIGRID Battery, который получил лицензию на эту технологию.

В твердотельных батареях следующего поколения с высокой плотностью энергии в качестве анода всегда использовался металлический литий. Но это накладывает ограничения на скорость заряда аккумулятора и необходимость повышения температуры (обычно 60 градусов Цельсия или выше) во время зарядки. Кремниевый анод преодолевает эти ограничения, обеспечивая гораздо более высокую скорость заряда при комнатной или низкой температуре, сохраняя при этом высокую плотность энергии.

Команда продемонстрировала полный элемент лабораторного масштаба, который обеспечивает 500 циклов зарядки и разрядки с сохранением 80% емкости при комнатной температуре, что представляет собой впечатляющий прогресс как для производителей кремниевых анодов, так и для твердотельных аккумуляторов.

Кремний как анод для замены графита

Кремниевые аноды

, конечно, не новость. На протяжении десятилетий ученые и производители аккумуляторов смотрели на кремний как на энергоемкий материал, который можно было бы смешать с обычными графитовыми анодами в литий-ионных батареях или полностью заменить ими.Теоретически кремний предлагает примерно в 10 раз большую емкость хранения, чем графит. Однако на практике литий-ионные батареи с кремнием, добавленным к аноду для увеличения плотности энергии, обычно страдают от реальных проблем с производительностью: в частности, количество раз, когда аккумулятор может заряжаться и разряжаться при сохранении производительности, недостаточно велик.

Большая часть проблемы вызвана взаимодействием между кремниевыми анодами и жидкими электролитами, с которыми они связаны.Ситуация осложняется большим объемным расширением частиц кремния при заряде и разряде. Это приводит к серьезным потерям мощности со временем.

«Для исследователей аккумуляторов жизненно важно решать основные проблемы системы. Что касается кремниевых анодов, мы знаем, что одной из серьезных проблем является нестабильность поверхности раздела жидкого электролита », — сказала профессор наноинженерии Калифорнийского университета в Сан-Диего Ширли Мэн, автор статьи, отвечающей за научную работу, и директор Института исследования материалов и дизайна в Калифорнийском университете в Сан-Диего. Диего.«Нам нужен был совершенно другой подход», — сказал Мэн.

Действительно, команда под руководством Калифорнийского университета в Сан-Диего использовала другой подход: они отказались от углерода и связующих, которые использовались в полностью кремниевых анодах. Кроме того, исследователи использовали микрокремний, который менее обрабатывается и дешевле, чем нанокремний, который используется чаще.

Полностью твердотельное решение

Помимо удаления всего углерода и связующих с анода, команда также удалила жидкий электролит.Вместо этого они использовали твердый электролит на основе сульфида. Их эксперименты показали, что этот твердый электролит чрезвычайно стабилен в батареях с полностью кремниевыми анодами.

«Эта новая работа предлагает многообещающее решение проблемы кремниевых анодов, хотя есть еще кое-что, что нужно сделать, — сказал профессор Мэн. — Я рассматриваю этот проект как подтверждение нашего подхода к исследованиям аккумуляторов здесь, в Калифорнийском университете в Сан-Диего. Мы работаем вместе. самая строгая теоретическая и экспериментальная работа с творчеством и нестандартным мышлением.Мы также знаем, как взаимодействовать с отраслевыми партнерами, решая сложные фундаментальные задачи ».

Предыдущие усилия по коммерциализации анодов из кремниевых сплавов в основном сосредоточены на кремний-графитовых композитах или на сочетании наноструктурированных частиц с полимерными связующими. Но они все еще борются с плохой стабильностью.

Заменив жидкий электролит твердым электролитом и одновременно удалив углерод и связующие с кремниевого анода, исследователи избежали ряда связанных проблем, которые возникают, когда аноды пропитываются органическим жидким электролитом во время работы батареи. .

В то же время, исключив углерод из анода, команда значительно уменьшила межфазный контакт (и нежелательные побочные реакции) с твердым электролитом, избегая постоянной потери емкости, которая обычно происходит с электролитами на жидкой основе.

Этот двухэтапный шаг позволил исследователям в полной мере воспользоваться преимуществами низкой стоимости, высокой энергии и экологически безвредных свойств кремния.

Воздействие и коммерциализация побочных продуктов

«Использование твердотельных кремний позволяет преодолеть многие ограничения обычных батарей.Это открывает для нас захватывающие возможности удовлетворить рыночный спрос на более высокую объемную энергию, более низкие затраты и более безопасные батареи, особенно для хранения энергии в сети », — сказал Даррен Х. С. Тан, первый автор статьи в Science.

Твердые электролиты на основе сульфидов часто считались крайне нестабильными. Однако это было основано на традиционных термодинамических интерпретациях, используемых в системах жидких электролитов, которые не учитывали превосходную кинетическую стабильность твердых электролитов.Команда увидела возможность использовать это нелогичное свойство для создания высокостабильного анода.

Тан — генеральный директор и соучредитель стартапа UNIGRID Battery, который лицензировал технологию для всех этих кремниевых твердотельных батарей.

Параллельно с этим в Калифорнийском университете в Сан-Диего будет продолжена соответствующая фундаментальная работа, включая дополнительные исследования, совместные с LG Energy Solution.

«Компания LG Energy Solution рада, что последние исследования аккумуляторных технологий, проведенные совместно с Калифорнийским университетом в Сан-Диего, попали в научный журнал, что является значимым признанием», — сказал Мён-хван Ким, президент и главный директор по закупкам LG Energy Solution.«Благодаря последним открытиям LG Energy Solution намного ближе к реализации технологии полностью твердотельных аккумуляторов, которая значительно разнообразит нашу линейку аккумуляторов».

«Как ведущий производитель аккумуляторов, LGES продолжит свои усилия по развитию новейших технологий в ведущих исследованиях аккумуляторных элементов следующего поколения», — добавил Ким. LG Energy Solution заявила, что планирует и дальше расширять сотрудничество с Калифорнийским университетом в Сан-Диего по исследованиям твердотельных аккумуляторов.

Исследование было поддержано открытой инновацией LG Energy Solution, программой, которая активно поддерживает исследования, связанные с батареями.LGES работает с исследователями по всему миру, чтобы продвигать соответствующие методы.

Заголовок статьи

«Безуглеродные кремниевые аноды с высокой нагрузкой на основе сульфидных твердых электролитов», в выпуске журнала Science от 24 сентября 2021 г.

Авторы
Даррен Х.С. Тан, Ю-Тинг Чен, Хеди Янг, Вуригумула Бао, Бхагат Сринараянан, Жан-Мари Ду, Вейкан Ли, Бингю Лу, Со-Ён Хам, Бахарак Сайяпур, Джонатан Шарф, Эрик А. Ву, Грейсон Дейсон , Чжэн Чен и Ин Ширли Мэн из Департамента наноинжиниринга, Программы химического машиностроения и Центра устойчивой энергетики и энергетики (SPEC) Калифорнийского университета в Сан-Диего, инженерной школы Джейкобса; Хеа Ын Хан, Хо Джин Ха, Хери Чон, Чон Бом Ли, из LG Energy Solution, Ltd.

Финансирование
Это исследование было выполнено при финансовой поддержке компании LG Energy Solution в рамках программы Battery Innovation Contest (BIC). Z.C. выражает признательность за финансирование из фонда поддержки стартапов Инженерной школы Джейкоба Калифорнийского университета в Сан-Диего. Ю.С.М. благодарит за финансовую поддержку Zable Endowed Chair Fund.

Поделиться


Что такое твердотельный аккумулятор и зачем он вам нужен

Обеспечивая надежное и продолжительное хранение энергии для автономных приложений, технология литий-ионных аккумуляторов действительно изменила наш мир.Однако даже с этими достижениями есть потенциал для улучшения литий-ионной батареи. Одно из достижений, которое может снова изменить способ хранения энергии, — это разработка твердотельной батареи.

Давайте погрузимся в этот уникальный дизайн и узнаем больше!

Что такое твердотельный аккумулятор?

Прежде чем мы узнаем, что такое твердотельный аккумулятор, нам нужно понять, как работает современная литий-ионная технология. Литий-ионные батареи работают, позволяя ионному литию проходить через электролитный барьер между анодом и катодом батареи (положительный и отрицательный концы).Этим электролитом является жидкость в стандартных литий-ионных батареях.

В твердотельной батарее используется твердый электролит для регулирования ионов лития вместо жидкого.

Итак, основное различие между литий-ионным аккумулятором и твердотельным аккумулятором заключается в электролите. В то время как литий-ионные батареи (и большинство других батарей) используют жидкий электролит, твердотельные батареи используют твердый электролит.

Прочтите, чтобы узнать, что это важно и что это значит для пользователя батареи.

Как работает твердотельный аккумулятор?

Каждая батарея имеет два электрода — анод (отрицательная сторона) и катод (положительная сторона). Эти два электрода изготовлены из электропроводящего материала.

Между этими двумя электродами (и внутри них) находится электролит, содержащий электрически заряженные частицы (ионы). Электролит позволяет ионам лития проходить через него и соединяться с анодом или катодом (в зависимости от заряда или разряда). Эта химическая реакция обеспечивает прохождение электрического заряда между катодом и анодом (через цепь), позволяя батарее генерировать электрический ток для питания вашего устройства.

Процесс заряда и разряда батареи LiFePo4 заключается в перемещении ионов лития по электролиту, в то время как электроны проходят через цепь.

Итак, когда к батарее подключено какое-либо устройство, например, электрическая лампочка, между анодом, катодом и электролитом происходит химическая реакция, создавая поток электрической энергии для питания лампочки.

В литий-ионной батарее используется жидкий электролит для регулирования тока, а в твердотельной батарее используется твердый электролит.

И вот какая разница! Вот как:

Преимущества твердотельных батарей (AKA Why You Will Want One)

Технология твердотельных аккумуляторов дает множество преимуществ. Короче говоря, твердый электролит, используемый в твердотельной батарее, обеспечивает более высокую плотность энергии, более длительный срок службы и повышенную безопасность при меньших размерах!

Давайте внимательнее посмотрим, как это влияет на выгоду пользователя от технологии твердотельных аккумуляторов:

Меньше и легче

Плотность энергии определяет количество энергии, которое батарея содержит, пропорционально ее весу.Утверждается, что твердотельные батареи способны обеспечить на в 2,5 раза больше, чем в , плотность энергии на больше, чем у нынешних литий-ионных аккумуляторов. Это колоссальное увеличение плотности энергии твердотельных батарей означает, что они будут намного меньше и легче.

Более высокая плотность энергии означает, что батареи могут быть намного легче и хранить такое же количество энергии. Вес — критическая проблема для мобильных приложений питания, поэтому он может изменить правила игры. Легковые автомобили, грузовики, дома на колесах, лодки и самолеты — все выиграют от легкости.

Электромобили также могут многое выиграть от этой технологии, поскольку они могут получить гораздо больший запас хода при меньшем весе и месте для хранения аккумуляторов.

Более быстрая зарядка

Твердотельные батареи могут работать с очень высокой мощностью. Исследования показывают, что они могут безопасно перезарядить в 4-6 раз быстрее, чем современные технологии.

Более безопасная работа от аккумулятора

Жидкие электролиты, содержащиеся в литий-ионных батареях, чрезвычайно летучие и легковоспламеняющиеся.Эти электролиты также нельзя подвергать воздействию воздуха. Твердотельные батареи не содержат жидких компонентов и летучих компонентов.

Таким образом, в то время как литий-ионные батареи подвержены таким явлениям, как тепловой разгон, ведущий к взрыву и возгоранию, твердые электролиты, используемые в твердотельных батареях, негорючие и, следовательно, представляют меньший риск возгорания. Несмотря на то, что батарея может нагреваться, в ней нет ничего легковоспламеняющегося, что могло бы загореться.

Глазурь на этом пироге заключается в том, что эти батареи потребуют меньше систем безопасности, чем литий-ионные батареи.Устранение дополнительной электроники может способствовать уменьшению размера и веса аккумуляторных блоков, что еще больше увеличивает удельную энергию твердотельных аккумуляторов.

В определенных ситуациях для этих батарей может даже не потребоваться внешняя BMS, что значительно упрощает их конструкцию.

Производить намного проще

Работа с летучей жидкостью, которая не может подвергаться воздействию воздуха, представляет собой огромную проблему, которую можно полностью устранить с помощью технологии твердотельных аккумуляторов.Твердый электролит может обеспечить гораздо более быстрое производство при меньшем расходе материалов и энергии.

Неужели твердотельные батареи слишком хороши, чтобы быть правдой?

Абсолютно нет! Исследования проводятся по всему миру, и регулярно выходят новые публикации и статьи о достижениях. Так как твердотельные технологии могут принести огромную пользу, многие исследовательские фирмы и компании проявляют к ним значительный интерес.

В заключение, по сравнению с традиционными литий-ионными аккумуляторами твердотельные аккумуляторы будут легче, меньше, мощнее, заряжаются быстрее, служат дольше и безопаснее.Теперь вы знаете, что такое твердотельный аккумулятор, на что он способен и зачем он вам нужен!

Узнайте о технологии Dragonfly Energy и о том, как мы революционизируем не только достижения в области твердотельных батарей, но и производственный процесс.

Удельный вес батареи — расчет, проверка и использование_Greenway battery

Вы ищете надежную и точную информацию об удельном весе батареи? Что ж, если да, то вы попали на правильный веб-сайт, потому что в этой статье мы расскажем вам все об удельном весе батареи.Многие из вас, возможно, уже знают, что такое удельный вес батареи, но если вы тот, кто этого не знает, то не о чем беспокоиться, потому что мы здесь, чтобы помочь вам !?

Удельный вес определяется как отношение веса любой жидкости к весу равного объема воды. Удельный вес чистой воды составляет 1,00o. В свинцово-кислотных аккумуляторах используется электролит, содержащий серную кислоту. Поскольку электролит свинцово-кислотной батареи состоит из смеси серной кислоты и воды, удельный вес электролита будет находиться в пределах 1.000 и 1.835.

Это было краткое описание удельного веса аккумулятора! Теперь давайте начнем со статьи и подробно разберемся, как рассчитывать, проверять и использовать удельный вес батареи.

Как рассчитать удельный вес батареи?
? Когда речь заходит об удельном весе батареи, первый и главный вопрос, который может возникнуть у вас в голове, — как рассчитать удельный вес батареи? Что ж, у нас есть соответствующий ответ на этот вопрос, но прежде чем ответить, давайте разберемся с вопросом «Что такое удельный вес батареи»?

Свинцово-кислотные аккумуляторы, которые используются в автомобилях, состоят из свинца, оксида свинца, пластин в растворе электролита.Этот раствор электролита содержит 65% воды, а остальные 35% — серную кислоту. Вес или удельный вес этого раствора увеличивается по мере зарядки аккумулятора и, альтернативно, он начинает уменьшаться по мере разрядки аккумулятора. Когда батарея разряжается, сера уходит от раствора к пластинам, а когда батарея заряжается, сера возвращается обратно в раствор электролита. Следовательно, удельный вес электролита полностью зависит от соотношения 65% к 35% для протекания необходимой химической реакции.Отношение 65% к 35% сильно зависит от температуры раствора и количества серной кислоты.

Теперь, чтобы рассчитать удельный вес батареи, вам понадобится ареометр. Ареометр — это устройство, используемое для измерения удельного веса раствора электролита в каждом элементе батареи. Это широко используемый инструмент, который используется для измерения веса или плотности жидкости по сравнению с плотностью равного количества воды. Что касается свинцово-кислотных аккумуляторов, то свинцово-кислотный аккумуляторный элемент полностью заряжен с удельным весом 1.265 при 80 ° F.?

Итак, используя ареометр, вы можете легко рассчитать удельный вес батареи. Теперь давайте продолжим и посмотрим, когда следует проверять удельный вес аккумулятора!

Когда следует проверять удельную массу батареи?
? Удельный вес необходимо всегда проверять всякий раз, когда вы хотите проверить состояние заряда аккумуляторной батареи. Удельный вес — один из самых прямых и точных способов определения степени заряда аккумулятора. Проверка удельного веса батареи может быть довольно сложной задачей и потребовать много времени с первого раза.Вы всегда должны помнить о мерах безопасности при проведении испытания на удельный вес.

Состояния заряда аккумулятора при нескольких удельных весах при 77 ° F следующие:

? 100% заряда при удельном весе от 1,255 до 1,275

? 75% заряда при удельном весе от 1,215 до 1,235

? 50% заряда при удельном весе от 1,180 до 1.200

? 25% заряда при удельном весе от 1,155 до 1,165

± 0% заряжен при удельном весе от 1 до 1.110 к 1.130

Что используется для проверки удельного веса батареи?
Как указано выше, ареометр — это устройство, используемое для проверки удельного веса батареи. Плотность батареи определяет степень ее заряда. Другими словами, это, по сути, отношение веса раствора к весу равного количества воды. Поскольку ареометры проводят тестирование удельного веса батареи, вам важно знать, что лучшие из них автоматически компенсируют температуру.

Отношение воды к серной кислоте внутри батареи изменяется в зависимости от активности, и, следовательно, плотность электролита также изменяется. Здесь появляется ареометр, потому что это то, что измеряет ареометр. Чтобы проверить удельный вес батареи с помощью ареометра, вы должны выполнить следующие шаги. Посмотри!

? Проверка удельного веса для заливных батарей

Перед началом этого теста убедитесь, что в это время не добавляли воду.

? Выжать грушу ареометра.

— Вставьте гибкую трубку ареометра в электролит, который находится в отверстии батареи.

? Медленно отпустите грушу ареометра. При этом электролит попадет в чистый цилиндр ареометра.

? Поплавок внутри прозрачного цилиндра немного приподнялся.

? Сориентируйте ареометр так, чтобы он находился в вертикальном положении, а поплавок внутри плавал, не касаясь внутренней части прозрачного цилиндра.На этом этапе верхняя часть электролита должна находиться в зеленой, белой или красной области поплавка. Если верхняя часть электролита не плавает ни в одной из этих областей, убедитесь, что вы набрали больше или меньше электролита по мере необходимости.

? Обратите внимание на цвет поплавка, который совпадает с верхней частью электролита. Вы даже можете прочитать соседнее числовое значение, если оно дано для удельного веса.

? Наконец, сожмите грушу ареометра, чтобы вернуть электролит в ячейку батареи.

Вот как вы можете легко использовать ареометр для измерения и расчета удельного веса батареи. Всегда помните, что чем выше концентрация кислоты в электролите, тем выше будет удельный вес аккумулятора.

Окончательный вердикт
Это все о «Удельном весе батареи: расчет, проверка и использование»! Мы надеемся, что все ваши вопросы, касающиеся удельного веса аккумулятора, теперь решены правильно и точно. Итак, всякий раз, когда вы хотите измерить уровень заряда батареи, держите наготове ареометр и измеряйте удельный вес батареи.Упомянутые выше шаги, несомненно, помогут вам безупречно рассчитать или измерить удельный вес аккумулятора.

литий-ионный аккумулятор аккумулятор для электровелосипеда литиевая батарея

Новая полностью твердотельная аккумуляторная батарея является многообещающей для сетевых хранилищ и электромобилей

Два многообещающих направления развития аккумуляторных технологий нового поколения включают использование твердотельных электролитов, а не жидких, и добавление кремния в анодный компонент для повышения мощности. плотность энергии. Недавно разработанная архитектура помещает эти две инновации в одно устройство, чтобы сформировать твердотельную батарею, которая является безопасной, долговечной и может хранить огромное количество энергии.

В течение многих лет ученые были очарованы революционной плотностью энергии, которую обещает кремний для батарей следующего поколения, но его использование сопряжено со своими проблемами. Идея состоит в том, чтобы включить или полностью заменить графит, используемый в качестве анода, кремнием, чтобы потенциально хранить в 10 раз больше ионов лития. Проблема в том, что кремний приводит к быстрому разложению жидкого электролита и быстрому выходу батареи из строя, но авторы этого нового исследования считают, что решение может заключаться в использовании вместо этого твердотельного электролита.

Подобно кремниевым анодам, твердотельные электролиты — это еще одна область исследований аккумуляторов, которая может открыть некоторые захватывающие возможности. Обычный жидкий электролит, который переносит ионы лития между анодом и другим электродом батареи, катодом, очень летуч, что ограничивает совместимость с другими перспективными материалами с высокими характеристиками, такими как металлический литий. Твердотельные электролиты являются многообещающим решением этой проблемы.

Инженеры Калифорнийского университета в Сан-Диего подозревали, что твердотельный электролит может дать некоторые аналогичные преимущества кремниевым анодам.Попытки включить кремний в аноды литиевых батарей были затруднены из-за колебаний размера частиц кремния, которые расширяются и сжимаются по мере зарядки и разрядки устройства. Это в сочетании с нестабильным взаимодействием между кремниевым анодом и жидким электролитом приводит к серьезным потерям емкости при циклическом переключении батареи.

«Как исследователям аккумуляторов, жизненно важно решить основные проблемы в системе, — говорит Ширли Менг, автор корреспонденции. — Что касается кремниевых анодов, мы знаем, что одной из больших проблем является нестабильность границы раздела жидкого электролита.Нам нужен был совершенно другой подход ».

Этот новый подход включал некоторые изменения в способе сборки кремниевого анода, при этом ученые исключили углерод и связующие, которые обычно используются, и выбрали более дешевую форму микрокремния, которая подвергается меньшей обработке.Затем для переноса заряда был введен твердый электролит на основе сульфида, и полученная батарея оказалась чрезвычайно стабильной, благодаря предотвращению повреждающих взаимодействий на аноде.

Новая кремниевая полностью твердотельная батарея описана как безопасная , долговечный и энергетически насыщенный.Было показано, что лабораторный полноразмерный аккумулятор способен выдерживать 500 циклов зарядки и разрядки, сохраняя при этом 80 процентов своей емкости, что демонстрирует стабилизирующие эффекты новой конструкции.

«Подход на основе твердотельных кремний преодолевает многие ограничения в обычных батареях, — говорит Даррен Х.С. Тан, первый автор и генеральный директор стартапа UNGRID Battery, получившего лицензию на технологию. объемная энергия, низкие затраты и более безопасные батареи, особенно для хранения энергии в сети.»

Исследование было опубликовано в журнале Science , а на видео ниже представлен обзор открытия.

Инженеры создают высокопроизводительную твердотельную батарею с анодом из чистого кремния

Источник: Калифорнийский университет в Сан-Диего

Исследователи разрабатывают долговечные твердотельные литиевые батареи — Harvard Gazette

Долговечные, быстро заряжаемые аккумуляторы необходимы для расширения рынка электромобилей, но современные литий-ионные аккумуляторы не отвечают потребностям — они слишком тяжелые, слишком дорогие и слишком долго заряжаются.

На протяжении десятилетий исследователи пытались использовать потенциал твердотельных литий-металлических батарей, которые содержат значительно больше энергии в том же объеме и заряжаются за меньшее время по сравнению с традиционными литий-ионными батареями.

«Литий-металлический аккумулятор считается святым Граалем для химии аккумуляторов из-за его высокой емкости и плотности энергии», — сказал Синь Ли, доцент кафедры материаловедения Гарвардской школы инженерии и прикладных наук им. Джона А. Полсона (SEAS). .«Но стабильность этих батарей всегда была плохой».

Теперь Ли и его команда разработали стабильную литий-металлическую твердотельную батарею, которую можно заряжать и разряжать не менее 10 000 раз — гораздо больше циклов, чем было продемонстрировано ранее — при высокой плотности тока. Исследователи объединили новую конструкцию с коммерческим катодным материалом с высокой плотностью энергии.

Эта аккумуляторная технология может увеличить срок службы электромобилей до бензиновых — от 10 до 15 лет — без необходимости замены аккумулятора.Благодаря своей высокой плотности тока аккумулятор может проложить путь для электромобилей, которые могут полностью заряжаться в течение 10-20 минут.

Исследование опубликовано в журнале Nature.

Доцент Синь Ли и его команда разработали стабильную литий-металлическую батарею, которую можно заряжать и разряжать не менее 10 000 раз. Элиза Гриннелл / Гарвард SEAS

«Наше исследование показывает, что твердотельная батарея может фундаментально отличаться от коммерческой литий-ионной батареи с жидким электролитом», — сказал Ли.«Изучая их фундаментальную термодинамику, мы можем раскрыть их превосходные характеристики и использовать их многочисленные возможности».

Большой проблемой с литий-металлическими батареями всегда была химия. Литиевые батареи перемещают ионы лития от катода к аноду во время зарядки. Когда анод изготовлен из металлического лития, на поверхности образуются игольчатые структуры, называемые дендритами. Эти структуры врастают в электролит и пробивают барьер, разделяющий анод и катод, вызывая короткое замыкание или даже возгорание батареи.

Чтобы решить эту проблему, Ли и его команда разработали многослойную батарею, в которой между анодом и катодом размещены различные материалы разной стабильности. Эта многослойная батарея из разных материалов предотвращает проникновение дендритов лития не за счет их полной остановки, а за счет их контроля и сдерживания.

Думайте о батарее как о бутерброде BLT. Сначала идет хлеб — металлический литий-анод — а затем салат — графитовое покрытие. Затем слой томатов — первый электролит — и слой бекона — второй электролит.Завершите его еще одним слоем помидоров и последним куском хлеба — катодом.

Аккумулятор BLT. Сначала идет хлеб — металлический литий-анод — а затем салат — графитовое покрытие. Затем слой томатов — первый электролит — и слой бекона — второй электролит. Завершите его еще одним слоем помидоров и последним куском хлеба — катодом. Предоставлено: Лиза Берроуз / Гарвард SEAS

Первый электролит (химическое название Li 5,5 PS 4,5 Cl 1.5 или LPSCI) более стабилен с литием, но склонен к проникновению дендритов. Второй электролит (Li 10 Ge 1 P 2 S 12 или LGPS) менее стабилен с литием, но кажется невосприимчивым к дендритам. В этой конструкции дендритам позволяют прорастать через графит и первый электролит, но они останавливаются, когда достигают второго. Другими словами, дендриты прорастают через салат и помидоры, но останавливаются на беконе. Барьер для бекона не дает дендритам проталкиваться и закорачивать аккумулятор.

«Наша стратегия включения нестабильности для стабилизации батареи кажется нелогичной, но точно так же, как якорь может направлять и контролировать шуруп, врезающийся в стену, точно так же наше руководство по многослойному дизайну и контролирует рост дендритов», — сказал Лухан Йе. соавтор статьи и аспирант SEAS.

«Разница в том, что наш якорь быстро становится слишком тугим, чтобы дендрит не мог просверлить отверстие, поэтому рост дендрита останавливается», — добавил Ли.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *